Journal of Materials Science - JMS Article Abstracts in Chinese: Volume 59, Issue 4
The Editors of Journal of Materials Science are pleased to present a selection of abstracts translated into Chinese.
热塑性聚氨酯：合成、制造技术、混合物、复合材料和应用 (this opens in a new tab)
Thermoplastic polyurethanes: synthesis, fabrication techniques, blends, composites, and applications
Eduardo Henrique Backes, Samarah Vargas Harb, Leonardo Alves Pinto, Nayara Koba de Moura, Guilherme Ferreira de Melo Morgado, Juliano Marini, Fabio Roberto Passador & Luiz Antonio Pessan
热塑性聚氨酯（TPUs）由于其丰富的化学性质和广泛的制造技术，已经引起了科学和工业界的越来越多的关注，这为应用开辟了广阔的领域。在TPU组成中加入其他聚合物或填料进一步扩大了TPU的适用性。TPU混合物和复合材料已经在医学、农业、纺织、电子、航空、食品包装、传感器和汽车等领域得到了探索。通过组合不同组成的软段和硬段，可以生产出具有特定属性的TPUs，如柔软触感、弹性、透明度、冲击强度、化学抗性和弹性记忆。尽管以石油为基础的前体仍然是最常用的，但是来源于绿色的二异氰酸酯、多元醇和链延长剂的使用也在不断增加。这篇综述首先讨论了TPUs的基础化学、合成、制造技术和结构，然后进一步汇编了关于TPU混合物和复合材料的研究。
对生物医学高熵合金的制备方法、摩擦和磨损、腐蚀和生物相容性的回顾 (this opens in a new tab)
A review of preparation methods, friction and wear, corrosion, and biocompatibility of biomedical high-entropy alloys
Dandan Zhu, Shiwen Hu, Yongfan Fu, Ning Zhao & Dexue Liu
近几十年来，生物医学材料受到越来越多的关注，并广泛应用于医疗领域，如可植入假体、组织修复和再生，以推进病人护理。随着植入物在临床环境中的持续应用，新的生物相容合金的设计要求也在增加。因此，开发具有高强度、低模量和良好生物相容性的新材料是手术植入物领域的持续需求。通过打破传统的合金设计概念，高熵合金（HEAs）具有独特的晶格结构，这是一个由多种元素随机排列的固体溶液。特殊的局部无序化学环境预计将使合金具有优秀的屈服强度、耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性。因此，本回顾总结了生物医学应用中高熵合金的研究，主要关注它们的制备方法、耐磨性、耐腐蚀性，以及体内和体外植入。它旨在为材料研究者在生物医学材料的应用研究中提供有价值的参考。
通过固态合成和单轴热压制备高密度的阳长石（CaAl2Si2O8） (this opens in a new tab)
Preparation of high-density anorthite (CaAl2Si2O8) through solid-state synthesis and uniaxial hot-pressing
Sean M. Drewry, Lauren E. Eccles, Kurt E. Sickafus, Chris J. Wetteland & Katharine Page
合成阳长石（CaAl2Si2O8）粉末是通过固态合成制备的，而压实体则通过无压烧结和单轴热压实现固化。氧化钙（CaO）、氧化铝（Al2O3）和氧化硅（SiO2）粉末按CaO:Al2O3:SiO2= 1:1:2的化学计量比混合，并在1500℃下反应形成块状阳长石粉末。通过在1300℃下进行无压烧结，得到的压实体具有高孔隙度，体积密度为1.80 g/cm3，而在1300℃下进行单轴热压，得到的压实体具有高密度，体积密度为2.74 g/cm3。通过X射线衍射（XRD）确定阳长石压实体基本上是相纯的，尽管$$（h+k+l=odd）$$反射的缺失表明Al-Si位点有序。此外，单轴热压阳长石的XRD图案中的hkl依赖强度变化表明发生了晶体取向。扫描电子显微镜（SEM）和能量散射X射线光谱（EDXS）揭示了在XRD图案中未明显的Al耗尽相的形成和微量Zr的污染。通过固态合成和单轴热压，实现了基本相纯、高密度的阳长石，展示了一种制备人造矿物标本进行实验室研究的途径。
从Dy3+/Sm3+共掺杂的硅酸铝铜硼玻璃中发出显著的绿黄色发射：Ag和CuO纳米粒子相互作用的作用 (this opens in a new tab)
Significant greenish–yellow emission from Dy3+/Sm3+ co-doped strontium–aluminate–telluro-borate glasses: role of Ag and CuO nanoparticles interplay
Ibrahim Abdullahi, Suhairul Hashim, Sib K. Ghoshal, Muhammad I. Sayyed & Hammam A. Thabit
各种掺杂镧系元素和包含等离子体纳米粒子（Nps）的氧化物玻璃具有可调的光学性质，这对于微型固态激光器和白光发射显示器的制造具有优势。因此，通过插入氧化铜纳米粒子（CuONps）和银纳米粒子（AgNps），定制了一种新型Dy2O3/Sm2O3掺杂的硅酸铝铜硼玻璃（使用熔融淬火方法制备并进行全面特性化）的吸收和发射特性。样品的XRD分析显示了它们的非晶性质。HRTEM图像显示了CuO/AgNps在无序矩阵中的分散。在386-nm激发下，观察到来自Dy3+的强烈黄色（4F9/2→6H11/2）和蓝色（4F9/2→6H13/2）发光。观察到的发光强度的增强主要是由于局部表面等离子体共振（LSPR）介导的强局部场效应和能量转移过程，其中CuO/AgNps的协同作用起到了重要的作用。Judd–Ofelt模型计算揭示了光谱质量因子大约提高了23倍。此外，CIE坐标从黄橙色区域偏移到了绿黄色区域。所提出的玻璃可能对于多色激光和光放大等实际应用有用。
Enhanced visible light photocatalytic VOC oxidation via Ag-loaded TiO2/SiO2 materials (this opens in a new tab)
Enhanced visible light photocatalytic VOC oxidation via Ag-loaded TiO2/SiO2 materials
Carolina de Araújo Gusmão, Priscila Hasse Palharim, Bruno Ramos, Douglas Gouvea, Orlando Rodrigues Jr. & Antonio Carlos Silva Costa Teixeira
Ag-TiO2/SiO2材料以1、3、5和10 wt%的Ag含量合成，并通过不同的技术进行了广泛的表征，包括XRD、SEM、TEM、XPS、BET、UV-VIS、EPR和PL光谱。随后，通过在连续气固光反应器中进行测试，比较了这些材料在降解模型挥发性有机化合物（n-己烷）中的活性。Ag的负载诱导了brookite相的稳定和晶体生长。TEM图像显示了对应于金红石和金属银的d-间距值。Ag改性催化剂的比表面积较低，可能是由于Ag纳米粒子（尺寸约为20 nm）阻塞了硅胶孔，其尺寸（约为1.98 nm）大于硅孔。SEM-EDS图像显示Ag在材料表面的分布不均。XPS光谱显示了指向Ag+和Ag03d，以及Ti4+和Ti3+2p的带。EPR分析显示，TiO2/SiO2的银负载大大增加了材料中氧空位的发生。最后，从UV-VIS光谱计算出的带隙能量在含银催化剂中较低，从最优材料的3.25 eV降到3.17 eV。在可见光下，虽然TiO2/SiO2没有光活性，但Ag改性材料呈现出满意的稳态性能（46.4%的n-己烷去除）。图形摘要
