- 朱仕清;张鸿;陈令浩;
Al-Cu-Mg-Ag合金因具有良好的耐热性而成为研究热点。其优异的力学性能离不开研究人员对结构的调控，材料结构模拟的方法日趋完善。本研究通过数值模拟研究Al-Cu-Mg-Ag合金的组织演变过程，进而对其组织进行调控。首先，通过显微组织观察统计了Al-Ti-B中间合金中含Ti颗粒的尺寸比例，优化了相场模型中不同半径形核质点的形核密度参数。细化剂的加入抑制了枝晶的生长，不再产生粗大的枝晶。随着细化剂的增加，晶粒逐渐趋于形成胞状形貌。细化后的晶粒约为100μm。最后，通过实验对铸态晶粒形貌进行了验证，采用金相显微镜和扫描电子显微镜对试样进行观察。细化剂的加入对合金的细化效果有显著影响，细化后的晶粒尺寸也在100μm左右。同时，对合金进行了X射线衍射物相鉴定。扫描电镜下的组织形貌观察表明，析出相主要集中在晶界上，Al_2Cu约占5%,基体相面心立方(FCC)约占95%,与模拟结果吻合较好。
2025年04期 v.43;No.216 513-519+524页 [查看摘要][在线阅读][下载 1946K] [阅读次数：32 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：39 ] |[网刊下载次数：0 ] - 周楚同;刘家龙;毕仁可;沈漪杰;王智宇;
卤化铅钙钛矿以其广谱吸收和高效的光生电荷生成特性，在光催化领域的应用前景得到广泛关注。本实验引入TiO_2作为电子传输层，以增强MAPbI_3的电荷分离和传输效率；采用冷却热饱和溶液法，成功地制备了粒径分布均匀、高效的MAPbI_3/TiO_2复合光催化材料。在可见光催化还原CO_2过程中，该复合材料展现出优越的性能，效率较纯相MAPbI_3提高21倍，达到223.20μmol·g~(-1)·h~(-1),光催化的还原产物为H_2和CH_4。此外，利用超声外场和钙钛矿压电效应能够进一步提升MAPbI_3/TiO_2复合异质结光催化还原CO_2活性，并有效缓解其衰减现象。本工作为卤化物钙钛矿在光催化领域的应用提供了新的技术路线和思路。
2025年04期 v.43;No.216 520-524页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K] [阅读次数：20 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：36 ] |[网刊下载次数：0 ] - 易振宇;陈洁;陈恬甜;吴勇军;洪子健;黄玉辉;
穿颅超声脑成像技术在临床中具有重要应用价值。然而，颅骨与周围组织间存在显著的声阻抗差异，导致超声波在界面处产生强烈反射，使得超声难以有效穿透颅骨实现颅内组织和血流成像。因此本研究设计并优化了用于超声穿颅的声阻抗梯度渐变匹配层材料参数。结果显示，在1～2 MHz宽频范围内，该匹配层展现出与理想连续渐变匹配层相近的优异增透效果，能有效减小成像目标的形状畸变并增强图像信号。此外，弯曲颅骨模型的模拟结果表明其具有良好的实用前景。本研究为实验制备超声穿颅声阻抗梯度渐变匹配层材料提供了重要指导，同时为匹配层的优化和应用奠定了理论基础。
2025年04期 v.43;No.216 525-530页 [查看摘要][在线阅读][下载 1939K] [阅读次数：9 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：23 ] |[网刊下载次数：0 ] - 白玲;汪海风;汪翠;张伟成;王俊杰;李小雨;余沛霖;杜滨阳;
本研究通过等离子体方法对硅橡胶材料进行表面处理并借助硅烷偶联剂(KH550)在硅橡胶材料表面形成亲水性聚合物涂层，通过调整聚乙二醇(PEG)的分子量和溶液浓度以及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液浓度来优化硅橡胶材料表面的亲水性能。研究表明，PEG和PVP溶液均能有效地提高硅橡胶材料表面的亲水性，采用PEG和PVP协同改性的硅橡胶材料表面亲水性能显著提升，其水接触角值从改性前的107.9°±2.7°下降到改性后的57.2°±3.5°;PEG溶液的最佳质量浓度为0.1 wt%,最佳分子量为10 000,PVP溶液的最佳质量浓度为0.1 wt%。采用PEG和PVP协同改性后的硅橡胶材料具有良好的细胞相容性，对细胞形态、细胞周期调控和凋亡水平均无影响。
