Journal of Materials Science - JMS Article Abstracts in Chinese: Volume 59, Issue 6
The Editors of Journal of Materials Science are pleased to present a selection of abstracts translated into Chinese.
关于增强壳聚糖基传感器中的发光和色度感应通过有机和无机材料掺杂的评论 (this opens in a new tab)
A review on enhancing luminescence and colorimetric sensing in chitosan-based sensors with doping with organic and inorganic materials
Roya Mohammadzadeh Kakhki
基于有机和无机掺杂材料的壳聚糖发光和色度传感器在各种应用中展现出了巨大的潜力，如环境监测、食品安全和生物医学研究。壳聚糖含有大量易于功能化和改变的游离氨基和羟基，具有生物可降解性和生物相容性等优良性质，可以作为传感器中的宿主分子，与各种客体分子形成超分子复合物。添加剂的使用可以显著提高传感器的灵敏度和选择性，使其成为开发高灵敏度和高选择性检测系统的有前景的工具。此外，这些传感器的低成本和易于制造使它们成为资源受限环境中实际应用的有吸引力的选择。本文提供了壳聚糖基荧光和色度传感器的制备和应用的概述，以及掺杂对其操作的影响正在被研究。
关于Ca3Co4O9热电材料掺杂改性的研究进展：一项综述 (this opens in a new tab)
Research progress on doping modification of Ca3Co4O9 thermoelectric materials: a review
Junfei Fang, Hang Yang, Lei Liu, Qin Kang & Yuchun Gou
钙钴酸盐（Ca3Co4O9）是一种优秀的热电（TE）材料，可以基于Seebeck效应实现热能和电能之间的相互转换。与其他陶瓷TE材料相比，Ca3Co4O9具有良好的抗氧化性和高温稳定性的优点，但其电导率低，使其TE性能不足。因此，Ca3Co4O9材料的优值（ZT）不能满足实际生产需要，因此有必要对Ca3Co4O9进行改性以提高其TE性能。通过掺杂其他元素，Ca3Co4O9系统中的载流子浓度将增加，而杂质原子的声子散射将发生，而电子的散射相对较弱。因此，材料的电导率增加，热导率降低。因此，Ca3Co4O9材料的TE性能将得到改善。本文总结了近年来通过掺杂其他元素以提高Ca3Co4O9材料TE性能的方法，主要包括Ca位点掺杂，Co位点掺杂，以及Ca和Co位点双掺杂各种元素，包括碱（土）金属，过渡金属，稀土金属，甚至主族金属和非金属。此外，还讨论了Ca3Co4O9材料掺杂改性的当前问题和发展趋势，以为Ca3Co4O9TE材料的进一步开发和利用提供理论依据。
钙钛矿型RCoO3（R = Pr，Eu，Gd）纳米纤维用于超级电容器电极和反铁磁 (this opens in a new tab)
Perovskite-type RCoO3 (R = Pr, Eu, Gd) nanofibers for supercapacitor electrodes and antiferromagnet
Hanqiong Luo, Quanli Hu, Bin Yue & Suxuan Du
稀土正钴酸盐纳米纤维（PrCoO3，EuCoO3和GdCoO3）通过简单的电纺法和煅烧法制备。PrCoO3，EuCoO3和GdCoO3纳米纤维具有正交钙钛矿结构。制造的电极呈现出典型的赝电容特性，这源于Co2+/Co3+和Fe(CN)63−/Fe(CN)64−的可逆氧化还原反应。在1 A g−1的情况下，PrCoO3，EuCoO3和GdCoO3纳米纤维的比电容分别为119，133和196 F g−1。PrCoO3，EuCoO3和GdCoO3纳米纤维的电化学特性表现出良好的比电容，良好的长期循环稳定性和高库仑效率，证明了其可能应用于能源存储设备。PrCoO3和EuCoO3纳米纤维表现出从顺磁状态到反铁磁状态的磁态转变。GdCoO3纳米纤维在高温下显示出顺磁排序。R3+离子和Co2+离子的协作为稀土正钴酸盐纳米纤维的磁性做出了贡献。制造的样品的反铁磁行为证实了其可能应用于自旋电子设备的潜力。