一种新型双功能金属卟啉基超交联离子聚合物作为异质催化剂，有效地将CO2转化为环状碳酸酯 (this opens in a new tab)
A novel bifunctional metalloporphyrin-based hyper-crosslinked ionic polymer as heterogeneous catalyst for efficiently converting CO2 into cyclic carbonates
Jianjun Wang, Jiaqi Chen, Dongning Li, Jiao Liu, Zhichun Shi, Liang Xu & Yu Zang
工业化的快速发展产生了对CO2催化转化为高附加值化学产品的紧迫需求。在此，通过一锅法Friedel-Crafts烷基化和季铵化反应，合成了一类新型双功能金属卟啉基超交联离子聚合物(ImHCP-Co)。得到的双功能ImHCP-Co显示出高的BET表面积和足够的CO2吸附能力。依赖于亲电性和亲核性功能性的协同效应，所制备的ImHCP-Co在使用环氧氯丙烷作为底物的CO2环加成中表现出优秀的性能（转化率99%，选择性99%），并且可以在没有任何溶剂或共催化剂的情况下进行，以提供高的周转数。重要的是，它还可以将各种环氧底物转化为相应的环状碳酸酯，并且在5个周期后仍能保持82.5%的催化能力。通过DFT计算系统地解释了催化机制，并证明了Co2+中心和催化过程中的亲核Cl-的协同效应。这项研究为设计和制备用于处理温室气体的HCP基多功能催化剂提供了新的途径。图形摘要
包裹在 MIL-125(Ti) 混合結構上的可見光響應 ZnIn2S4 奈米片的製備，具有改進的光催化析氫性能 (this opens in a new tab)
Fabrication of visible-light-responsive ZnIn2S4 nanosheets wrapped onto MIL-125(Ti) hybrid structure with improved photocatalytic H2-evolution performance
Tianyu Liu, Baojia Wang, Min Wang, Jiayu Gu, Wei Wang, Hailin Shen & Jintao Zhang
在这项研究中，通过两步法合成了一种高效的可见光响应的MIL-125(Ti)/ZnIn2S4混合结构（MIL-1.2/ZIS），其光催化H2演化性能得到了提高。MIL-1.2/ZIS纳米复合物能保留其特性，包括金属有机框架的高表面积和ZnIn2S4的分层片状结构。最优样品可以展示出873.4 μmol g−1·h−1的H2生成速率，改进的光催化活性可以归因于匹配良好的带结构和混合界面的形成，这可以导致光激发电子-空穴对的有效电荷传递和分离。我们希望这篇论文能够扩大MOF基纳米复合物在光催化能量转换领域的潜在应用。图形摘要
高通量电化学策略用于合成用于电催化水分解的铁基纳米结构 (this opens in a new tab)
High-throughput electrochemical strategy for synthesis of iron-based nanostructures for electrocatalytic water splitting
Tatyana Molodtsova, Anna Ulyankina, Mikhail Gorshenkov, Stanislav Kubrin, Vasily Kaichev & Nina Smirnova
电化学水分解作为一种无碳能源载体的氢气生成方式，已经引起了人们的重大关注，这对于构建零排放社会至关重要。为了扩大水电解器的规模，人们已经为开发基于丰富且无毒元素的电催化剂的高通量合成方法付出了巨大的努力，这些电催化剂可用于氧气和氢气的演变反应。在这项工作中，我们通过使用脉冲交流电进行控制和可行的电合成，制备了具有高铁电氧化率（高达1 g cm−2h−1）的铁基纳米结构。我们描述了电解液溶液和后退火对铁基纳米结构的组成/结构特性和电化学活性的影响。在水合氢氧化钠和氯化钠溶液中，形成了双相片状的γ-Fe2O3/δ-FeOOH和立方状的γ-Fe2O3/α-FeOOH结构。通过在空气中退火至500°C，调整了合成结构的电催化活性。在氢氧化钠和氯化钠中合成的α-Fe2O3催化剂在氢气和氧气演变反应中，分别显示出441和390 mV的过电位，电流密度为10 mA cm−2。这项工作为从水分解中产生氢气和氧气的低成本催化剂的高通量电合成提供了新的深入的见解。因此，这项工作侧重于铁基催化剂的合理设计和电化学水分解研究。图形摘要
在ZnO晶体结构中同时插入La3+和Cu2+阳离子及其对结构、光学和光催化性能的影响 (this opens in a new tab)
Simultaneous La3+ and Cu2+ cations insertion in the ZnO crystal structure and its effect on the structural, optical, and photocatalytic properties
A. G. Jerônimo, R. Barbosa, L. Neves, Pollyana Trigueiro, Y. Guerra, E. Santos, Luciano C. Almeida, Josy A. Osajima, Francisca P. Araujo & Ramón R. Peña-Garcia
在这里，我们提出了一项研究，研究了同时插入La3+和Cu2+阳离子对通过共沉淀法合成的ZnO的结构、光学性能和甲基蓝污染物降解的影响。通过X射线衍射、傅立叶变换红外光谱和拉曼光谱，确认了结构参数、Zn-O拉伸和振动模式的变化。共沉淀法得到的ZnO化合物具有非均匀的球形形态，通过扫描电子显微镜进行监测。已经证实，Zn2+通过La3+和Cu2+阳离子在ZnO晶体结构中的替代，改变了光学带隙和Urbach能量，改变了与锌空位（Vzn）和单空位（V0）相关的缺陷百分比，并抑制了离子化氧空位（V+0）的生成。此外，Zn0.96La0.03Cu0.01O和Zn0.94La0.03Cu0.03O化合物表现出高光催化效率，降解率分别为99.3%和99.5%。相比之下，在相似条件下合成的未掺杂ZnO样品对MB污染物的降解为77.3%。根据降解率，含有La3+和Cu2+阳离子的样品的光催化效率大约比未掺杂样品高1.28倍。通过抑制剂测试，确定了光催化活性的物种，结果显示•OH自由基主要导致MB的降解。根据结果，物种对光催化活性的贡献按以下顺序排列：•OH自由基 > 空穴 > 电子。
制备双金属铈/铜有机框架衍生的CeCuOx/C NH3-SCR催化剂 (this opens in a new tab)
The preparation of bimetallic cerium/copper organic framework-derived CeCuOx/C NH3-SCR catalysts
Ruichao Yang, Zhifang Li, Jiao Zhao, Jinxing Cui & Changlong Yang