2025年04期 v.43;No.216 531-541+588页 [查看摘要][在线阅读][下载 6578K] [阅读次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：40 ] |[网刊下载次数：0 ] - 李雪峰;周登;严刚;
本研究针对蜂窝夹芯结构在使用和维护过程中容易受到外物冲击的问题，提出了一种基于导电感应层和卷积神经网络的冲击损伤识别方法。首先利用丝网印刷技术，将石墨烯导电碳油墨印刷在蜂窝夹芯结构表面，形成导电感应层，使结构具备实时感应功能。然后通过建立不同损伤情况的导电感应层有限元模型，并进行电学仿真，生成了包含电导率变化和边界电压变化的数据集。基于此数据集，训练了卷积神经网络，并通过测试集验证了模型的准确性和可靠性。为验证方法的有效性，进行了冲击损伤实验，并在实验前后分别测量感应层的边界电压数据。通过训练好的卷积神经网络对电导率变化分布进行重建，实现了对蜂窝夹芯结构损伤的精准识别。实验结果表明，本研究所提出的基于卷积神经网络的电阻抗成像方法，在损伤位置和大小的识别精度上明显优于传统算法，并且识别时间非常短，可以实现对蜂窝夹芯结构的在线损伤识别。
2025年04期 v.43;No.216 542-549+566页 [查看摘要][在线阅读][下载 4498K] [阅读次数：10 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：35 ] |[网刊下载次数：0 ] - 吴茂源;方海;霍瑞丽;陈航;
为探究密度对木塑复合材料(WPCs)老化性能的影响，本实验通过挤压成型法制备出密度分别为0.62、0.75和0.82 g·cm~(-3)的聚氯乙烯(PVC)基发泡木塑复合材料。采用紫外加速老化方式，研究了加速老化对不同密度PVC基发泡木塑复合材料材色、质量损失、力学性能的影响，并使用扫描电镜观察材料表面微观结构。加速老化180 d后WPCs表面发生分解，出现褪色现象。密度为0.75 g·cm~(-3)时WPCs的抗光氧化、光降解能力最佳，色差仅为6.37。质量方面，WPCs呈现密度越大质量损失率越小的趋势。力学性能方面，密度为0.75 g·cm~(-3)时WPCs的弯曲强度、拉伸强度保存率分别为64.86%、76.93%,各项性能保存率在3种密度试样中最优。扫描电镜观察显示，老化180 d后，WPCs表面粉化严重，出现大量裂纹和孔洞，且大量木质纤维外露。本研究结果为进一步探索PVC基发泡木塑复合材料的老化规律提供了参考依据。
2025年04期 v.43;No.216 550-557页 [查看摘要][在线阅读][下载 2185K] [阅读次数：12 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：33 ] |[网刊下载次数：0 ] - 庞健康;刘畅;孙成;邵纯;彭文凯;钱征华;
针对复合材料帽形长桁加筋壁板固化变形特性进行研究，本实验构建了热-化学和应力-变形的耦合分析模型，模拟温度、固化度、应力、应变之间的相互作用。采用ABAQUS软件及其子程序对帽形长桁加筋壁板模型进行仿真，考察了长桁分布密度、铺层顺序及0°铺层比例等因素对固化变形的影响。研究结果表明，长桁分布密度对固化变形有显著影响；在铺层角度组合确定的情况下，铺层顺序的改变对固化变形影响较小；长桁0°铺层比例对固化变形的影响显著，约50%的0°铺层比例可能为优选设置。本研究为复合材料帽形长桁加筋壁板的结构设计提供了固化变形控制的理论依据。
2025年04期 v.43;No.216 558-566页 [查看摘要][在线阅读][下载 3128K] [阅读次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：33 ] |[网刊下载次数：0 ] - 邵珠山;高帆;乔汝佳;杨腾飞;杨宝珍;
本实验研究了开放式微波加热混凝土的损伤分布，通过调控微波频率、功率及加热时间，探究其对混凝土内部裂纹萌生和扩展的影响。研究结果表明，在单模微波作用下，加热时间增加导致内部温度、裂纹密度、最大裂纹长度、开裂深度增加；裂纹主要自界面处开始出现并沿第一主应力方向扩展，整体开裂趋势呈现为多骨料界面间的贯通裂纹；微波频率升高则混凝土内部温升、裂纹密度和最大裂纹长度增加。在裂纹相场模拟中，混凝土各组分的裂纹起裂受有效裂纹驱动力影响，扩展受弹性应变能密度和第一主应力方向共同调控。
