摘要：作为一种原子级别厚度的二维碳材料,石墨烯已经被证明具有优异的电学、光学、热学等综合物化性能。但是如何制备高质量、大面积晶圆级别的石墨烯薄膜仍然是激发人们进行科学研究以及器件集成领域的一大热点问题。传统过渡金属催化合成石墨烯薄膜的化学气相沉积工艺往往需要复杂费时的后处理转移工序,会对石墨烯薄膜本征性能造成巨大破坏,因此研究如何在介电基底上直接制备高质量大面积的石墨烯薄膜具有重大意义。基于此目的而兴起的无转移石墨烯薄膜制备研究已经取得了显著的科学成就,其中金属催化辅助合成无转移石墨烯薄膜的研究尤其引人注目,并且基于原位合成石墨烯薄膜性能测试及器件验证均取得了不错的效果。尽管如此,由于催化剂种类、形态以及结构设计等因素的不同,针对金属催化剂在无转移石墨烯薄膜合成过程中的工艺策略,不同的研究有不同的设计。本文基于无转移石墨烯薄膜制备的最新研究结果,对金属在催化转化获得无转移石墨烯过程中的作用机理和设计策略进行了系统全面的分析,对促进高质量晶圆级石墨烯薄膜的合成及在电子、光电子等功能器件领域的应用具有重要的指导意义。

摘要：纳米TiO_(2)具有高催化活性、高化学稳定性、成本低廉和安全无毒等优势,是目前广泛使用的一类光催化剂,但较大的禁带宽度和较高的光生电子-空穴复合速率使其光子利用率偏低。本研究利用微刻蚀法设计合成了二维TiO_(2)纳米片,并进一步与Ru复合,构建了三明治结构Ru@TiO_(2)高效光催化剂。采用不同表征手段研究了三明治结构Ru@TiO_(2)的表面形貌、电子结构、光电特性和光降解盐酸四环素的性能。结果表明:插入Ru将TiO_(2)的光响应范围由紫外光区拓展至整个可见-近红外光区,光子吸收和载流子分离效率得以提升,同时提高了体系光催化活性。模拟太阳光(AM 1.5G,100 mW·cm^(–2))照射80 min,三明治结构Ru@TiO_(2)高效光催化剂对盐酸四环素的降解效果出色,降解效率达到91.91%。本研究为TiO_(2)基高效光催化剂结构设计提供了一条有效途径。

摘要：熔模铸造工艺流程长、工序多,铸件成型过程孤岛控制,存在尺寸超差问题。本工作基于节点法向量和最近邻点,提出熔模铸造工艺全节点位移传递的计算方法,解决熔模铸件成型多流程的数据孤岛问题。研究蜡模注射成型和铸件凝固过程工艺参数-尺寸偏差的关系,为数字孪生建模提供数据模型。对环套环特征件建立铸件模具反变形设计和铸件多流程下工艺优化的数字孪生应用。该数字孪生模型应用于设计阶段,反变形设计出模具内腔的三维几何模型。模拟结果表明,铸件所有节点位移偏差在0.04 mm以下。应用于流程之间的工艺控制,根据前一工序下尺寸偏差,进行后续工艺优化调控。

摘要：基于能量守恒定律提出了一种用于预测棒状镁合金样品火焰蔓延时间的判据,该判据表明火焰蔓延时间主要受合金材料和样品尺寸影响。控制体的初始温度和起燃温度以及样品的S/l_c比值(样品横截面面积/横截面周长)是火焰蔓延时间的决定性因素。火焰蔓延时间正比于ΔH(将单位质量的样品从初始温度加热到起燃温度所需的能量)和S/l_c比值,这在Mg-8.5Al-0.5Zn-0.2Mn、Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.6Zr和Mg-4.0Y-3.3Nd-0.5Zr镁合金中得到验证。对于尺寸相同的样品,Mg-8.5Al-0.5Zn-0.2Mn合金样品有着最大的ΔH以及最长的火焰蔓延时间;对于材质、长度和横截面面积相同的样品,圆形横截面样品的S/lc比值最大,其抗火焰蔓延性能也最佳。