通过室温水热法合成了双金属Ce/Cu-MOF，然后在氮气氛围下通过原位热解法得到了CeCuOx/C催化剂。此外，还研究了它们在使用NH3作为还原剂（NH3-SCR）的氮氧化物选择性催化还原中的催化性能。同时，还探讨了热解温度对NH3-SCR性能的影响。结果显示，最佳热解温度为600℃，CeCuOx/C-600催化剂在低温窗口（125-275℃）内显示出优秀的低温活性，250℃时的最大NOx转化率为93.4%。这是因为铈离子的添加可以创造更多的氧空位，以及双金属催化剂之间的协同效应，促进电子转移并增强氧化还原性能。此外，晶体性和小晶粒尺寸也可能影响催化性能。图形摘要NH3-SCR是消除NOx最常用的技术。针对不满意的低温NH3-SCR性能，通过原位热解制备了CeCuOx/C-600催化剂。它在125-275℃的温度范围内表现出优秀的低温活性，250℃时的最大NOx转化率为93.4%。
制备和研究具有高温波透性的Si3N4/PAN/SiZrOCN陶瓷气凝胶复合材料 (this opens in a new tab)
Fabrication and investigations on Si3N4/PAN/SiZrOCN ceramic aerogel composites with high-temperature wave permeability
Keru Song, Siyu Huang, Jianwen Wang, Fengyue Shi, Songyu Hu & Guangdong Zhao
通过电纺、冷冻干燥和高温热解制备了具有优秀波传输功能的新型Si3N4/PAN/SiZrOCN陶瓷气凝胶复合材料。聚乙烯醇被用作气凝胶的碳骨架，聚苯乙烯作为孔洞形成物质，Si3N4/PAN纤维被用作增强材料。在不同的热解温度下，系统研究了复合材料的孔径分布和介电性能。热解温度的增加导致了比表面积和介电常数的减小。采用傅立叶红外光谱、X射线光电子能谱和X射线衍射来研究前驱体的聚合机制和陶瓷过程。布鲁诺-艾米特-特勒测试表明，Si3N4/PAN/SiZrOCN陶瓷气凝胶复合材料的最大比表面积为109.261 m2/g，平均孔径为4.56 nm，当在600 °C下烧结时。介电性能测试结果显示，介电常数在3.1和3.7之间，介电损耗正切值在2.6 × 10–3和1.6 × 10–2之间。Si3N4/PAN/SiZrOCN陶瓷气凝胶复合材料在室温下表现出优秀的介电性能，并在不同频率带（1.8–18.0 GHz）中展示出卓越的介电稳定性，使其成为潜在的高温波透材料。
可持续化学改性聚(丁二酸丁二酯共对苯二甲酸酯)/热塑性淀粉/聚(ε-己内酯)/纤维素生物复合材料：从表面看向整体 (this opens in a new tab)
Sustainable chemically modified poly(butylene adipate-co-terephthalate)/thermoplastic starch/poly(ε-caprolactone)/cellulose biocomposites: looking at the bulk through the surface
Aleksander Hejna, Mateusz Barczewski, Paulina Kosmela, Olga Mysiukiewicz, Agnieszka Tercjak, Adam Piasecki, Mohammad Reza Saeb & Marek Szostak
基于可再生和绿色聚合物的可持续聚合物复合材料（或生物复合材料）正在逐步在从“只是使用越来越多”到“转化为增值产品”的技术范式转变中开发。因此，应该将重要的努力不仅集中在减少它们的环境影响，而且还要最大化它们的性能并扩大它们的应用范围。在此，基于Mater-Bi生物塑料和聚(ε-己内酯)的生物基混合物以70:30的重量比例开发，然后添加UFC100纤维素填料以产生可持续生物复合材料。通过水接触角和原子力显微镜（AFM）检测的表面粗糙度评估了纤维素与三种二异氰酸酯，即己二酸二异氰酯（HDI）、二苯甲酮二异氰酯（MDI）或甲苯二异氰酯（TDI）化学改性对生物复合材料表面性质的影响。含有经HDI、MDI或TDI改性的纤维素的生物复合材料的接触角值分别为93.5°、97.7°和92.4°，相比于参考混合物的88.5°，表明了扩大的疏水性窗口。这一行为进一步通过显微观察（扫描电子显微镜（SEM）和AFM）检测到的断裂表面粗糙度和混溶性得到确认。深入的振荡流变学评估已确定MDI，其次是TDI，是分析系统中最有效的相容剂。相应地，热重分析和差示扫描量热分析显示了生物复合材料的更多残留物和更高的熔点，尤其是MDI和TDI改性剂更有前景。总的来说，纤维素的引入或二异氰酸酯改性都影响了表面和整体性质，为未来该领域的发展提供了重要的见解。纤维素的二异氰酸酯改性剂的正确选择可能会使复合材料的性能得以改进。
通过反应包覆法制备的金属/碳纳米管聚酰胺6复合材料的宽带电导率 (this opens in a new tab)
Broadband electrical conductivity of metal/carbon nanotubes polyamide 6 composites fabricated by reactive encapsulation
Filipa M. Oliveira, Tiberio A. Ezquerra & Zlatan Z. Denchev
这是首次对聚酰胺6（PA6）复合材料的温度和频率依赖电导率进行宽带介电谱研究，这些复合材料包含金属微粒（Al，Fe或Cu）和碳纳米管（CNT）。通过压缩成型金属和CNT负载的微粒（MP）来制备双重增强的PA6混合物。这些MP是通过在微米级金属粉末和纳米级CNT填料存在下进行的悬浮活化阴离子开环聚合（AAROP）合成的，总负载量可达10 wt％。AAROP策略的两种负载的良好分散导致电导率显著增加，高达11个数量级。此外，测量的电导率的频率依赖行为遵循所谓的通用动态响应。这种响应涉及直流（d.c.）电导率（σdc）在临界频率Fc之后观察到，然后是一个指数的幂律响应，该指数在0.11和0.43之间波动。二元复合材料的σdc从1.42×10−5到1.63×10−2S/cm，这种增加归因于CNT和金属粒子之间的协同效应，这些粒子有助于在导电网络中的载流子移动性。图形摘要
高效的石墨烯/CoFe2O4纳米材料在太阳辐射模拟器下对溶解在水中的CO2进行光催化转化 (this opens in a new tab)
High efficiency of graphene/CoFe2O4 nanomaterial in the photocatalytic conversion of CO2 dissolved in water under solar irradiation simulator
Clécia Andrade dos Santos, João Angelo Lima Perini, Kallyni Irikura, Luciane Pimenta Cruz Romão & Maria V. Boldrin Zanoni
本研究描述了基于石墨烯铁氧体的GH-CoFe2O4光催化剂的优秀性能，这些光催化剂是使用富含天然有机物（NOM）的水作为溶剂合成的，用于在人造可见光下，常温常压条件下对CO2进行光催化还原。这些纳米光催化剂展示出优秀的光催化活性，对于两种测试的半导体（CoFe2O4和GH-CoFe2O4）都具有高选择性地将CO2转化为甲醇作为主要产品。石墨烯的存在提高了在可见光下的光激发，使CoFe2O4的带隙值从1.47降低到1.25 eV，从而减少了e−/h+对的复合。甲醇的生成速率分别为CoFe2O4的1105.7和GH-CoFe2O4的1389.9 µmol g−1h−1。这些发现揭示了基于铁氧体和石墨烯的光催化剂在将溶解在水中的CO2无需添加任何化学物质转化为高附加值产品中的潜力。
原位组装分散良好的Fe0.64Ni0.36纳米粒子在电纺碳纳米纤维（CNFs）上，以实现高效微波吸收 (this opens in a new tab)
In situ assembly of well-dispersed Fe0.64Ni0.36 nanoparticles on electro-spun carbon nanofibers (CNFs) for efficient microwave absorption
