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Synthesis,characterization and biological activity in vitro of FeCrAl(f)/HA asymmetrical biological functionally gradient materials 被引量:1
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作者 杨海林 李婧 +3 位作者 方华婵 周忠诚 童晓阳 阮建明 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第2期447-453,共7页
FeCrAl(f)/HA biological functionally gradient materials(FGMs) were successfully fabricated by the hot pressing technique.Scanning electron microscope(SEM),energy dispersive spectrometer(EDS) and bending strength test ... FeCrAl(f)/HA biological functionally gradient materials(FGMs) were successfully fabricated by the hot pressing technique.Scanning electron microscope(SEM),energy dispersive spectrometer(EDS) and bending strength test machine were utilized to characterize the microstructure,component,mechanical properties and the formation of the Ca-deficient apatite on the surface of these materials.The results indicate that an asymmetrical FeCrAl(f)/HA FGM,consolidating powders prepared by mixing HA with 3%–15%(volume fraction) is successfully prepared.Both of the matrix and FeCrAl fiber are integrated very tightly and bite into each other very deeply.And counter diffusion takes place to some extent in two phase interfaces.The elemental compositions of the FeCrAl(f)/HA FGM change progressively.Ca and P contents increase gradually with immersion time increasing,and thereafter approach equilibrium.The bone-like apatite layer forms on the materials surface,which possesses benign bioactivity,and the favorable biocompatibility can provide potential firm fixation between FeCrAl(f)/HA asymmetrical FGM implants and human bone. 展开更多
关键词 hydroxyapatite(HA) FeCrAl fiber functionally gradient material(FGM) simulated body fluid(SBF) bone-like apatite
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Method of lines for functionally gradient materials
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作者 戴耀 燕秀发 +2 位作者 王海军 何家文 韩志海 《Journal of Central South University of Technology》 2005年第2期145-149,共5页