Gd2O3纳米粒子对CaSiO3粉末的光学性质和辐射阻抗的改性效果 (this opens in a new tab)
The effects of modification by Gd2O3 nanoparticles on optical properties and radiation resistance of CaSiO3 powders
Mikhail M. Mikhailov, Alexey N. Lapin, Semyon A. Yuryev & Vladimir A. Goronchko
我们研究了微米级mCaSiO3硅灰石粉末（初始和由钆氧化物nGd2O3纳米粒子改性）的辐射阻抗和光学性质。为此，我们用加速电子辐射粉末，并在高真空中（原位）记录了漫反射光谱（ρλ）。mCaSiO3粉末在从200到2,500 nm的测量光谱范围内具有高反射率。得到的太阳吸收率（αs= 0.117）比已知用作反射涂层颜料的粉末，如ZnO和TiO2，小。根据纳米粒子在1-10 wt%范围内的浓度，改性的mCaSiO3/nGd2O3粉末的辐射阻抗比未改性的粉末增加了高达1.7倍。所取得的增加对于需要高辐射阻抗的各种应用具有重要的实际意义，例如核工业（水泥和陶瓷填充物，剂量计材料）和航空航天工业（热控涂层的颜料）。
通过直接激光写入在Ge-Sb-S玻璃中形成热机制驱动的微透镜：依赖于成分的洞察 (this opens in a new tab)
Thermal mechanism-driven microlens formation in Ge–Sb–S glasses by direct laser writing: composition dependent insight
J. Smolík, P. Knotek, E. Černošková, P. Kutálek, E. Samsonova, J. Schwarz, J. Kašparová & L. Tichý
通过激光诱导的局部过热热处理过程在各种大块Ge-Sb-S玻璃表面制造了微透镜。这些玻璃涵盖了三个不同的组：(a)化学计量的(GeS2)1−x(Sb2S3)x玻璃，其中x= 0-0.88；(b)一系列以Sb含量恒定表示为GexSb0.17S0.83−x，x= 0.13-0.24的玻璃，以及(c)以Ge含量恒定表示为Ge0.18SbxS0.82−x，x= 0.03-0.10的玻璃。在制造过程中使用了发射532 nm连续波激光。对光诱导的微透镜和未照射的表面进行了表征，以确定其地形（通过数字全息显微镜）、化学成分（使用EDX分析）、结构（通过拉曼光谱）和机械性能（通过纳米压痕法评估）。研究了化学成分的影响，以确定描述形成微透镜的特性的参数，如最大高度和形成微透镜的阈值功率密度。对于(GeS2)0.66(Sb2S3)0.34玻璃，计算出产生的微透镜的有效焦距大约为145-190 µm，这可能有助于光学设备的微型化，这些设备在Ge-Sb-S的背景下，主要在近和/或中红外区域工作。图形摘要
通过在Au纳米棒上沉积Pd-Pt合金锯齿状壳层以提升催化和热-光催化效果 (this opens in a new tab)
Deposition of Pd–Pt alloy zigzag shell over Au nanorods for boosted catalysis and thermo-photo catalysis
Yun-Qi Dou, Qi Zhang, Tian-Song Deng, Zhiqun Cheng & Xiaoyu Zhao
具有适当形态、元素比例和尺寸的多金属等离子体纳米结构可以用来加速光催化反应。在这里，我们设计了具有Au核心和Pd-Pt合金壳层的锯齿状三金属纳米结构，其催化能力通过等离子体金属和催化金属的协同效应得到了提升。在没有光的情况下，Au@PdPt纳米粒子（NP）的催化速率有显著的提高，这归因于锯齿状合金壳层提供的更大接触面积。此外，光照下催化活性的增强主要是由于等离子体Au的热-光催化效应。Pd:Pt的添加比例从1:4调整到4:1，我们发现，当添加Pd:Pt为1:1时，锯齿状Au@PdPt纳米粒子（NP）在光照下对亚甲基蓝（MB）的还原反应速率表现出优越的反应速率。该速率是Au@Pt的8倍，还原转化率达到100%。并且，它具有一个适当的壳层厚度和获得催化性能和经济效果之间平衡的有利的等离子体增强因子。这种结构由能力导向的设计原则驱动，并具有在催化领域应用的潜力。图形摘要
ZnZrOx纳米晶体尺寸对二氧化碳制备轻质烯烃催化性能的影响 (this opens in a new tab)