Zhen Guo, Tianjiao Shi, Shuyan Yu, Shuang Xu, Zhaoliang Yu, Qinghai Liu, Wenlian Peng, Xiaodong Dai & Congju Li
电子信息技术的快速发展使得电磁波对人类生活的影响越来越突出。通过电纺和高温碳化过程，我们将磁性纳米粒子和碳纤维复合，并成功地将Fe-Ni纳米粒子均匀地嵌入到纳米纤维中。通过对复合材料中合金粒子浓度的比较研究，我们发现具有适当成分的Fe0.64Ni0.36@CNF复合材料表现出优秀的微波吸收性能。当匹配厚度为4毫米时，8.6 GHz频率下的最小反射损耗可以达到-34.21 dB，最大EAB达到5 GHz（11.9-16.9 GHz），综合EAB为10.8 GHz。我们的结果显示，磁性纳米粒子可以在一定程度上调节碳材料的电磁参数，合理的复合可以使它们具有更好的阻抗匹配和衰减特性。
通过直接激光沉积法制备的B4C颗粒增强铝基复合材料的相组成和微观结构 (this opens in a new tab)
Phase composition and microstructure of B4C particles reinforced aluminum matrix composites fabricated via direct laser deposition
Guorui Jiang, Fengchun Jiang, Zubin Chen, Yaxin Li, Wenyao Sun, Chunhuan Guo, Zhen Wang, Chuanming Liu & Yunxiang Tong
通过直接激光沉积（DLD）技术，制备了由5 wt% B4C颗粒增强的铝基复合材料（AMCs）。通过OM、XRD、SEM、TEM、EBSD、微硬度测试和分子动力学模拟（MD）详细分析了B4C/铝基复合材料（B4C/AMCs）的相组成、微观结构和微硬度。结果显示，通过DLD制备的B4C/AMCs中形成了AlB12和Al4C3的针状微观结构。随着B4C的添加，AMCs的晶体学取向从（001）纹理变为随机取向分布，微硬度增加了约65%。在DLD过程中，硼原子和碳原子是通过B4C分解而释放，而不是通过Al和B4C之间的固-液界面扩散，它们与液态Al反应，在熔池中产生AlB12和Al4C3。此外，B和C原子在熔池中沿条带取向分布，这可能在冷却后保留下来形成针状微观结构。这项工作展示了通过DLD技术获得B4C、AlB12和Al4C3相增强的AMCs的可能性和良好前景，并为复合材料的微观结构演变提供了新的见解。
飞灰和木屑粉末对聚丙烯复合材料性能的协同增强效应 (this opens in a new tab)
Synergistic reinforcing effect of fly ash and powdered wood chips on the properties of polypropylene hybrid composites
Siham Ez-Zahraoui, Fatima-Zahra Semlali, Marya Raji, Fatima-Zahra Nazih, Rachid Bouhfid, Abou El Kacem Qaiss & Mounir El Achaby
近年来，复合材料领域的先进技术，使其与成本效益和环境可持续性相结合，使得从工业废料中开发材料成为了一个吸引人的研究领域。这项工作引入了一种创新的方法，通过将有机和无机副产品混合，利用全球可获得的工业废料，创造出性能协同增强的低成本复合材料。在这里，工业废料，即来自木工行业的木屑粉末（PWC）和来自甘蔗燃烧的飞灰（FA），被引入到热塑性聚丙烯（PP）中。通过挤出过程和注塑成型，制造出了70/20/10、70/15/15和70/10/20 wt%的PP/PWC/FA复合材料。显微观察和红外光谱显示，PWC颗粒与PP有良好的物理粘附性。相反，FA的亲水性导致了界面间隙的形成，因为界面粘附性差。后者的差异反映在复合材料拉伸变形过程中的颗粒-断裂和颗粒-基体界面脱层的联合空洞形成模式上。这为70/20/10 wt%的PP/PWC/FA复合材料提供了良好的协同增强效应，其提供了最高的杨氏模量改善，约为44.43%，同时受益于平衡的拉伸强度和屈服应变。此外，显著性水平为5%的双向ANOVA也证明了PWC和FA增强对拉伸参数的显著影响，因为p值低于0.05。熔融流变性能表明复合材料的复杂粘度降低，这表明在生产过程中所需的能量减少。总的来说，开发的这种新型、高性能的复合材料可以用更少的能源消耗进行生产，并适用于需要高温度抗性和刚度的应用，如汽车、建筑等领域。
使用机器学习和密度泛函理论设计基于Pr的先进光致发光材料 (this opens in a new tab)
Designing Pr-based advanced photoluminescent materials using machine learning and density functional theory
Upendra Kumar, Hyeon Woo Kim, Sobhit Singh, Sung Beom Cho & Hyunseok Ko
本研究提出了一种机器学习方法，用于预测具有光致发光应用潜力的新型钙钛矿氧化物材料，这些材料属于Pr-Al-O和Pr-Sc-O化合物家族。预测的材料展示出大的带隙和高的黛拜温度，并且到目前为止尚未被探索。使用机器学习方法筛选预测的化合物（Pr3AlO6, Pr4Al2O9, Pr3ScO6和 P3Sc5O12），然后通过密度泛函理论计算进行确认。该研究包括计算带隙和态密度以确定电子性质，以及光吸收和发射光谱以确定光学性质。预测化合物的机械稳定性，如满足Born-Huang准则所示。通过结合机器学习和密度泛函理论，本研究提供了一种更有效且全面的材料发现和设计方法。图形摘要
利用多目标回归进行铝合金的反向设计 (this opens in a new tab)
Inverse design of aluminium alloys using multi-targeted regression
Ninad Bhat, Amanda S. Barnard & Nick Birbilis
传统的铝合金设计过程主要依赖于迭代的合金生产和测试，这可能既耗时又昂贵。最近已经证明，机器学习在预测合金属性方面具有潜力，这基于合金成分和合金处理条件的输入。在寻找满足所需属性的最优合金浓度时，随着搜索空间的扩大，优化过程可能会变得更加耗时和计算成本高昂，这取决于所使用的方法。我们提出了一种使用多目标机器学习模型的反向合金设计的更快工作流程。我们训练了一个随机森林回归器来预测合金元素的浓度，以及一个随机森林分类器来确定处理条件。我们进一步分析了反向模型，并将发现与文献中报告的合金进行了验证。
铜掺杂的铅磷灰石Pb10−xCux(PO4)6O的电磁性质 (this opens in a new tab)
Electromagnetic properties of copper doped lead apatite Pb10−xCux(PO4)6O
M. Singh, P. Saha, K. Kumar, D. Takhar, B. Birajdar, V. P. S. Awana & S. Patnaik
我们报告了新生的多晶Pb10−xCux(PO4)6O样品的结构、电性和磁性测量。这种化合物最近被报道为室温超导体。我们的新生样品与Lee等人的原始提交有着优秀的XRD匹配。这个样品有1.5%的Cu2S作为杂质相。观察到大约在380 K的电阻转变，可能对应于Cu2S的结构转变。在室温下的I-V特性中，没有获得超导到正常状态转变的证据。磁化测量显示线性的抗磁行为，这不能与超导状态相关联。霍尔测量提供了通过铜替代进行空穴掺杂的证据。总的来说，我们在铜掺杂的铅磷灰石Pb10−xCux(PO4)6O中没有找到室温常压超导性的证据。
镝掺杂诱导的无铅铁电钛酸钡陶瓷的结构、介电、能量存储密度和电热响应效应 (this opens in a new tab)