The method of lines(MOL) for solving the problems of functionally gradient materials(FGMs) was studied. Navier’s equations for FGMs were derived, and were semi-discretized into a system of ordinary differential (equa... The method of lines(MOL) for solving the problems of functionally gradient materials(FGMs) was studied. Navier’s equations for FGMs were derived, and were semi-discretized into a system of ordinary differential (equations(ODEs)) defined on discrete lines with the finite difference. By solving the system of ODEs, the solutions to the problem can be obtained. An example of three-point bending was given to demonstrate the application of MOL for a crack problem in the FGM. The computational results show that the more accurate results can be obtained with less computational time and resources. The obvious difficulties of numerical method for crack problems in FGMs, such as the effect of material nonhomogeneity and the existence of high gradient stress and strain near a crack tip, can be overcome without additional consideration if this method is adopted. 展开更多
关键词 method of lines functionally gradient material CRACK stress intensity factor
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Phase composition, transition and structure stability of functionally graded cemented carbide with dual phase structure 被引量:2
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作者 张立 陈述 +3 位作者 熊湘君 贺跃辉 黄伯云 张传福 《Journal of Central South University of Technology》 EI 2007年第2期149-152,共4页
The phase composition, phase transition and phase structure transformation of the wire-cut section of functionally graded WC-Co cemented carbide with dual phase structure were investigated by XRD phase analysis. It is... The phase composition, phase transition and phase structure transformation of the wire-cut section of functionally graded WC-Co cemented carbide with dual phase structure were investigated by XRD phase analysis. It is shown that the composition of η phase in the core zone is Co_3W_3C (M_6 C type). The structure of cobalt based solid solution binder phase is fcc type. At the cooling stage of the sintering process, the phase transition of η phase, i.e. M_6C→M_12C and the martensitic phase transition of the cobalt based solid solution binder phase, i.e. fcc→hcp are suppressed, which facilitates the strengthening of the alloy. Because the instantaneous temperature of the discharge channel is as high as 10 000 ℃ during the wire cutting process, the processed surface is oxidized. Nevertheless, the oxide layer thickness is in micro grade. In the oxide film, η phase is decomposed into W_2C and CoO, and cobalt based solid solution binder is selectively oxidized, while WC remains stable due to the existence of carbon containing liquid organic cutting medium. 展开更多