Effect of ZnZrOx nanocrystal size on catalytic performance in the production of light olefins from carbon dioxide
Qian Wang, Heping Zheng, Daqiang Xiao, Yu Ren & Jianhua Tang
ZnZrOx已被大量用于从CO2中制备轻质烯烃，但目前其结构与性能之间的关系仍不清楚。在本文中，通过共沉淀法制备了ZnZrOx，并通过改变焙烧温度制备了不同尺寸的氧化物。随后，这些氧化物与SAPO-34结合，创建了一个复合双功能催化剂，用于通过CO2氢化合成轻质烯烃，其中检查了纳米晶体尺寸效应的影响。随着纳米晶体尺寸从18 nm减小到12 nm，催化性能显著增加。然而，当纳米晶体尺寸进一步减小到8 nm时，催化性能下降。表征结果显示，随着纳米晶体尺寸的减小，氧空位的数量逐渐增加。然而，通过改变焙烧温度制备的最小纳米晶体尺寸的氧化物，并未产生最佳的催化性能，这是因为在反应过程中发生了烧结。结果表明，较小的纳米晶体尺寸固有地等于改善催化性能的假设并不普遍有效，当纳米晶体尺寸减小时，必须考虑稳定性。本文中使用的双功能催化剂用于从CO2中制备轻质烯烃，产率高达13.8%，这比大多数以前的报告都要高。图形摘要
PA6涂层对CF/PA66与6061铝合金超声波焊接的影响 (this opens in a new tab)
Effect of PA6 coating on the ultrasonic welding of CF/PA66 to 6061 aluminum alloy
Ruoya Shi, Zeguang Liu, Weidong Liu, Sansan Ao, Zhen Luo & Yang Li
碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTPs）因其优异的机械性能而在工业制造中得到广泛应用，而轻质金属/CFRTP混合结构的连接更受到关注。超声波焊接是实现金属/CFRTP异种材料连接的有前景的方法。在本研究中，通过在铝板表面预备PA6涂层作为中间层，将6061铝合金和碳纤维增强聚酰胺-66（CF/PA66）进行超声波焊接。本文研究了焊接参数对接头机械性能的影响。通过实验确定了优化的工艺参数（焊接力600 N，振幅60%和焊接时间0.6秒）。研究了PA6涂层的厚度和结晶度对接头强度的影响。结果表明，存在一种最大化接头强度的最佳涂层厚度。涂层的低结晶度有助于提高接头强度。基于对断裂表面的分析，观察到混合破坏模式（粘接破坏，基材破坏和内聚破坏）。
通过BiVO4/CuWO4纳米复合物的声催化降解四环素：操作参数、声催化机制和降解途径 (this opens in a new tab)
Sonocatalytic degradation of tetracycline by BiVO4/CuWO4 nanocomposites: operational parameters, sonocatalytic mechanism, and degradation pathways
Hui-Li An, Xin Wang, Wan-Ting Ju, Ying-Di Ge, Xin-Yi Zhou, Yang Wang, Lin Zhang, Liang Xu & Xiao-Fang Wang
在这项研究中，首先制备了具有S型异质结构的BiVO4/CuWO4纳米复合物，并通过各种技术分析了其性质。通过降解四环素（TET）评估了声催化活性。在最佳实验条件下，TET的初始浓度=25 mg/L，BiVO4和CuWO4的复合比率=15%，催化剂添加量=1 g/L，超声时间=120 min，超声功率=500 W，pH=7，实验结果显示，BiVO4/CuWO4声催化剂去除了81.05±2.92%的TET。K2S2O8被证实可以有效提高BiVO4/CuWO4的声催化性能，使用BiVO4/CuWO4和K2S2O8在120分钟内，TET的去除率可以达到91.25±1.95%。自由基（ROS）清除实验和TA-PL技术证明，降解的主要自由基是·OH。潜在的声催化机制显示，催化效率的提高是由于构建了S型异质结构，这提高了电子-空穴对（e−–h+）的分离效率和快速动力学。推测的TET降解途径包括中间产品被提出，四次重复实验证明BiVO4/CuWO4具有良好的可回收性。总的来说，制备的具有S型异质结构机制的BiVO4/CuWO4复合物在废水处理中有更多的可能性，为复合声催化剂的合成和应用提供了有益的指导。图形摘要