Dysprosium doping induced effects on structural, dielectric, energy storage density, and electro-caloric response of lead-free ferroelectric barium titanate ceramics
Muhassinah Tasneem & K. Kamakshi
本研究强调了镝(Dy)掺杂对固态合成的Ba1−xDyxTiO3(BDT)陶瓷的结构、介电、铁电、能量存储密度(ESD)和电热(EC)响应的影响，其中x的组成从0变化到0.05。X射线衍射和拉曼研究表明，BDT陶瓷呈现纯钙钛矿四方相。扫描电子显微镜(SEM)分析证明，镝掺杂显著减小了晶粒尺寸。Ba0.99Dy0.01TiO3陶瓷由于领域的最佳移动性，展示了增强的介电常数和铁电极化。温度依赖的介电研究描绘出，四方铁电-立方顺电相变温度(Tc)从140°C变化到80°C，随着x从0变化到0.05。此外，发现BDT陶瓷在低组成时为正常铁电，在x= 0.05时为松弛型。在电场为50 kV/cm的条件下，Ba0.99Dy0.01TiO3陶瓷展示了最佳的可恢复ESD为278 mJ/cm3和效率(η)为67%。此外，ESD和η的值在107周期内以及在从室温到70°C的不同操作温度下都是稳定的。此外，Ba0.99Dy0.01TiO3陶瓷展示了增强的EC效应，其在Tc附近的绝热温度变化(ΔT)≈1.92 K，在电场为50 kV/cm的条件下，其EC响应性(ΔT/E)≈0.38 K m/MV，与其他基于BT的陶瓷相比。
带隙工程和增强NBT-BNT-xNd无铅陶瓷的光伏效应 (this opens in a new tab)
Bandgap engineering and enhancing photovoltaic effect in NBT–BNT–xNd lead-free ceramics
Chuilei Wang, Yu Huan, Limin Hou, Yilong Liu, Xinjian Wang, Ruping Zhu & Tao Wei
本研究系统地研究了Nd掺杂对0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06BaNi0.5Ti0.5O3-xNd陶瓷光电性能的影响。随着Nd3+的增加，晶粒尺寸逐渐减小，晶体结构从正交相转变为四方相。同时，陶瓷的介电常数和居里温度逐渐降低，伴随着介电松弛的增强。晶粒尺寸的减小和相对强的铁电性质有利于光生电荷载流子的分离。光吸收谱表明，由于Nd3+的掺杂，吸收在更宽的光谱范围内增强，光学带隙从3.18降低到2.81 eV。在40 kV/cm高电场极化后，光电流密度从未掺杂样品的44 nA/cm2提高到x= 0.05样品的105 nA/cm2，这是在AM1.5标准阳光下的结果。这个结果表明，掺杂Nd的NBT-BNT铁电陶瓷在下一代太阳能电池的应用中具有很高的潜力。图形摘要
MAPbBr3/Bi2WO6 Z-方案异质结光催化剂用于光催化CO2还原 (this opens in a new tab)
MAPbBr3/Bi2WO6 Z-scheme-heterojunction photocatalysts for photocatalytic CO2 reduction
Yawen Zhang, Njemuwa Nwaji, Lihua Wu, Mingliang Jin, Jaebeom Lee, Guofu Zhou, Michael Giersig, Xin Wang, Tengfei Qiu & Eser Metin Akinoglu
光催化CO2还原已经成为将太阳能转化为有价值化学品的有前景的策略，吸引了各个学科的科学家的关注。有机和无机钙钛矿，特别是甲基铵铅溴（MAPbBr3），由于其显著的可见光响应和载流子传输性能，在这个领域展示了潜力。然而，原始MAPbBr3的催化性能受到严重的电荷复合限制，阻碍了其在光催化系统中的应用。在这里，我们展示了一个MAPbBr3/Bi2WO6（MA/BWO）异质结显著增强了光催化CO2还原性能，相比于单独的原始MA或BWO。这种增强通过25%的MA/BWO复合物的优越性能得到证明，其展示了CO和CH4的释放速率分别为1.82 μmol/g/h和0.08 μmol/g/h。这种改进归因于在MAPbBr3和Bi2WO6之间形成的直接Z-方案异质结，它促进了有效的电荷分离并抑制了电荷复合。这些结果挑战了对基于MAPbBr3的光催化剂的先前理解，并展示了开发高活性有机和无机钙钛矿光催化剂的新方法。MA/BWO异质结在光催化CO2还原中的成功应用扩大了有机和无机钙钛矿在可再生能源转换领域的范围。通过提供更广阔的视角，我们的发现为朝向可持续能源解决方案的持续努力做出了贡献，吸引了旨在解决全球环境挑战的各个学科的科学家。图形摘要
通过低温合成的铋铁氧体纳米粒子的可见光辅助铁光催化应用 (this opens in a new tab)
Visible light-assisted ferro-photocatalytic application of bismuth ferrite nanoparticles synthesized at low temperature
Sonu Sarraf, Neha Kaushal, Vibhas Chugh, Adhiraj Sundar, Avishek Saha & Aviru K. Basu
多铁性铋铁氧体纳米晶粒是通过简单的溶胶-凝胶法制备的，该方法使用醋酸作为螯合剂，然后在450、500和600°C下煅烧。透射电子显微镜和X射线衍射图谱揭示了样品中的晶体性，晶粒尺寸随煅烧温度的增加而增加。煅烧温度也极大地影响了材料的晶粒尺寸，高煅烧温度导致单位质量材料的总表面积下降。铁电极化测量显示，随着温度的增加，剩余极化从0.18降低到0.09 μC/cm2。剩余极化诱导了光照射下载流子的延迟复合，高表面积导致450°C煅烧样品具有最高的光催化活性。低温煅烧样品中较高的光电流密度支持了刚果红（CR）染料的可见光光降解研究。在450℃煅烧的铋铁氧体样品中，观察到最高76.6%的光催化活性。总的来说，低温样品中较高的光催化效率归因于相对较高的剩余极化和较高的表面积的协同效应。
非晶态量子点使V2O5具有优越的Mg储存能力 (this opens in a new tab)
Amorphous quantum dots enable V2O5 with superior Mg storage
Huabin Kong, Yancheng Chen, Yihan Wen & Jianxin Ou
Mg离子电池（MIBs）相比单价Li离子电池具有明显的优势。然而，寻找理想的阴极材料却面临着由于Mg2+和阴极之间强库仑相互作用导致的反应动力学缓慢的困境。合理的电极结构设计对于实现快速的Mg2+插层动力学至关重要。在此，我们精心设计并制造了一种由小于5纳米的非晶态V2O5量子点和氮掺杂碳纳米纤维（a-V2O5-QDs@NCNFs）组成的新型配置。小于5纳米的QDs为Mg2+提供了更短的扩散路径和更多的储存位点。同时，非晶态结构中的大量无序状态可以为Mg2+的传输提供更多的开放扩散通道。此外，NCNFs在缓解V2O5的体积应变和在Mg2+插入/提取过程中维持结构完整性方面起着关键作用。在MIBs中，a-V2O5-QDs@NCNFs提供了超长的循环寿命（在5 A g−1下进行5000次循环）和出色的速率性能（在20 A g−1下为52 mAh g−1）。这种设计理念为开发高性能的MIBs阴极提供了新的途径。
铝氢化物（AlH3）在准爆炸环境中的超快响应行为 (this opens in a new tab)
Ultra-fast response behavior of aluminum hydride (AlH3) in a quasi-detonation environment
Yongjin Chen, Yaru Li, Jianbo Fu, Mi Zhang, Hui Ren & Qingjie Jiao