关键词 cemented carbide dual phase structure functionally graded material phase identification fracture toughness testing
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Relationship Between Thermal Shock Behavior and Cutting Performance of a Functionally Gradient Ceramic Tool 被引量:6
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作者 ZHAO Jun, AI Xing, HUANG Xin-ping (School of Mechanical Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China) 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2002年第S1期61-62,共2页
Based on the deep understanding of the requirements of cutting conditions on ceramic tools, a design model for functionally gradient ceramic tool materials with symmetrical composition distribution was presented in th... Based on the deep understanding of the requirements of cutting conditions on ceramic tools, a design model for functionally gradient ceramic tool materials with symmetrical composition distribution was presented in this paper, according to which an Al 2O 3-TiC functionally gradient ceramic tool material FG-1 was synthesized by powder-laminating and uniaxially hot-pressing technique. The thermal shock resistance of the Al 2O 3-TiC functionally gradient ceramics FG-1 was evaluated by water quenching and subsequent three-point bending tests of flexural strength diminution. Comparisons were made with results from parallel experiments conducted using a homogeneous Al 2O 3-TiC ceramics. Functionally gradient ceramics exhibited higher retained strength under all thermal shock temperature differences compared to homogeneous ceramics, indicating the higher thermal shock resistance. The experimental results were supported by the calculation of transient thermal stress field. The cutting performance of the Al 2O 3-TiC functionally gradient ceramic tool FG-1 was also investigated in rough turning the cylindrical surface of exhaust valve of diesel engine in comparison with that of a common Al 2O 3-TiC ceramic tool LT55. The results indicated that the tool life of FG-1 increased by 50 percent over that of LT55. Tool life of LT55 was mainly controlled by thermal shock cracking which was accompanied by mechanical shock. While tool life of FG-1 was mainly controlled by mechanical fatigue crack extension rather than thermal shock cracking, revealing the less thermal shock susceptibility of functionally gradient ceramics than that of common ceramics. 展开更多