2025年04期 v.43;No.216 567-577+596页 [查看摘要][在线阅读][下载 3397K] [阅读次数：6 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：36 ] |[网刊下载次数：0 ] - 吴睿;范祥;叶建;张晋华;邱昌;
为研究压剪复合作用下碳纤维对再生混凝土抗剪性能的影响，本实验以纤维长度、纤维掺量和法向应力为变量进行压剪实验，分析不同变量对抗剪强度的贡献程度，并结合颗粒流软件研究试件压剪破坏特征。研究结果表明：随着纤维长度的增加，试件抗剪强度先增加后减小，当纤维长度为6 mm时，抗剪强度最大；随着纤维掺量和法向应力增加，试件抗剪强度均增加；随着法向应力增加，试件破坏模式逐渐呈现出剪切破坏为主→压剪复合破坏→压缩破坏为主的变化规律，破坏时斜长裂缝数量和角度均增加。外掺碳纤维后，试件破坏时的斜裂缝角度和破坏面积小于对照组，表皮掉落情况优于对照组，而破坏模式的转变慢于对照组，但破坏形态与对照组基本一致。利用颗粒流软件模拟，发现随着法向应力的增加，试件在最终破坏时，微裂隙总数逐渐增加，外掺纤维后，纤维在试件中发挥阻裂作用，有效地阻止了微裂隙的萌生、发展，并改善了试件的应力分布，破坏特征与室内实验基本一致。研究成果可为再生混凝土结构设计提供参考。
2025年04期 v.43;No.216 578-588页 [查看摘要][在线阅读][下载 11398K] [阅读次数：7 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：54 ] |[网刊下载次数：0 ] - 栾利强;罗嘉俊;肖海鑫;
为了探讨不同掺量下炭黑(CB)和碳纤维(CF)协同作用对水泥砂浆导电性能及裂缝损伤自监测性能的影响，本实验采用四电极法分析了导电水泥砂浆试件的电阻率变化，并监测裂缝形成过程中电阻变化率(FCR)与裂缝长度比(μ)的关系。研究结果表明，掺入CB和CF显著降低了水泥砂浆电阻率，提升了导电性能，但随着养护龄期的延长，导电性能逐渐减弱；随着μ的增加，FCR上升，但后续增速减缓，表明裂缝扩展对电阻变化的影响逐渐减弱。分析μ-FCR曲线和灵敏度K值，表明水泥砂浆的自监测性能随着裂缝发展逐步减弱。
2025年04期 v.43;No.216 589-596页 [查看摘要][在线阅读][下载 2873K] [阅读次数：8 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：27 ] |[网刊下载次数：0 ] - 罗国栋;杨玉祥;张利维;刘志斌;赵栋;于本田;
本研究以赤泥、脱硫石膏和凝灰岩石粉制备水泥基胶凝材料，开展了赤泥-脱硫石膏-凝灰岩石粉多元固废水泥基胶凝材料的凝结时间、需水量比、抗折、抗压强度和自收缩的实验研究，并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等微观方法测试了水化产物种类、微观形貌以及元素组成。结果表明：掺入赤泥、脱硫石膏和凝灰岩石粉的水泥基胶凝体系需水量增大，胶凝体系的凝结时间随脱硫石膏掺量的增加而延长，随赤泥掺量的增加而缩短，凝灰岩石粉掺量对凝结时间的影响不显著。脱硫石膏掺量的提高，会使胶凝体系的强度随之提高，赤泥的掺量增加会降低体系的强度。当赤泥掺量为30%,脱硫石膏掺量为15%,凝灰岩石粉掺量为10%,水泥掺量为45%时体系28 d抗压强度达到34.09 MPa,力学性能达到最佳。赤泥-脱硫石膏-凝灰岩石粉水泥基胶凝材料的自收缩减小，且在整个自收缩过程中会产生膨胀现象。赤泥-脱硫石膏-凝灰岩石粉水泥基胶凝材料的水化产物主要包括钙矾石、氢氧化钙和C(N)-A-S-H凝胶。
2025年04期 v.43;No.216 597-603+621页 [查看摘要][在线阅读][下载 2509K] [阅读次数：7 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：71 ] |[网刊下载次数：0 ] - 李娜;张培先;张珂;邵文生;冯进军;