作为一种潜在的新型金属燃料，铝氢化物（AlH3）因其优良的性能，在氢存储材料、推进剂和能源材料领域引起了广泛关注。在本文中，我们使用了一种新的有机液相还原法来制备AlH3，并通过SEM-EDS、XRD、FT-IR、XPS等方法对制备样品的微观结构和组成进行了表征。制备的AlH3的主要晶相为α-AlH3，质量高，无其他杂质。通过TG-DSC研究了AlH3的热分解行为和非等温反应动力学。结果表明，AlH3的加热过程中有三个放热阶段：AlH3的脱氢、Al的第一次氧化和Al的第二次氧化。AlH3脱氢的活化能分别为77.8675 kJ/mol（Kissinger方法）和81.4862 kJ/mol（Ozawa方法）。使用基于ReaxFF力场的反应动力学方法模拟了AlH3粒子在加热过程（300-3000 K）中的形态演变。使用高能激光诱导冲击波技术研究了AlH3在瞬时高温爆炸环境中的响应行为。在高能激光（1006 mJ）的冲击下，AlH3样品发生超快反应并产生大量等离子体。等离子体的膨胀推动周围的空气形成超音速冲击波并向前传播。AlH3的冲击波传播速度在2.1-12.35 μs范围内为690.99 m/s，激光能量越高，冲击波传播速度越快。本研究为AlH3的应用提供了基础。图形摘要
新型多功能生物活性玻璃掺杂的海藻酸/聚酰胺胺水凝胶，具有控制药物释放功能，用于软骨组织再生 (this opens in a new tab)
Novel multifunctional bioactive glass incorporated alginate/poly(amidoamine) hydrogels with controlled drug release for cartilage tissue regeneration
Fatemeh Motesadi Zarandi, Parvin Alizadeh, Ghazaleh Kohoolat & Alireza Kaviani
组织工程在创造用于软骨修复的生物材料方面面临着引人入胜的挑战。在生物聚合物支架类别中，由多糖制成的水凝胶特别适合用于再生软骨组织。在本文中，研究了一种新的用于关节软骨再生的生物相容性海藻酸基水凝胶配方。通过将海藻酸与聚酰胺胺第五代树枝状大分子共价接枝，得到了一种海藻酸-树枝状大分子水凝胶。通过溶胶-凝胶程序合成了58S生物活性玻璃，并在交联之前添加到水凝胶中。得到的水凝胶是一种创新系统，具有持续药物释放性能和改善的机械行为，与海藻酸基质相比。例如，制造的复合水凝胶的拉伸和压缩模量分别从0.035增加到0.072 MPa和0.17增加到0.40 MPa。而通过添加聚酰胺胺和生物活性玻璃，降解比率从0.26降低到0.09%。开发的水凝胶在体外研究中，如肿胀和降解，也显示出更好的性能。MTT测定显示无毒性，并揭示了制备的水凝胶的生物相容性。MTT测试，通过添加生物活性玻璃粉末，也表现出更好的细胞粘附。与裸露的海藻酸水凝胶相比，加载四环素盐酸的复合水凝胶显示出更持久的药物释放行为和优秀的抗菌性能。因此，海藻酸/聚酰胺胺/生物活性玻璃水凝胶可以将58S生物活性玻璃的众所周知的生物活性属性与海藻酸-树枝状大分子水凝胶的良好生物相容性相结合，为组织工程领域开辟新的途径。图形摘要
QbD辅助合成和探索可激活纳米金种子的等离子体激光，用于癌细胞的光热和光动力疗法 (this opens in a new tab)
QbD-assisted synthesis and exploration of plasmonic laser activatable nanoGold seeds for photothermal and photodynamic therapy of cancer cells
Anuradha Gadeval, Neelima Anup & Rakesh Kumar Tekade
本研究旨在使用质量设计方法开发适用的纳米金种子，使用2级分数因子和Box-Behnken设计（QbD方法；30-40 nm）具有出色的近红外激光响应表面等离子体共振性质，用于光热疗法和光动力疗法。合成的纳米金种子经过质量控制参数的表征，并研究了其消除癌细胞的能力，在SCC-131细胞的2D单层和3D肿瘤球体中进行了研究。通过采用各种测定法研究了抗癌效果的生物力学。发现合成的纳米金种子在30-40 nm大小范围内呈球形，显示出强烈且可逆的光热效应和高光热指数。观察到癌细胞的光热消融，2D单层的细胞毒性>60%，3D球体>30%，总凋亡细胞比例>25%。发现BAX、Hsp1A和PTEN基因的mRNA水平在近红外激光照射下上调>三倍。发现合成的纳米金种子对血液兼容且在3个月内物理稳定。热和纳米金种子的细胞毒性效应之间的相互作用解释了其作为癌症替代和无药物辅助疗法的潜在作用。图形摘要
使用3D打印聚乙烯醇（PVA）牺牲模具的海藻酸钠水凝胶支架内部通道 (this opens in a new tab)
Sodium alginate hydrogel scaffolds with internal channels using 3D-printed polyvinyl alcohol (PVA) sacrificial molds
Chi Wang, Abdelrahman Farrag, Yu Jin & Yingge Zhou
3D生物打印仿生组织对于工程化人工软组织和器官至关重要。然而，支架内同时打印的多尺度血管的缺乏以及生物打印喷嘴中的细胞损伤降低了生存率，限制了打印组织的潜力。本文采用了3D打印的牺牲模具来制造具有内部通道的水凝胶支架。该过程将缓慢凝胶化的海藻酸钠填充到3D打印的可溶于水的PVA模具中，以在水凝胶内部创建通道。结果显示，水凝胶和交联剂浓度对凝胶化时间、通道宽度和支架压缩强度有显著影响。模拟结果显示，较高的水凝胶和交联剂浓度都会导致支架内的残余应力增加。这种新型支架制造过程有可能用于各种器官和组织模型的血管化，以用于组织工程应用。
茶多酚掺杂季铵化木聚糖/聚乙烯醇/氧化锌@木聚糖食品包装膜的开发，用于新鲜切苹果的保存 (this opens in a new tab)
Development of tea polyphenols-doped quaternized xylan/polyvinyl alcohol/ZnO@Xylan food packaging films for fresh-cut apple preservation
Huifang Wang, Gang Lin, Shenghui Cao, Tianren Xue, Qi Zhang, Huainian Wang, Baolong Niu, Ruijie Guo & Hong Yan
茶多酚（TP）是从茶叶中提取的天然多酚化合物，具有抗氧化活性，可以应用于包装材料中，以延长食品的保质期。在这项研究中，我们制备了掺杂了不同比例TP的季铵化木聚糖/聚乙烯醇/氧化锌纳米粒子（QX/PVA/ZnO@木聚糖）复合膜，并研究了TP添加对膜的微观结构、理化性质和性能的影响。FTIR和XRD结果显示，TP与膜基质QX和PVA之间形成了氢键，SEM表明膜的微观结构更为紧密。随着TP的增加，膜的机械性能、耐水性、阻紫外线、抗菌和抗氧化性能逐渐提高。当膜中TP的含量超过0.5%（w/w）时，复合膜几乎可以阻挡200-400 nm范围内的所有光线。添加0.7%（w/w）TP的膜几乎抑制了超过99%的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长。此外，当膜中TP的添加量为0.7%（w/w）时，膜的DPPH自由基清除活性达到了90%以上，具有良好的抗氧化活性，可以有效保护苹果果肉免受氧化。TP的添加提高了膜的综合性能，可以作为新型可降解食品包装的优选材料，以延长食品的保质期。图形摘要
聚乳酸/ZIF-8复合纤维膜的形态控制及其对染料和抗生素的吸附性能 (this opens in a new tab)