关键词 functionally gradient materials ceramic tool materials thermal shock resistance transient thermal stress cutting performance
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天然纤维素的多维结构演变及其功能材料研究进展
5
作者 余厚咏 黄程玲 +1 位作者 陈毅 高智英 《纺织学报》 北大核心 2025年第6期45-55,共11页
在全球可持续发展目标的推动下,减少石化塑料依赖并开发绿色低碳材料已成为重要研究课题。纤维素基材料具有良好的生物相容性和低毒性,通过纳米技术、材料科学和化学改性可赋予其多维结构与多样化功能。为提高天然纤维素资源的利用率和... 在全球可持续发展目标的推动下,减少石化塑料依赖并开发绿色低碳材料已成为重要研究课题。纤维素基材料具有良好的生物相容性和低毒性,通过纳米技术、材料科学和化学改性可赋予其多维结构与多样化功能。为提高天然纤维素资源的利用率和高价值转化,基于天然纤维素固有结构及物化特性,系统分析了天然纤维素的多维结构材料的制备方法、特性及应用,阐明天然纤维素多维结构演变机制及其核心驱动力。从结构维度出发,详细讨论了不同纤维素材料在力学性能、加工工艺和功能特性上的显著差异,概述了多维结构纤维素在药用辅料、智能纺织品、可降解包装材料与节能净水材料等领域的应用进展,总结了多维结构调控与设计对纤维素基功能材料的影响,指出其面临的生产挑战及技术瓶颈。最后,展望了各类纤维素材料在多维结构转化应用方面的潜力,以期为纤维素基材料的多维应用提供理论依据和方向。 展开更多
关键词 多维结构 纳米纤维素 再生纤维 纤维素膜 功能材料
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三维硅碳负极材料的制备及性能
6
作者 李培枝 雷盼 +3 位作者 张玉书 张康 鄢长灏 王晨 《精细化工》 北大核心 2025年第7期1509-1515,共7页
以纳米硅和人造石墨为活性物质、黏土为黏结剂、导电炭黑为导电剂,经球磨法和高温煅烧法制备了三维硅碳负极材料。采用SEM、Raman光谱、XRD、XPS、TEM对其进行了表征。将其作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)... 以纳米硅和人造石墨为活性物质、黏土为黏结剂、导电炭黑为导电剂,经球磨法和高温煅烧法制备了三维硅碳负极材料。采用SEM、Raman光谱、XRD、XPS、TEM对其进行了表征。将其作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、恒电流充放电和倍率测试,考察了硅掺杂量(以人造石墨质量计,下同)对三维硅碳负极材料电化学性能的影响。结果表明,当硅掺杂量为20%时制备的三维硅碳负极材料Si/C-2形成了有序稳定的三维骨架结构,表现出最佳的电化学性能。Si/C-2电极首次充、放电比容量分别为1754.7和1816.5 mA·h/g;在0.1、0.2、0.5和1.0 C倍率下,Si/C-2电极可逆比容量分别为1816.5、1386.5、872.2和566.3 mA·h/g,当倍率恢复到0.1 C时,容量保持率为91.6%;在100 mA/g电流密度下,Si/C-2电极循环100圈后具有1757.5 mA·h/g的可逆比容量,容量保持率为96.8%。黏土在高温煅烧下形成了骨架结构,且热解炭包裹在硅的表面,阻止了纳米硅和电解液的直接接触,有利于固体电解质中间相膜的稳定形成,减少了电解液的消耗,同时三维骨架结构的存在有效缓解了电极在循环过程中的体积膨胀问题,对其电化学性能起到了一定的提升作用。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 纳米硅 三维结构 电化学性能 功能材料
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深部高温巷道功能梯度隔热支护结构研究
7
作者 张建俊 孙源骏 +5 位作者 郭良银 孙闯 费鸿禄 金淳哲 王猛 周琳力 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第4期789-803,共15页
针对传统隔热材料在治理深部矿井高温热害问题时存在的强度低和支护效果差等缺陷,采用改性陶粒和纤维提升隔热混凝土材料强度,并基于功能梯度理论优化混凝土结构形式,构建功能梯度隔热支护结构,结合工程实际开展相似模型试验和数值模拟... 针对传统隔热材料在治理深部矿井高温热害问题时存在的强度低和支护效果差等缺陷,采用改性陶粒和纤维提升隔热混凝土材料强度,并基于功能梯度理论优化混凝土结构形式,构建功能梯度隔热支护结构,结合工程实际开展相似模型试验和数值模拟,分析隔热支护效果。研究结果表明:构建的“支护层+隔热层”功能梯度结构,可有效控制围岩变形和阻隔围岩散热,相比普通混凝土结构,围岩散热减少量提升了28.74%;随着隔热层厚度的增加,围岩调热圈半径缩小,当隔热层厚度为50 mm时达到阈值,围岩散热减小量提升了30.26%,与模型试验结果一致;隔热支护结构下,围岩应力状态和巷道塑性区形态较普通混凝土结构均无明显变化,仍为类圆形塑性区,支护效果良好;通过功效系数法综合分析围岩散热、围岩应力及巷道变形情况,确定支护层厚度为50 mm、隔热层厚度为50 mm时隔热支护综合效果最佳。 展开更多