摘要：目的提高混杂SiC颗粒增强铝基复合材料的韧性,利用卷积神经网络预测其力学性能,以得到力学性能关键因素的影响规律。方法首先,通过实验得到了铝基复合材料的力学性能数据。其次,基于相场裂纹扩展本构,采用Python代码批量生成了不同构型参数的代表性体积单元,并利用Abaqus软件进行了有限元仿真(FEM)。通过代码实现了建模与仿真的一体化构建,利用得到的仿真数据,建立了神经网络模型,并实现了对复合材料力学性能的预测。建模前,对数据进行预处理和筛选,以提高数据质量并降低模型复杂度。最后,建立卷积神经网络,并优化模型的超参数。结果通过建立的神经网络模型,实现了对复合材料力学性能的有效预测。极限强度的预测误差保持在−7%~8.5%,能耗的预测误差保持在−5%~6%,预测精度较高。结论通过结合实验、仿真和卷积神经网络模型,可以更有效地预测混杂SiC颗粒增强铝基复合材料的力学性能,从而为材料设计和制备提供指导。

摘要：提出一种基于机器学习的合金快速设计系统(ARDS),以定制所需性能的合金制备策略或预测制备策略所对应的合金性能。为此,分别对3种回归算法:线性回归(LR)、支持向量回归(SVR)和人工神经网络(BPNN)进行建模和比较以训练多性能预测模型。其中,应用SVR构建的机器学习模型被证明是最佳的。然后,基于生成对抗网络(GAN)模型原理,构建Al-Zn-Mg-Cu系铝合金快速设计系统(ARDS)。对ARDS的预测可靠性进行验证。结果表明,为了能够获得准确的制备策略,系统中极限抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和伸长率(EL)的输入上限分别约为790 MPa、730 MPa和28%。此外,基于ARDS预测结果,制备了一种性能优异的新型铝合金材料,其UTS为764 MPa、YS为732 MPa、EL为10.1%,进一步验证了ARDS的可靠性。

摘要：声动力治疗是一种新型肿瘤治疗方式,因具有非侵入性、高穿透性、高安全性、时空可控性等优点,近年来受到研究人员的广泛关注。声动力治疗依赖声敏剂在低频超声下产生的空化泡和活性氧对肿瘤组织产生化学损伤和机械损伤。现有声敏剂主要可以分为有机声敏剂、无机声敏剂和有机无机杂化声敏剂,其中无机声敏剂由于具有高超声稳定性、多功能性、易合成、易表面修饰等优点近年来广受关注。本文着重介绍了声动力治疗中化学损伤和机械损伤的产生机制,并基于声敏剂的作用机制对已有无机声敏剂的设计进行总结与展望。

摘要：2023年,镁基储氢材料及其固态储运氢技术研发与应用发展迅猛,热点频现,出现了诸多显著成果。在材料设计开发方面,通过多种改性手段有效改善了镁基储氢材料的热/动力学性能,实现了材料在近室温条件下吸氢,200℃以下放氢,循环寿命也在不断提升。在工程应用方面,全球首台吨级镁基固态储运氢车问世,多个示范应用项目与材料生产线开始落地建设。社会各界都在关注并积极推动镁基储氢材料与系统的研发,努力探索潜在的产业应用。根据镁基储氢材料的催化改性、纳米化改性、合金化改性、系统装置开发和示范应用五大方向,总结了2023年国内外镁基储氢材料的重要进展,探讨了镁基储氢材料在氢储运、氢储能和固体氧化物燃料电池发电等领域的应用场景,展望了镁基储氢材料在2024年所面临的机遇与挑战。

摘要：针对光学法化学需氧量(COD)监测传感器窗口长期在污水中工作,易附着污物、微生物,导致玻璃透光性下降进而寿命缩短的问题,设计制备了一种光学检测窗口用透明自清洁耐刮擦涂层,使细菌、藻类等生物无法黏附在玻璃表面,以保证检测效果。以两种含氟高分子乳液[聚四氟乙烯和六氟丙烯共聚物(F46)、四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)]为前体,通过加入适量环氧树脂提升涂层性能。系统研究了复合体系的固含率和环氧树脂的添加量对涂层性能的影响。结果发现,当环氧树脂与含氟高分子固体质量比为1∶19时,制备得到的PFA基复合涂层透明,具有自清洁功能(疏水角可达127.8°),且耐刮擦性能优异。进一步向PFA基复合涂层中添加纳米银颗粒后,涂层的抑菌率达到41.9%。

摘要：金属基复合材料的力学性能不仅取决于增强相与基体的成分配比,还取决于2者的复合构型(形状、尺寸和空间分布)。本文主要围绕复合构型设计,包括增强体非均匀构型设计和基体本征异构设计,归纳金属基复合材料构型设计尺度精细化、尺寸定量化、结构参量多元化的发展历程,探讨了基于能量耗散理论的金属基复合材料构型化复合与强韧化的未来发展方向。