Morphology control of polylactic acid/ZIF-8 composite fiber membranes and adsorption performances for dye and antibiotic
Yangsong Li, Xiaoyan Zhao, Liya Fan, Xiao Zhu & Zhaoliang Cui
通过聚乳酸（PLA）电纺纤维和沸石咪唑酸盐框架-8（ZIF-8）制备了聚乳酸/ZIF-8复合膜。为了有效地将无机颗粒粘附到纤维膜上，将水溶性聚乙烯醇（PVA）与ZIF-8混合，并刮到PLA纤维膜上。此外，通过蒸汽处理样品以获得丰富的孔结构。通过评估酸性染料的吸附性能，确定了ZIF-8的涂层量和复合膜的蒸汽处理时间。在不同的温度下，选择最优的PLA/ZIF-8膜进行抗生素吸附测试。结果显示，四环素盐酸盐（TC）和强力霉素（OTC）在60°C时的稳定和最大吸附容量分别为90.92和69.64 mg/g。这两种抗生素的吸附过程符合二阶动力学模型。这项工作为开发水处理中的多孔膜提供了一种技术。
多尺度钨粒子的钨铜合金电弧侵蚀性能和机制 (this opens in a new tab)
Arc erosion property and mechanism of tungsten–copper alloy with multi-scale tungsten particles
Xiran Wang, Shizhong Wei, Cheng Zhang, Liujie Xu, Hua Yu, Lu Yang, Kunming Pan, Huigai Wang & Xinna Cao
在这项工作中，通过冷等静压、真空烧结和热挤压过程，制备了具有多尺度钨相的钨铜（W-Cu）合金。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜检查了W-70Cu合金的微观结构。在JF04C电接触测试系统中研究了W-70Cu合金的电弧侵蚀抗性。对接触表面的侵蚀形态进行了表征。详细讨论了钨粒子在电弧侵蚀过程中的作用机制。分析了W-70Cu合金的电弧侵蚀性能和机制。结果显示，材料转移发生在阴极到阳极。随着电流和电压的增强，电弧时间和电弧能量增加，而接触电阻略有下降。在电弧侵蚀过程中，钨粒子增加了W-Cu合金的功函数，使电弧更好地分散。W-Cu接触中的大钨粒子可以帮助保持接触的形状，延迟熔接的发生。钨纳米粒子增强了熔池的粘度，减少了金属飞溅，阻碍了裂纹的起始和扩展。在多尺度钨粒子的作用下，W-Cu合金具有更好的电弧侵蚀抗性。
高温磁化和体积磁致伸缩对Ti和Nb添加到Fe70Co30合金的研究 (this opens in a new tab)
High-temperature magnetization and bulk magnetostriction investigation of Ti and Nb addition to Fe70Co30 alloy
Fernando Froes & Cristina Bormio-Nunes
降低等原子Fe-Co合金的Co含量具有经济利益。最大的兴趣是在电动机上的应用，因为高饱和磁化水平提供了更高的扭矩。在目前的工作中，研究了添加Ti和Nb的Fe70Co30合金以改善磁性能。生产了合金(Fe0.7Co0.3)97Ti3，(Fe0.7Co0.3)99Nb1和(Fe0.7Co0.3)96Ti3Nb1，并研究了Ti和Nb添加对Fe70Co30合金微观结构和磁性能的影响。将1%的Nb + 3%的Ti添加到Fe70Co30合金中，大部分饱和磁化极化（从2.34降至2.14 T，温度为300 K）减少，但饱和磁极化Ps几乎与纯Fe相同，尽管居里温度高出195 K。只添加Ti或Nb导致Ps甚至高于2.14 T，而(Fe0.7Co0.3)99Nb1呈现出最高的Ps。四元合金具有最低的Hc = 362 A m−1和λs = 54 × 10−6，尽管(Fe0.7Co0.3)99Nb1具有最高的Hc = 1790 A m−1，最高的Ps = 2.23 T，和最低的饱和磁致伸缩λs = 42.7 × 10−6。从饱和磁化与温度曲线确定了合金的自旋波刚度。
非化学计量合金（Ti0.75 Zr0.25)1.05 Mn0.8CrTM0.2 (TM = Cr, Mo, 和 Nb)的结构、形态和氢化性能 (this opens in a new tab)
Structural, morphology, and hydrogenation properties of non-stoichiometric alloy (Ti0.75 Zr0.25)1.05 Mn0.8CrTM0.2 (TM = Cr, Mo, and Nb)
Khaled Alnssar, Hadi Arabi, ShabanReza Ghorbani & Mojtaba Komeili
非化学计量AB2合金，其配方为(Ti0.75Zr0.25)1.05Mn0.8CrTM0.2(TM = Cr, Mo, 和 Nb)，通过在氩气氛中使用电弧熔炼法进行合成，以优化氢的储存、激活和动力反应性能。使用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、能量色散X射线映射和体积法分别检查了合金的结构、形态和氢储存性能。结果表明，Mo样品在1.34 wt%处表现出最高的氢储存容量。这个结果是由于固溶体相(TiMo)的作用，它作为催化剂，促进了氢的吸收。Nb样品在室温下的平台斜率最佳值为0.65，Mo样品的滞后系数为0.239。此外，Nb样品的解离焓(∆HDES)和熵(∆SDES)分别为31.04 kJ mol−1和103.93 J mol−1K−1。从氢吸收动力学曲线的分析中，我们发现反应动力学行为与Jander模型一致。此外，我们在13 bar的压力和298到328 K的温度范围内计算了合金的活化能值。我们得到的Ea(Cr)= 14.02，Ea(Mo)= 10.92，和Ea(Nb)= 10.23 kJ mol−1。根据结果，Nb样品显示出良好的吸收/解吸平台压力性能，滞后和斜率小。图形摘要
新的位置和能量控制表面机械磨损处理方法及其在304不锈钢中的效果 (this opens in a new tab)
New method for position and energy controlled surface mechanical attrition treatment and its effects in 304 stainless steel
Samuel Scott & Mark Atwater
梯度纳米晶金属（GNMs）由于其强度和延展性的保持而受到了极大的关注。这些微观结构通常是通过表面机械磨损处理（SMAT）创建的，该处理通过从球轴承的多次冲击来冷加工表面。最近，使用短期SMAT形成平面异质GNMs被提出作为一种通过在粗晶金属上施加非重叠冲击来控制机械性能的方法，其中表面覆盖的程度可以用来决定强度-延展性平衡。虽然已经报道了表面覆盖和机械性能之间的明显趋势，但没有任何方法可以精确地决定冲击特性。为了消除表面冲击过程中的随机性，开发了一种位置和能量控制的SMAT（PECSMAT）冲击器，用于创建带有图案化凹痕阵列的平面异质GNMs。计算机数控和能量测量允许压头记录每个受冲击位置的变形能量。这种工业相关的方法使得直接转化为当前的工业处理成为可能，并且使得作为塑性变形能量、冲击次数、重叠、角度、直径等的函数的纳米晶形成的独特研究成为可能。发现冲击器的位置变化小于17微米，而每次冲击的塑性变形能量变化小于所需设定点值的8.9%。这种方法的实用性在304不锈钢中得到了证明，通过改变凹痕表面覆盖来控制材料的强度，使得在测试条件下，产量强度增加70%，而延展性只减少17%。
在Al-Fe-Si合金中通过积累热能和应变能转化有害的金属间化合物 (this opens in a new tab)
Transforming detrimental intermetallics by accumulative thermal and strain energies in the Al–Fe–Si alloy