关键词 功能梯度 隔热支护结构 隔热效果 围岩温度场 模型试验 数值模拟
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爆炸载荷下双向梯度负泊松比内芯结构防爆门性能分析
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作者 陈清华 王兴田 +1 位作者 吕可 李保坤 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第10期56-66,共11页
为提高环境实验舱防爆门抗爆炸冲击性能和吸能特性,基于仿生拉胀内凹负泊松比结构,设计具有双向功能梯度内芯结构的防爆门。运用ABAQUS软件综合分析不同梯度芯层对冲击载荷下防爆门的压溃模式和能量吸收特性的影响,着重探讨不同爆炸载... 为提高环境实验舱防爆门抗爆炸冲击性能和吸能特性,基于仿生拉胀内凹负泊松比结构,设计具有双向功能梯度内芯结构的防爆门。运用ABAQUS软件综合分析不同梯度芯层对冲击载荷下防爆门的压溃模式和能量吸收特性的影响,着重探讨不同爆炸载荷下前后面板挠度和芯层能量吸收情况,并通过实验对仿真数据进行验证。研究结果表明:较于传统防爆门结构,改进后的防爆门后面板最大应力值降低约13.45%,防爆门结构比吸能提升27.08%。研究结果可为高抗爆防护结构的设计优化、轻量化防爆装备开发、多功能梯度材料在冲击防护领域的应用提供数据支撑与理论参考,并为航天、军工、车辆电池舱等领域的特种防爆门结构创新提供新的设计思路与工程解决方案。 展开更多
关键词 爆炸冲击载荷 环境实验舱 双向功能梯度 冲击波 负泊松比结构
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材料体系和孔隙率梯度增强结构对3D打印氧化铝多孔陶瓷的性能影响
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作者 邹斌 全涛 +3 位作者 张广旭 王鑫锋 孙赫武 马贤骅 《航空制造技术》 北大核心 2025年第3期22-29,共8页
为了探究水性和油性两种材料体系及孔隙率梯度增强结构对3D打印氧化铝多孔陶瓷性能的影响,使用立体光固化(Stereo lithography apparatus,SLA)3D打印技术制备了具有不同孔密度的氧化铝多孔陶瓷样件。对比分析了两种材料体系下样件的收... 为了探究水性和油性两种材料体系及孔隙率梯度增强结构对3D打印氧化铝多孔陶瓷性能的影响,使用立体光固化(Stereo lithography apparatus,SLA)3D打印技术制备了具有不同孔密度的氧化铝多孔陶瓷样件。对比分析了两种材料体系下样件的收缩率、压缩强度和微观结构,以及孔隙率梯度增强前后样件的总孔隙率、弯曲性能和热震性能。结果表明,油性材料样件的收缩率和压缩强度高于水性材料,微观结构下油性材料样件的颗粒更为致密,而水性材料样件的颗粒呈球状,相互分离。此外,采用孔隙率梯度增强的设计方法,可以有效避免样件区域断裂现象的发生,且每种样件的弯曲强度均有12%~14%的提升,热震强度也得到14%~18%的提升。使用油性氧化铝陶瓷膏料,并合理设计孔隙率梯度增强结构,为提高氧化铝多孔陶瓷性能及适应更复杂的工业需求提供了有效方法。 展开更多
关键词 立体光固化3D打印 氧化铝 多孔陶瓷 材料体系 孔隙率梯度增强结构
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木质材料与家具属性的关系研究 被引量:1
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作者 程玉 李萍 左迎峰 《家具与室内装饰》 北大核心 2025年第5期26-30,共5页
木质材料作为天然生物基复合材料,从纳米尺度纤维素微纤排列到宏观视觉美学表达,其多层级结构特征,深度耦合于家具产品的功能-形态-文化三元体系。木质材料的功能性和价值性是家具设计的核心,形式随功能而生,家具结构必须与材料性质相... 木质材料作为天然生物基复合材料,从纳米尺度纤维素微纤排列到宏观视觉美学表达,其多层级结构特征,深度耦合于家具产品的功能-形态-文化三元体系。木质材料的功能性和价值性是家具设计的核心,形式随功能而生,家具结构必须与材料性质相适应。家具造型则是材料特性的直观映射,木材的纹理、色泽和触感等直观特性对家具造型属性有决定性作用。本研究深入探讨木质材料在家具属性中的应用,分析其与家具结构、造型与功能之间的相互作用,确立了“材性”与“构性”的互补关系,揭示木质材料特性与家具属性间的双向映射规律,为家具创新设计提供跨学科理论框架,使材质之美在家具设计中得到充分展现。 展开更多
关键词 木材 人造板 造型 结构 功能
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多元纤维复合吸波材料设计及电磁性能研究进展 被引量:1
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作者 朱国松 陈伊 +5 位作者 胡悦 张钦钊 黄佳 周伟 罗衡 李杨 《航空材料学报》 北大核心 2025年第4期1-13,共13页