金属卤化物钙钛矿键合能量的分析以及对TPSS和revTPSS元GGA泛函的简要评估 (this opens in a new tab)
Analysis of the bonding’s energy in metal-halide perovskites and brief evaluation of meta-GGA functionals TPSS and revTPSS
José Juan Diaz, Iván Ornelas-Cruz, Francisco J. Cano, S. Velumani, Salvador Gallardo-Hernández, Iouri Koudriavtsev & Svetlana Mansurova
金属卤化物钙钛矿以其显著的光伏性能和易于生产的特性，在材料科学中引起了全球的关注。解决可扩展性需要解决这项技术的主要挑战：不稳定性。对这些材料的复杂化学性质的深入理解对于进步至关重要。本研究主要关注了众所周知的钙钛矿，即CsPbI3，CH3NH3PbI3和HC(NH2)2PbI3。通过内聚能和ICOHP分析，这些化合物的化学键合。此外，通过带隙确定，对TPSS，revTPSS，HCTH/407和PBE的泛函进行了比较评估。本研究的主要发现包括：i)确认了铅卤化物相互作用主要是离子性质；ii)指出了分子成分结合主要是共价性质；iii)发现最强的氢键是由甲基氨形成的；和iv)证实了TPSS元GGA泛函在计算有机-无机钙钛矿带隙中的实用性。这里呈现的结果可能对理解和描述金属卤化物钙钛矿材料很重要。
首次原理研究Al(001)/MgAl2O4(001)界面的界面性质和电子结构 (this opens in a new tab)
First-principles study on interfacial properties and the electronic structure of the Al(001)/MgAl2O4(001) interface
Aiqiong Pan, Wenyan Wang, Hui Zhang, Shiming Hao & Jingpei Xie
在这项工作中，通过密度泛函理论计算，研究了Al(001)/MgAl2O4(001)界面的界面结构、粘附性质和电子结构。考虑到不同的终止原子和堆叠位点，探索了六种界面模型。结果显示，OAlO-终止的O-顶部堆叠配置具有最大的界面粘附工作，为2.51 J m−2。通过分析它们的界面电子结构，如价电荷密度差、Bader电荷和态密度，确定了Al(001)/MgAl2O4(001)界面上原子之间的键合性质。Al(001)/MgAl2O4(001) OAlO-终端的原子不仅表现出Al-Al金属键合，还表现出离子键合。对于O-顶部和两个空心配置，也存在Al-O共价键合组分，主要源自Al-3p和O-2p轨道之间的耦合。反过来，OAlO-终止的O-顶部堆叠配置在界面原子的Al-O共振峰的负能带中具有比OAlO-终止的空心堆叠配置更深的负能带，从而导致更强的界面键合。最后，OAlO-终止的O-顶部堆叠界面对应最稳定的界面结构。
使用多目标主动优化方法加速高性能3D打印材料的发现 (this opens in a new tab)
Accelerated discovery of high-performance 3D printing materials using multi-objective active optimization method
Wenjie Gao, Binglin Wang, Quanchao Gu, Yaping Yang, Xiaojun Duan, Liang Yan, Jianan Hu, Honglei Wang & Xingui Zhou
现有材料的性能不足严重阻碍了3D打印在实现复杂结构制造和实现定制设计方面的进步。然而，传统的经验性试错方法通常针对单一目标进行优化，实验成本高。因此，我们开发了一种主动优化工作流程，使用机器学习方法以最小的实验成本加速高性能3D打印材料的发现。采用多目标优化方法，根据以前的实验结果主动推荐后续的实验计划，并迭代直到算法收敛。在仅仅15次算法迭代中，就发现了一套高性能材料，将所需的实验数量大大减少到仅90套样本。此外，发现的材料在各种机械性能上都显示出显著的改善。硬度从78.3增加到84.5 HD，弯曲强度从53.7增加到89.2 MPa，拉伸强度从30.4增加到45.6 MPa，断裂伸长率从4.9%增加到13.6%。关键的是，这种高效的主动优化工作流程可以无缝适应于以最小的实验成本发现各种高性能材料。