Quan Li, Junsheng Wang, Chengpeng Xue, Shuo Wang, Xinghai Yang, Guangyuan Tian, Hui Su, Xingxing Li & Yisheng Miao
众所周知，板状Al13Fe4金属间化合物对于含有比初级Al更高Fe水平的回收Al合金的机械性能有害。在轧制Al合金中，由于其在凝固过程中的平衡性质以及其在随后的均匀化和热变形过程中对Si、Mn和Cr等许多杂质的适应性，很难避免形成初级板状Al13Fe4金属间化合物。在本研究中，研究了不同Mn和Cr添加物的热处理以及随后的均匀化和热变形的影响。当0.3Mn添加到Al-0.9Fe-0.1Si合金中时，经过10小时的均匀化后，Al13(Fe, Mn)4的百分比从0.75%降低到0.45%。当同时添加0.3Mn和0.3Cr时，它将从1.57%降低到0.65%。经过30%的热变形后，它进一步降低到0.3Mn和0.3Mn + Cr合金中的0.40%和0.35%，分别导致延伸率提高11.15%和49.35%。结合20%的冷变形，Al13(Fe, Mn)4最终在0.3Mn和0.3Mn + Cr合金中降低到0.30%和0.24%，实现了从Al13(Fe, Mn)4到α-Al15(Fe, Mn)3Si2的完全转化，抗拉强度分别提高了23.52%和19.90%。为了揭示Fe富集金属间化合物的转化机制，采用了第一性原理计算来比较Al13Fe4和α-Al15(Fe, Mn)3Si2与Al基体的界面能。发现Al13Fe4比α-Al15(Fe, Mn)3Si2显示出更多的棱面性质，这是由于其更高的Jackson's α-因子和更大的界面能，但在某些热力学条件下可以转化为α-Al15(Fe, Mn)3Si2。
通过双硅烷表面改性提高片状羰基铁的耐腐蚀性，用于电磁波吸收涂层的应用 (this opens in a new tab)
Enhanced corrosion resistance of flaky carbonyl iron through dual silane surface modification for the application of electromagnetic wave absorption coatings
Wenqian Wang, Fuzhen Qu, Yumin Zhang, Zhenhua Liu, Honglei Chang, Lei Xia, Miqiu Kong, Yadong Lv & Guangxian Li
表面改性是提高片状羰基铁（FCI）用于电磁波吸收涂层的耐腐蚀性的有效技术。然而，随着各种严酷服务环境（热带海洋气候等）的出现，对FCI进行传统的单层改性以满足耐久性要求变得更具挑战性。在这里，通过双硅烷表面改性开发了一种简便的合成方法，以提高FCI的耐腐蚀性。通过在腐蚀环境（化学腐蚀）中浸泡和电化学测试，研究了具有和不具有双硅烷表面改性的FCI的腐蚀行为。浸泡测试后，双层改性的FCI表现出最高的剩余固体质量，最高的自腐蚀电位，最大的极化电阻和最低的腐蚀电流密度。此外，双层改性的FCI保持了良好的电磁波吸收能力，其反射损失的最小值（RLmin）达到-21 dB，厚度为3 mm。因此，设计双层涂层结构提供了一种有前景的可扩展策略，以增强在各种现场条件下服务的电磁波吸收涂层的适用性。图形摘要
FH36船用钢经过超声表面滚压处理后的表面完整性、耐腐蚀性和低温冲击性能 (this opens in a new tab)
Surface integrity, corrosion resistance, and low-temperature impact property of FH36 marine steel subjected to ultrasonic surface rolling process
Qingzhong Xu, Junjie Liu, Jian Zhou, Zhihao Qiu, Xiao Yang & Gen Li
本研究调查了FH36船用钢经过超声表面滚压处理（USRP）后的表面完整性、耐腐蚀性和低温冲击性能的服务性能。结果表明，经过USRP处理后的FH36钢的表面完整性被重构，表面粗糙度降低到0.117微米，降低了88.7%，平均晶粒直径细化到2.77微米，降低了31.8%，表面硬度提高到256 HV0.1，提高了39.9%，并引入了高达-172 MPa的压缩残余应力。由于表面粗糙度的降低，引入的工作硬化和压缩残余应力，经过USRP处理后的FH36钢获得了优秀的耐腐蚀性，腐蚀电流密度降低了高达35.3%，极化电阻提高了高达34.8%。然而，经过USRP处理的FH36钢的低温冲击性能有所下降，这是由于高角晶界的减少，表面硬度的提高和表面粗糙度的降低。同时，由USRP引起的晶粒细化和压缩残余应力对FH36钢的低温冲击性能有利。图形摘要
研究电磁处理对7075铝合金应力腐蚀性能的影响和机制 (this opens in a new tab)
Investigating the impact and mechanisms of electromagnetic treatment on stress corrosion performance in 7075 aluminum alloy
Quanshi Cheng, Lingying Ye, Zhendong Zhong, Jintao Fan & Yajun Chen
电磁处理（EMT）在铝合金的微观结构和性能的操控中起着关键的作用。本研究旨在探讨EMT对7075铝合金应力腐蚀开裂（SCC）抗性的影响，并从热力学和动力学的角度揭示其背后的机制。结果表明，EMT对铝合金的应力腐蚀抗性有显著的积极影响。它有效地将伸长损失从11.2%降低到2.6%，将SCC敏感性指数从3.9降低到1.4%。这种改善可以归因于两个主要的机制：（1）电磁场提供的能量降低了析出物溶解的热力学障碍，即使在低于临界阈值的温度下也是如此。这促进了析出物的溶解和粗化，最终降低了合金在各种环境下对应力腐蚀的敏感性。（2）电子风力提供的活化能促进了位错的移动和湮灭，从而降低了残余应力，进一步增强了铝合金对应力腐蚀的抵抗力。图形摘要
对PETG和ASA聚合物基础熔融沉积模型3D打印部件的高强度伽马辐射的影响 (this opens in a new tab)
The effect of high-intensity gamma radiation on PETG and ASA polymer-based fused deposition modelled 3D printed parts
Sam Cressall, Chris O. Phillips, Wafaa Al-Shatty & Davide Deganello
在核工业和太空探索等领域，对于在伽马辐射环境下使用3D打印的兴趣日益增长。在这项工作中，我们研究了伽马辐射对由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETG）和丙烯酸苯乙烯丙烯腈（ASA）聚合物组成的熔融沉积模型3D打印部件的影响。对打印组件施加了高达2.25 MGy的剂量，这相当于在近乎耗尽的核燃料电池附近运行超过1年的剂量。红外光谱显示了通过形成对应于–OH和C–H键的峰值的交联的证据。拉伸和硬度测试用于评估机械性能的变化，并显示出由这两种聚合物制成的部件的最大拉伸应力和最大应变的减少，但PETG保持的强度和延展性大于ASA，尤其是在中等伽马曝光下。杨氏模量和硬度随着曝光量的增加而适度增加或基本保持平稳。机械性能严重依赖于构建结构，与丝材方向平行拉伸的水平构建样品比与层正交拉伸的垂直构建样品强几倍。未经辐射的样品在丝材方向上拉伸，显示出韧性破裂的迹象，表面粗糙，填充和壁区明显，断裂后出现变薄的证据，但辐射断裂表面更平坦，更光滑，没有局部变薄，这表明材料中的伽马辐射诱导的脆化。对于垂直于丝材方向拉伸的样品，所有的断裂都发生在层之间，形成平坦的断裂表面，无论样品是否被辐射，都没有颈缩的证据，这表明了脆性破裂。