采用化学共沉淀法制备铬掺杂的覆膜阴极用发射活性材料，并对材料的成分、形貌及对应覆膜扩散阴极(M型阴极)的发射性能进行了研究。结果表明：通过实验成功将铬掺入发射活性材料中，发射活性材料由碱土金属碳酸盐、铬酸钡(BaCrO_4)和铝的氢氧化物构成；Cr的掺入量对材料的发射性能有明显影响，采用适量掺杂铬的发射活性材料，能制得发射性能优异的覆膜扩散阴极，阴极在1050℃_B时(℃_B表示亮度温度),发射电流密度可达44.59 A/cm~2。结合阴极发射机理分析认为，铬在阴极发射体系中能分别与活性元素Ba和基体W发生作用，适量Cr通过影响阴极中Ba的生成、迁移和分布，对阴极的发射性能产生有益影响。
2025年04期 v.43;No.216 604-611页 [查看摘要][在线阅读][下载 2605K] [阅读次数：6 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] - 黄小铁;周亮;周继辉;吴中太;
微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)是自然界中常见的现象，具有智能化、环保的优点，在混凝土裂缝修复领域有着较好的应用前景。然而，混凝土内部的高碱性环境会影响微生物的生长和矿化效率。本实验通过喷雾干燥技术获得微生物芽孢菌粉，采用糖衣包裹法制备出核-壳结构微生物自修复剂，研究其颗粒粒径与强度分布，微生物自修复混凝土的基本性能及其裂缝的自修复效果，并对裂缝的自修复机理进行了详细讨论。研究结果表明，核-壳结构微生物自修复剂的均质性较好，颗粒粒径为3.5～4.0 mm,单颗粒强度维持在75～85 N。此外，微生物自修复混凝土的基本性能和抗压强度均符合普通混凝土的技术标准，不影响其正常使用。28 d后，微生物自修复混凝土裂缝基本完全修复，修复产物主要是CaCO_3。
2025年04期 v.43;No.216 612-621页 [查看摘要][在线阅读][下载 2793K] [阅读次数：7 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：99 ] |[网刊下载次数：0 ] - 李建永;白亚通;贡锡娜;刘聪;杨晓红;王芷鑫;肖凤娟;
金属表面防腐涂层在长期使用中会出现防腐效率低、被动防护和耐久性不良的问题，研究具有自动防护特性和长效型的防腐涂层对提升防腐涂层服役性具有重要意义。本实验将绿色缓蚀剂腺苷酸(AMP)负载在改性氮化硼/聚吡咯(FBN/PPy)载体上，制备了腺苷酸@改性氮化硼/聚吡咯(AMP@FBN/PPy)防腐增效组份，将AMP@FBN/PPy作为增效型防腐填料加入到环氧(EP)涂料中制备成防腐涂层，研究了涂料在Q2355碳钢表面的主动防护性能。结果表明，FBN/PPy载体可以通过腐蚀环境pH值变化调控对缓蚀剂的释放；加载了AMP@FBN/PPy的环氧树脂防腐涂层在碳钢表面将被动隔离、自动防护及AMP缓蚀剂的可控释放结合起来，有效提升了环氧涂料的防腐耐久性；提出了涂层主动防护和耐久性提升的协同作用机制。
2025年04期 v.43;No.216 622-629+646页 [查看摘要][在线阅读][下载 3679K] [阅读次数：6 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：62 ] |[网刊下载次数：0 ] - 陈乾娲;游潘丽;徐迅;李春鹤;聂艳妮;蒋明慧;刘倩;
为提高蒸压加气混凝土(AAC)的抗弯折性能以拓宽应用前景，提高建筑装配率，本研究在AAC表面涂覆工程水泥基复合材料(ECC),制备了ECC-AAC复合材料。通过对比不同ECC涂覆厚度下的三点弯曲实验和大板验证实验，研究了复合材料抗弯折性能的变化及其增强机理。研究发现，ECC中纤维的拔出速率对控制裂缝宽度的发展起到关键作用。当AAC的受拉区表面涂覆较厚的ECC时，纤维的应力分散和桥接作用得到有效发挥，能显著抑制裂缝宽度的扩展。此外，ECC与AAC之间的粘接界面形成了剪力键效应，促进了应力的均匀分布和有效传递。与纯AAC相比，复合材料的抗弯折性能显著增强，特别是当ECC涂覆厚度为10 mm时，复合材料的三点弯曲试块和试板的抗弯折强度分别提升了2.81倍和1.94倍。
2025年04期 v.43;No.216 630-636+654页 [查看摘要][在线阅读][下载 2250K] [阅读次数：6 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：26 ] |[网刊下载次数：0 ] - 陈欣;李志祥;余洁歆;