稳定性、传输性和电光性质的应变效应对新型Ga2TeS单层的影响 (this opens in a new tab)
Strain effects of stability, transport, and electro-optical properties of novel Ga2TeS monolayer
Huabing Shu & Jiyuan Guo
在这里，我们构建了一种具有类似金刚石结构的新型Ga2TeS单层。基于DFT +G0W0+ BSE计算，我们深入探讨了单层（稳定性、传输性和电光性质）和双轴应变效应。Ga2TeS单层显示出动态和热稳定性，高电子迁移率（大于2000 cm2∙V−1∙s−1），适度的直接带隙，以及在广泛区域内的优越光吸收性。更有趣的是，其光谱受激子规则的影响，其中激子结合能量可以获得一个理想的值。在施加的双轴应变下，Ga2TeS单层的带隙可调，电子迁移率得到改善，对可见光吸收的增强显著。这些结果表明，Ga2TeS单层可以被视为一种潜在的光电材料。
Ge含量对超基板型Cu2ZnSn1−xGexS4/CdS异质结构二极管参数的影响，通过全溶液过程制备 (this opens in a new tab)
Effect of Ge content on diode parameters of superstrate type Cu2ZnSn1−xGexS4/CdS heterostructures prepared by all-solution process
D. Mora-Herrera & Mou Pal
本研究旨在研究Ge浓度对使用Ge/Sn比例在0-0.25 mol%范围内的Cu2ZnSn1−xGexS4/CdS太阳能电池的二极管参数的影响。制定了一种稳定的分子墨水，用于制备Ge合金化的Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜，并集成到玻璃/FTO/TiO2/CdS/CZTGS/石墨异质结构的超基板配置中。通过XRD分析和拉曼散射分析确认了CZTS晶格中的Ge掺杂。对拉曼结果的详细检查表明，随着Ge的增加，CZTS膜中的Cu-Zn无序增加。吸收测量表明，通过增加Ge浓度，Cu2ZnSn1−xGexS4(CZTGS)的带隙从1.46增加到1.61 eV。通过热电子发射模型使用Rhoderick，Cheung-Cheung和Norde方法分析了异质结构的暗电流-电压(J-V)特性。通过增加Ge量，理想因子显著从5降低到2.28，而串联电阻从980降低到75 Ωcm2。在照明下的J-V测量表明，CZTGS/CdS异质结构中控制的Ge掺杂改善了光伏参数，如开路电压，填充因子(FF)和设备效率。设备的稳定性研究表明，掺杂Ge的太阳能电池比没有Ge的更稳定。本研究可能为设计高效超基板太阳能电池或其他光电设备提供了一种有前景的方法。图形摘要
原位垂直生长的一体化CuO@Cu电极用于增强锂离子储存动力学 (this opens in a new tab)
In-situ vertical growth of integrated CuO@Cu electrode for enhanced Li-ion storage kinetics
Peng Bai, Wenhua Tian, Zihan Wang, Guoqiang Ling, Jing Ren, Rui-Peng Ren & Yongkang Lv
通过传统的浆料涂覆方法制备的CuO阳极仍然受到由于导电剂和粘合剂的添加导致的长扩散长度和曲折的传输路径所限制的锂离子传输动力学。在这项研究中，我们使用化学腐蚀方法在Cu电流集电器上原位垂直生长多孔CuO纳米片，制备了一体化CuO@Cu电极。一体化电极设计提高了电极的电导率，多孔纳米片增加了电解质的接触面积并缓冲了CuO在循环过程中的体积变化。此外，垂直生长的CuO纳米片可以缩短锂离子扩散路径并减少锂离子传输路径的曲折度，从而实现快速的锂离子储存动力学。虽然浆料涂覆CuO粉末电极在20 A g−1下显示出13.3 mAh g−1的容量，但我们的一体化CuO@Cu电极在20 A g−1下仍然提供181.6 mAh g−1的容量。这项研究表明，合理的结构设计可以显著提高锂离子储存动力学。
超音速溶液吹制：一种生产自支撑碳-硅微孔纳米纤维用于锂离子电池阳极的新方法 (this opens in a new tab)