随着信息安全、目标隐身与电磁防护等需求的升级,亟需研发高效吸波材料。本文简述吸波材料工作原理,并梳理涂覆型与结构型吸波材料研究进展,最终聚焦纤维混杂吸波复合材料的发展:纤维排列、组分调控及界面设计可协同提升电磁性能与力学... 随着信息安全、目标隐身与电磁防护等需求的升级,亟需研发高效吸波材料。本文简述吸波材料工作原理,并梳理涂覆型与结构型吸波材料研究进展,最终聚焦纤维混杂吸波复合材料的发展:纤维排列、组分调控及界面设计可协同提升电磁性能与力学性能。通过多元纤维协同设计与多尺度结构优化,纤维混杂吸波复合材料能够实现阻抗匹配与损耗机制的耦合优化,兼具宽频吸收与力学承载特性,推动吸波材料向结构与功能一体化方向发展。最后,总结通过多元纤维混杂体系拓展吸波频带的技术突破并对未来围绕纤维混杂机制深化、多尺度结构设计、环境适应性提升、多功能集成、纤维取向与入射角协同调控、高温陶瓷基吸波材料等方向开发兼具宽频吸收、轻质高强特性的新一代军民两用吸波材料进行展望。 展开更多
关键词 涂覆型与结构型吸波材料 纤维混杂复合材料 电磁损耗 结构与功能一体化
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热障涂层陶瓷层结构研究现状及发展趋势 被引量:2
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作者 张佩凯 杨会凯 +2 位作者 张冲 孙金钊 殷凤仕 《表面技术》 北大核心 2025年第5期44-60,共17页
热障涂层(TBC)在先进航空航天发动机的热防护方面发挥着至关重要的作用。新一代航空发动机对温度有着更高的要求,这对当前的热障涂层系统的热防护性能和寿命提出了新的挑战。传统的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层因其自身的局限性,已经... 热障涂层(TBC)在先进航空航天发动机的热防护方面发挥着至关重要的作用。新一代航空发动机对温度有着更高的要求,这对当前的热障涂层系统的热防护性能和寿命提出了新的挑战。传统的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层因其自身的局限性,已经无法满足新一代航空发动机的需要。目前,针对热障涂层的研究主要集中于设计新的TBC架构,在各种不同的设计中,层片状结构、双峰结构、柱状结构、双陶瓷层结构和功能梯度结构已经被证实能够有效提升热障涂层的高温性能和使用寿命。以上述几种不同结构的TBC为切入点,对目前研究较为成熟的几种新型TBC架构进行评价。首先,系统介绍了几种陶瓷层结构的微观组织和制备方法;分析了不同陶瓷层结构的优缺点和适用性。进一步揭示了传统热障涂层的失效机理和局限性;详细分析了不同陶瓷层结构对涂层抗烧结性能和抗热震性能的影响。最后对不同的涂层结构提出了性能改进策略,并针对不同的涂层制备工艺及结构优化方向进行了展望,以期提高热障涂层的性能,满足航空发动机、燃气轮机等高精尖领域未来的使用需求。 展开更多
关键词 热障涂层 陶瓷层结构 双峰结构 双陶瓷结构 功能梯度结构
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帕金森病患者触觉脑区的功能与结构梯度
13
作者 马丽华 方伯言 +1 位作者 吴景龙 张健 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第9期987-994,共8页
针对帕金森病(Parkinson’s disease,PD)患者具有躯体感觉运动功能障碍的病理问题,本研究提出了功能和结构梯度算法来深入探讨PD患者躯体感觉运动脑区的功能和结构异常.本研究纳入76例PD患者及34例健康对照,所有PD患者均接受了为期两周... 针对帕金森病(Parkinson’s disease,PD)患者具有躯体感觉运动功能障碍的病理问题,本研究提出了功能和结构梯度算法来深入探讨PD患者躯体感觉运动脑区的功能和结构异常.本研究纳入76例PD患者及34例健康对照,所有PD患者均接受了为期两周的多学科强化康复治疗,并在治疗前后通过统一帕金森病评定量表第三部分进行运动功能的系统性评估.对三组被试的躯体感觉运动脑区进行功能和结构梯度分析,结果显示功能第一梯度值的变化未呈现出一种在空间上逐渐降低的趋势,而结构第二梯度值呈现镜像分布.本研究结果表明梯度算法证明了大脑结构与功能之间的解耦现象,并揭示了PD患者的触觉感知衰退机制. 展开更多
关键词 帕金森病 躯体感觉运动 功能梯度 结构梯度
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梯度功能复合材料的研究进展
14
作者 李文智 何志平 曹瑶琴 《航空材料学报》 北大核心 2025年第3期105-116,共12页
随着材料技术的不断进步,近些年各类具有特定功能的高性能材料及超材料呈现出井喷式的研究态势,这一趋势在航空航天领域尤为显著。随着装备对性能要求的不断提升,单一材料逐渐难以满足界面力学性能和功能一体化要求,梯度功能复合材料成... 随着材料技术的不断进步,近些年各类具有特定功能的高性能材料及超材料呈现出井喷式的研究态势,这一趋势在航空航天领域尤为显著。随着装备对性能要求的不断提升,单一材料逐渐难以满足界面力学性能和功能一体化要求,梯度功能复合材料成为解决该难题的重要突破口。本文从功能梯度复合材料的应用背景出发,结合国外各类材料研究进展和应用现状,探讨该材料的研究意义。针对国内工程领域应用存在的问题,指出功能梯度复合材料在应用过程中面临的挑战。与国际先进水平相比,我国功能梯度复合材料发展主要面临着3大挑战:一是制备工艺相对落后,无法实现大尺寸工程化应用;二是性能评价方法空缺,耦合功能评价体系亟需建立;三是材料性能设计与模拟方法自主知识产权较少,且尚未建立全面数据库作为设计依据,材料设计仍依靠设计者的经验。最后对梯度功能复合材料的未来应用和发展方向提出建议。 展开更多