为提升织物增强混凝土(TRC)永久模板与后浇混凝土的黏结性能，本研究提出嵌入短切纤维界面处理方式，以短切纤维间距、直径、长度、埋伸比例及其交互作用为变量，设计27组双面剪切试件进行正交实验，对试件剪切强度进行极差、方差和权矩阵分析。研究结果表明，纤维间距以及间距与直径间的交互作用对试件黏结性能影响高度显著，影响权重分别为35.1%和29.9%;对黏结性能影响次之的是纤维长度和埋伸比例，二者影响权重各占10%左右；纤维间距与长度或直径与长度间的交互作用影响不显著，可以忽略。研究基于剪切摩擦理论，考虑结合面的胶结力、滑动摩擦力，以及短切纤维的销栓作用，建立结合面抗剪黏结强度公式，对抗剪机理进行分析。
2025年04期 v.43;No.216 637-646页 [查看摘要][在线阅读][下载 1931K] [阅读次数：5 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：30 ] |[网刊下载次数：0 ] - 潘丽华;黄榜彪;黄秉章;孙文贤;
本研究将沸石粉掺入钢渣微粉混凝土中，养护条件由自然洒水养护改为恒温水热养护，通过研究混凝土的力学性能及水化成分和微观表征特性，分析了沸石粉和水热养护对钢渣混凝土的作用。研究结果表明：钢渣微粉的掺入使混凝土强度低于普通混凝土。沸石粉可以有效提高水泥基体前期水化速率并改善混凝土内部致密性，从而提高钢渣混凝土强度，且强度随着沸石粉掺量增加而增加。35℃水热养护能促了进掺和料的火山灰效应及混凝土水化反应，相比自然洒水养护，能有效提升钢渣微粉混凝土强度。综上，通过掺入适量沸石粉以及水热养护的方式能制得性能优良的钢渣微粉混凝土，为后续钢渣混凝土的研究提供了参考。
2025年04期 v.43;No.216 647-654页 [查看摘要][在线阅读][下载 2391K] [阅读次数：6 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：18 ] |[网刊下载次数：0 ] - 黄梦涛;陈贵才;王震江;李晓婷;
柔性压力传感器因其在可穿戴人机设备中的应用潜力而备受关注。然而，如何采用简单、环保且经济高效的制造工艺来制备这类传感器仍面临挑战。本研究采用静电纺丝技术将物理交联的聚乳酸(PLA)和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料构筑为纳米纤维网络。静电纺丝纤维因具有较大的比表面积、高孔隙率和孔隙互连性，是制备柔性压力传感器压敏层的理想选择。通过对PLA/MWCNTs的重量比进行优化，本研究开发出一种高灵敏度的压阻式柔性压力传感器，以语音识别为应用方向。在0.59～0.88 kPa的压力范围内，该传感器表现出192.5 kPa~(-1)的高灵敏度，响应时间为68 ms,恢复时间为56 ms,不仅能够有效识别发声时产生的微小压力变化，还能在较大压力范围内实现稳定的响应平台。将柔性压力传感器贴附在志愿者喉部，对单词朗读及吞咽动作的信号检测结果表明，每个动作都能显示良好的重复特性曲线，证实了该柔性压力传感器在语音识别领域具有广阔的应用前景。
2025年04期 v.43;No.216 655-660页 [查看摘要][在线阅读][下载 1611K] [阅读次数：11 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：72 ] |[网刊下载次数：0 ] - 马佳宾;孙双双;王强强;
本研究开发了用户定义(UMAT)子程序，采取顺序热力耦合的分析方法，利用ABAQUS软件分析了玻/碳纤维混杂复合材料(G/CFHC)层合板在受到机械载荷与热载荷共同作用下的强度和损伤，讨论了混杂方式、铺层顺序及温度对G/CFHC层合板强度及损伤的影响。结果表明：相同温度环境下，(0_C/90_G)_(2S)铺层下的层合板强度最高；玻/碳纤维混杂比为1∶3时，层合板的拉伸强度最高；随着温度的不断提高，各单层板的损伤范围不断扩大，各单层板损伤差距明显。层合板的失效损伤是由多种损伤共同作用导致的，在外界热载荷的作用下，纤维与基体之间存在热不匹配现象，基体的热膨胀系数远超于纤维，基体的受热变形大于纤维，而纤维会限制基体的变形，进而导致基体的损伤。
2025年04期 v.43;No.216 661-669+696页 [查看摘要][在线阅读][下载 4103K] [阅读次数：6 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：34 ] |[网刊下载次数：0 ]