Supersonic solution blowing: a novel approach to producing self-supported carbon–silica microporous nanofibers for Li-ion battery anodes
Vinícius D. Silva, Josué M. Gonçalves, Yasmin J. Dias, Thiago A. Simões, Daniel A. Macedo, Reza Shahbazian-Yassar, Roberto M. Torresi, Alexander L. Yarin & Eliton S. Medeiros
自支撑电极的开发，这些电极无需粘合剂和添加剂，对于提高锂离子电池（LIBs）的性能和实际应用至关重要。为此，我们在这里报告了通过超音速溶液吹制（SSB）合成含有二氧化硅（SiO2）纳米粒子的碳纳米纤维（CNF）复合物，作为LIBs的自支撑电极。获得了平均直径在86-271 nm范围内，比表面积（SSA）在619-1981 m2/g范围内的纳米纤维。SiO2含量不仅改变了直径和SSA，还改变了孔径分布。所有样品都获得了三峰孔径分布模式。作为LIBs的自支撑阳极材料，基于碳纳米纤维的复合电极实现了高可逆容量，高倍率容量和优越的循环稳定性（在200个循环后以0.1 A g−1的速度达到305-444 mAh g−1），库仑效率为97-99%。最后，增强的容量可以归因于添加了高达2.5%的SiO2纳米粒子。然而，对于更高的硅含量，性能的损失可以归因于纳米纤维平均直径的增加和由于纳米粒子存在而导致的SSA和孔隙度的急剧减少。图形摘要
低成本，高效率的柔性超级电容器电极，由槟榔壳纳米纤维素和聚苯胺二元纳米复合物合成 (this opens in a new tab)
Low-cost, high-efficiency flexible supercapacitor electrodes synthesized from betel nut husk nanocellulose and polyaniline binary nanocomposite
Sudipta Chutia & Kandarpa Phukan
在这项工作中，我们通过浆料基础旋涂法制造超级电容器的柔性电极，该电极由槟榔纳米纤维素（BNNC）和聚苯胺（PANI）复合系统合成，通过一步原位聚合程序在BNNC表面均匀沉积PANI。傅立叶变换红外光谱（FT-IR），紫外-可见光谱，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）被用来揭示从PANI上的翡翠盐（ES）在BNNC表面的均匀沉积和槟榔纳米纤维的特性。热重分析（TGA）和X射线衍射（XRD）分析了BNNC和PANI/BNNC复合物的结晶性和热稳定性。使用万用表（Keithley Model 2000），PANI/BNNC复合物展示出高达1.93×10−2S cm−1的卓越电导率。在0.1 Ag−1下，合成的PANI/BNNC纳米复合物电极实现了高达402.02 Fg−1的比电容。此外，PANI/BNNC纳米复合物电极的氧化还原重复性和循环稳定性都非常出色。这种柔性，经济，环保，轻质的电极在超级电容器中可能有着有前景的应用。图形摘要
使用真空等离子体在碳纳米管表面分布功能团，以制备高电容超级电容器电极 (this opens in a new tab)
Functional groups distributed on carbon nanotube surfaces using vacuum plasma for the high-capacitance supercapacitor electrode
Thi Thu Trinh Phan, Inseong Hwang, My Thi Ngoc Nguyen, Trong Danh Nguyen, Jaewoong Lee & Jun Seop Lee
活性碳纳米结构的优异机械稳定性和电化学反应性导致了其作为能源存储设备电极材料的广泛使用。激活方法通常使用强酸或强碱的溶液过程，这使得控制激活程度变得困难，并且在使用有害化学品方面存在限制。在这项工作中，我们提出了一种制备活性碳纳米管的方法，其中异质元素基功能团在使用真空等离子体过程的碳结构中被精细控制。通过改变等离子体气体（O2，NH3或C4F8）的类型，调整了引入碳结构的功能团的类型，而通过暴露功率改变了功能团的数量。具有氧相关功能团的碳纳米管显示出比其他情况（NH3和C4F8）更大的活性表面积（141.66 m2g−1）和微孔体积，以促进离子的快速吸附/解吸，从而提供优异的能源存储性能。将氧引入的碳纳米管应用为对称两电极超级电容器设备的电极材料，具有284 F g−1的特定电容，并在5000个周期后具有95.1%的优异速率能力和循环稳定性。图形摘要通过真空等离子体过程精细调整功能团的程度和类型的活性碳纳米管表现出高能源存储容量。