关键词 梯度功能 复合材料 研究进展
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丝素蛋白多级结构的自组装机制及其重构材料研究进展
15
作者 罗欣 王磊 +3 位作者 王筱悠 伍韬 张贞贞 张一帆 《纺织学报》 北大核心 2025年第3期225-235,共11页
丝素蛋白是构成蚕丝的主要成分之一,具有独特的多级结构和自组装特性,赋予蚕丝优异的力学性能。综述了目前提出的蚕丝纤维结构模型,总结了丝素蛋白的排列方式和自组装机制,探讨了丝素蛋白结构对其宏观性能的影响方式,为探索丝素蛋白材... 丝素蛋白是构成蚕丝的主要成分之一,具有独特的多级结构和自组装特性,赋予蚕丝优异的力学性能。综述了目前提出的蚕丝纤维结构模型,总结了丝素蛋白的排列方式和自组装机制,探讨了丝素蛋白结构对其宏观性能的影响方式,为探索丝素蛋白材料功能化和性能提升的新途径提供参考。详述了由五级结构模型启发的多级结构分级调控机制,总结了各层级结构对蚕丝基材料力学性能的影响。基于结构调控的丝素蛋白基功能材料在生物医药、储能、环境科学等领域的应用实现了突破,针对丝素蛋白材料缺乏大规模生产和应用的问题,提出其在新兴学科领域的发展潜力和可能面临的挑战,为天然蛋白质材料的多元化和产业化应用提供新思路。 展开更多
关键词 丝素蛋白 结构模型 自组装 结构调控 功能材料
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硅电极组分梯度设计抑制力-化学耦合劣化
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作者 谭博文 耿双龙 +1 位作者 张锴 郑百林 《无机材料学报》 北大核心 2025年第7期772-780,I0011-I0014,共13页
作为锂离子电池负极,硅材料具有高能量密度的优点,但其充放电循环中的体积效应会引发活性涂层的上下表面不稳定,且内部极化会诱导产生扩散应力,两者共同导致结构退化和容量衰减。受功能梯度材料启发,本研究提出了一种五层复合组分梯度... 作为锂离子电池负极,硅材料具有高能量密度的优点,但其充放电循环中的体积效应会引发活性涂层的上下表面不稳定,且内部极化会诱导产生扩散应力,两者共同导致结构退化和容量衰减。受功能梯度材料启发,本研究提出了一种五层复合组分梯度硅电极。通过实验与多尺度力-电-化学耦合仿真发现,本研究所设计的对称组分梯度硅电极和线性组分梯度硅电极在减缓力-化学耦合劣化方面效果显著,较传统的均匀电极表现出更好的循环和倍率性能。对称梯度电极锂离子电池在0.2C(1C=2.65 mA·cm^(-2))倍率下循环100次后,比容量剩余2065 mAh·g^(-1),容量保持率为81%,而均匀电极为51%。线性梯度电极在1C倍率下的平均放电容量则是均匀电极的1.5倍,且两类梯度电极循环前后的阻抗变化均小于均匀电极。上述组分梯度电极采用多层复合涂布工艺制备,无需材料改性便能提高电极的结构稳定性和电化学性能,为高性能锂离子电池的设计与制造提供了参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 硅电极 功能梯度材料 多物理场耦合
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3D打印技术在液体定向运输方面的应用与挑战
17
作者 刘颜铭 陈阳 +3 位作者 马雅丽 刘伟嵬 陈强 雷柏茂 《表面技术》 北大核心 2025年第21期1-22,共22页
液体定向运输因其在精确药物递送、高效雾气收集及热转换等领域的广阔应用前景,近年来已成为科学研究的重点和热点。在此背景下,3D打印(增材制造)技术凭借其材料与性能的可定制性及轻量化优势,为仿生液体定向运输功能结构/表面的制备提... 液体定向运输因其在精确药物递送、高效雾气收集及热转换等领域的广阔应用前景,近年来已成为科学研究的重点和热点。在此背景下,3D打印(增材制造)技术凭借其材料与性能的可定制性及轻量化优势,为仿生液体定向运输功能结构/表面的制备提供了强有力的技术支撑。然而,目前对该方向的研究进展仍缺乏系统综述与深入讨论。本文在介绍液体定向运输所涉及相关模型/理论的基础上,从当前广泛应用的3D打印技术(材料喷射打印、挤出式打印、粉末熔融打印及光聚合打印)出发,聚焦其在液体定向运输功能结构/表面制造中的应用,并依据制造原理对相关研究进行分类与探讨。最后,对不同3D打印技术在现阶段应用中存在的问题(如打印精度及分辨率、打印材料、打印效率)进行总结,并对其未来在该领域的制造中所面临的挑战与发展方向进行展望。本文充分体现了3D打印技术“材料-结构-功能”一体化的制造理念,对推动液体定向运输结构/表面的智能化及高性能制造具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 3D打印 液体定向运输 仿生功能结构/表面 可定制性 梯度设计
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Al_(2)O_(3)、SiO_(2)复合沉积提升TiO_(2)在非水介质中的反射率
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作者 刘烨 赵谦 +5 位作者 俞彦仿 甄银钊 高伯楠 王世荣 李祥高 刘红丽 《精细化工》 北大核心 2025年第5期1030-1036,1072,共8页