一步合成和表征含腐蚀抑制剂的超分子硅系统用于逐渐释放应用 (this opens in a new tab)
One-stage synthesis and characterisation of supramolecular silica systems incorporating corrosion inhibitors for gradual release applications
Antonella Privitera, Simonetta Tuti, Umberto Pasqual Laverdura, Anna Rita Taddei, Ludovica Ruggiero, Leonardo Duranti, Elisabetta Di Bartolomeo, Maria Antonietta Ricci & Armida Sodo
通过自组装一步合成成功获得了含有两种不同腐蚀抑制剂（1H-苯并三唑，BTA和5-苯基-1H-四唑，PT）的超分子硅系统，并通过多分析方法进行了表征。两种不同的表面活性剂，即溴化十六烷基三甲基铵（CTAB）或十二胺（DDA），既用作模板，也用来在未来的智能和生态可持续涂层中促进金属基材的协同腐蚀抑制。通过电子显微技术（SEM和TEM）和氮气吸附（BET/BJH）研究了两种不同软模板和共溶剂（乙醇或甲醇）对硅系统形态和分级孔隙结构的影响。通过微拉曼光谱和热分析定性和定量表征了BTA和PT在介孔硅纳米粒子中的限制。所有合成的复合样品显示出单分散的纳米粒子（尺寸在50-500 nm范围内）。在CTAB软模板存在下，得到了具有非交叉纵向孔隙的球形纳米粒子，并在抑制剂包裹后观察到粒子的球-棒转变和手性生长。相反，使用DDA软模板时，当抑制剂被包裹时，尽管直径大小不同，但纳米粒子的对称球形保持不变。观察到辐射圆柱到圆锥孔隙，这取决于溶剂/共溶剂的总体积，而不受抑制剂的影响。所有超分子硅系统的载荷能力都很高（30-40%），包括表面活性剂和唑类化合物。图形摘要
基于PTFE电极的牙齿美白和防蛀牙刷 (this opens in a new tab)
Tooth whitening and caries prevention toothbrush based on PTFE electret
Gaoqiang Ma, Ailin Wu, Shujing Zhou, Maoshan Wang, Bing Zhang, Yingxue Liu & Jin Liang
口腔健康长期以来一直是公众关注的中心话题，因此设计了各种产品来保持口腔健康，其中，具有美白效果的抗生素产品具有很好的前景。同时，一些产品可能会破坏牙釉质结构，导致菌斑粘附和黏膜损伤。压电材料是同时具有这两种优点的候选物之一。本研究介绍了聚四氟乙烯（PTFE）电极在牙齿美白和抗生素中的应用，并提出了一种新的牙刷设计。通过超声处理可以获得具有声催化活性的PTFE压电电极。然后对PTFE进行了表征，包括压电系数、压电催化速率、细胞毒性、抗生素和牙齿美白效果。经过超声处理成功获得了PTFE压电电极，它显示出优秀的压电催化速率和生物相容性。经过20小时的作用，染色的牙齿成功地被漂白，而PTFE在30分钟内对革兰氏阳性和阴性细菌显示出良好的抗菌性能。只需要低频超声功率就足以激活PTFE并产生用于牙齿美白和抗菌的ROS，这为其在电动牙刷中的应用产生了显著的前景。图形摘要
在合金中界面的扩散以及相的平衡和生长 (this opens in a new tab)
Diffusion across the interface and equilibrium and growth of phases in alloys
Jorge A. Gordillo
我们开发了一个模型，描述了在等压条件下，替代合金中界面的扩散和平民转变。该模型基于理想合金的概念。我们假设，通过界面的迁移过程涉及到存在于与界面相邻的表面上的点缺陷。这样，从一个相跳到另一个相的频率，将由粒子找到这些缺陷的概率以及跳跃具有足够能量的概率决定。这个理论模型的方程已经通过实验结果得到验证。有了这个模型，我们找到了一个新的稳定性准则。我们假设，当满足其组分通过界面的流量为零，并且每个相的界面处于最小能量值时，两个相存在平衡。并且在函数可微分并且满足前述条件的情况下，对于其组分的一阶导数小于或等于零的情况，这种平衡是稳定的。这个模型也可以用来描述具有超过两个相和更多组分的合金，或者具有单一相和单一组分的材料。
对添加制造Al-Ce-Mg合金的微观结构和机械性能的微量Ti和Mn添加物的影响 (this opens in a new tab)
The effect of minor Ti and Mn additions on the microstructure and mechanical properties of additive manufactured Al–Ce–Mg alloys
Fanqiang Meng, Guoqiang Huang, Jiajian Shi, Dongbai Sun & Zhou Zhou
Al-Ce基合金由于其高铸造性和良好的热稳定性，以及优秀的机械性能，越来越受到关注。然而，由于Ce具有高化学活性，它倾向于与原材料中的其他杂质结合，影响性能。在本研究中，研究了Ti和Mn杂质对Al-Ce-Mg合金的微观结构和机械性能的影响。Al-Ce-Mg和Al-Ce-Mg-Ti-Mn合金在定向能量沉积添加制造过程中都表现出良好的成型性能。机械测试表明，Ti和Mn通过形成玫瑰状的Al20Ce(Ti, Mn)2三元金属间化合物，显著降低了韧性，这为含有Ti和Mn杂质的Al-Ce-Mg样品的裂纹起始提供了有利的位置。与传统的热挤压相比，定向能量沉积添加制造的固化速率较低，使Al11Ce3沉淀物粗化，这降低了强度，但增强了没有添加Ti和Mn的样品的延伸性。图形摘要
简易制造超疏水和抗菌双功能棉布用于油水分离 (this opens in a new tab)
Facile fabrication of superhydrophobic and antibacterial dual-functional cotton fabrics for oil–water separation
Zhiwei Wu, Weiqin Yu, Ye Peng, Qianjun Deng, Mingguang Yu & Qing Wang
我们开发了一种简单且环保的策略，以在天然棉纤维（n-CF）上构建耐用的超疏水和抗菌表面，基于原位水合成ZIF-8，以硝酸锌为锌源，以二甲基咪唑为有机配体。经过十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）修饰后，实现了双层次结构的n-CF@ZIF-8@HDTMS复合物，表现出优秀的超疏水和超亲油性能，水接触角为156°。棉布可以轻松控制吸收水中的油作为油吸收剂，显示出高油/水分离效率。此外，棉布对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都显示出显著且持久的抗菌活性。这种方法简单，特别适合生物医学材料领域。
L-天冬酰胺配位和pH调整的组合效应在调整生物相容性无定形氧化锆配位聚合物的表面和孔隙环境中的作用 (this opens in a new tab)
Combinative effects of L-asparagine ligation and pH modifications in tuning the surface and pore environment of biocompatible amorphous zirconium coordination polymers
Vinodhini Subramaniyam, Pavithra V. Ravi & Moorthi Pichumani
无定形配位聚合物（CPs）是多孔材料的重要类别之一，正在引起人们的关注，并为我们提供了合成新型功能材料的激动人心的机会。无定形CPs在材料科学领域有着广泛的实际应用，包括生物医学、超级电容器、气体储存、药物输送、污染控制等许多其他应用。尽管有许多金属离子和配体可供选择，但用生物相容性金属离子锆和双齿配体氨基酸（L-天冬酰胺）合成CP提供了一种具有高表面积的环保CP，适用于各种应用。在这里，我们报告了使用三种不同的pH条件和修饰剂（即酸、碱和中性）合成的无定形Zr-CPsAsn，这些修饰剂在高达250°C的温度下保持热稳定。使用BET、FESEM和EDX分析详细研究了pH修饰剂在调整表面和孔隙环境中的作用，并进行了比较。酸性修饰剂的作用很有趣，它调整了表面积，而碱性则改善了孔隙环境。无定形CPs和创新的合成方法在最近的研究中受到了关注，因为它们在各种材料科学领域，特别是在水处理中的重金属离子吸附方面，具有潜力和可能的应用。图形摘要