为提升TiO_(2)在非水介质中的反射率,通过化学反应沉积法将Al_(2)O_(3)、SiO_(2)复合沉积在锐钛矿型TiO_(2)粒子表面制备了TiO_(2)@Al2@Si2。以活性聚合物分散剂(Solsperse 17000)为表面活性剂,将TiO_(2)@Al2@Si2粒子分散在液体介质中... 为提升TiO_(2)在非水介质中的反射率,通过化学反应沉积法将Al_(2)O_(3)、SiO_(2)复合沉积在锐钛矿型TiO_(2)粒子表面制备了TiO_(2)@Al2@Si2。以活性聚合物分散剂(Solsperse 17000)为表面活性剂,将TiO_(2)@Al2@Si2粒子分散在液体介质中。采用FTIR、XPS、TEM、N2吸/脱附等温线对TiO_(2)@Al2@Si2进行了表征,评价了其分散液的稳定性、透光率和白态反射率。结果表明,Al_(2)O_(3)、SiO_(2)复合壳层沉积在TiO_(2)粒子表面,形成了多孔壳层,提升了TiO_(2)@Al2@Si2的比表面积(44.74 m^(2)/g)、表面羟基含量(1.204×1019个/g)及荷电量(–40.61 mV);TiO_(2)@Al2@Si2表面复合沉积的Al_(2)O_(3)、SiO_(2)提升了粒子的遮盖力,增强了TiO_(2)@Al2@Si2外层表面羟基上的氧原子负电性,使其更易键合Solsperse 17000,从而提升了粒子在非水介质中的分散性能。TiO_(2)@Al2@Si2在甲苯、十二烷基苯、四氯乙烯、环己烷、Isopar L中(质量浓度150 g/L)的白态反射率分别为49.11%、49.11%、48.18%、53.91%、54.43%,比TiO_(2)粒子分散液有所提升;将TiO_(2)@Al2@Si2与铁锰黑粒子相配,制备了电泳显示器件,得到了白态反射率40.47%、对比度59.51的电泳显示原型器件。 展开更多
关键词 TiO_(2) 表面改性 核壳结构 非水介质 反射率 电泳显示 功能材料
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压电智能功能梯度材料圆柱壳自由振动的谱-切比雪夫解法
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作者 高先松 钟锐 +2 位作者 王青山 刘新想 徐海良 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第4期787-796,共10页
针对压电智能结构,现有振动建模方法受限结构边界条件以及存在计算成本过高的问题,本文采用了谱-切比雪夫方法,实现了其在一般边界条件下的精确快速求解。在一阶剪切变形理论与压电本构方程的理论框架下,利用谱-切比雪夫方法,结合边界... 针对压电智能结构,现有振动建模方法受限结构边界条件以及存在计算成本过高的问题,本文采用了谱-切比雪夫方法,实现了其在一般边界条件下的精确快速求解。在一阶剪切变形理论与压电本构方程的理论框架下,利用谱-切比雪夫方法,结合边界弹簧技术,建立起压电智能功能梯度材料圆柱壳结构的模型。通过与有限元结果对比,验证求解的快速收敛性以及分析模型的精确性。研究表明:在截断数为20条件下可将计算误差控制在0.8%左右,得到了结构自由振动特性随材料、边界、及几何尺寸的变换规律。本文可以为工程壳体结构的有关振动主动控制研究,提供一套快速且精确的建模方法以及设计经验。 展开更多
关键词 谱-切比雪夫法 压电结构 人工弹簧技术 功能梯度壳 功能梯度材料 一阶剪切变形理论 HAMILTON原理 自由振动
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梯度结构热防护涂层增材制造成形与性能研究
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作者 蔡思凡 周童 +4 位作者 刘滔 王波 方淦 吴文杰 曹良成 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第2期281-290,共10页
高超声速飞行器的研制亟需发展适应于极端热环境的新型防热结构和新技术。利用增材制造“离散-堆积”的工艺优势,将耐烧蚀组分和隔热组分在空间位置上挤出成形,实现个性化梯度结构防热涂层的编程制造。具体提出了基于微型螺杆的“在线计... 高超声速飞行器的研制亟需发展适应于极端热环境的新型防热结构和新技术。利用增材制造“离散-堆积”的工艺优势,将耐烧蚀组分和隔热组分在空间位置上挤出成形,实现个性化梯度结构防热涂层的编程制造。具体提出了基于微型螺杆的“在线计量-原位混合-连续变组分挤出-增材制造”的多组元增材制造系统原理,研究了基础树脂、耐烧蚀组分、隔热组分的流变行为和热防护性能,以及增材制造系统的高通量混合能力和梯度结构涂层的成形能力,制备了连续线梯度结构、径向梯度结构、轴向交替/连续梯度结构。增材制造成形了孔隙率从0.8%~47.8%呈5级递增的梯度结构样件(100 mm×100 mm×5.5 mm),并开展电弧风洞模拟考核试验。结果表明:样件表面峰值温度为616℃,背面峰值温度为45℃,烧蚀深度为-0.81 mm,试件表面平整,涂层无脱落;与均质涂层相比,梯度结构涂层抗烧蚀性能更优,密度降低了24.6%。 展开更多
关键词 热防护 梯度结构 增材制造 多材料 涂层
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