- 吴哲敏;尤瑞洋;姜颖;王勇;
Ni纳米颗粒的氧化会改变其物理化学性质进而影响服役表现，在原子尺度理解Ni纳米颗粒的氧化行为有助于实现高效的Ni基纳米材料设计和性能调控。本研究以湿化学合成和原位环境透射电镜处理技术制备了清洁的球形Ni纳米颗粒，探究了大气压环境下Ni纳米颗粒的高温氧化行为。实验结果表明，900℃下Ni纳米颗粒的氧化会形成暴露{100}晶面的单晶NiO长方体颗粒。氧化过程中孤立氧化物晶核的各向异性生长和氧化结束后颗粒表面的重构行为共同导致了这一结果。高温环境下表面吸附氧的减少以及降低表面能的需要被认为是导致该氧化行为的根本原因。
2025年06期 v.43;No.218 875-880页 [查看摘要][在线阅读][下载 3360K] [阅读次数：16 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] - 徐建;万子轩;卢昕博;陈震;赵路灿;肖卫强;刘小峰;
材料在特定温度下辐射电磁波的能力取决于其表面的光谱辐射率，在材料组成确定的情况下，可以通过表面微纳结构调控该能力。本研究基于阳极氧化工艺改性制备了表面具有无序微纳孔道的Al/Al_2O_3基板，通过在孔道中沉积具有宽红外吸收带的碳纳米颗粒，获得无序高辐射率超表面。时域有限差分法(FDTD)计算及实验测试表明，由于孔洞结构对入射光的高效捕获，其辐射率超过0.95。基于该高辐射率的红外超表面，制备了红外加热元件，实现了高效的红外加热。研究结果为红外加热材料及器具的设计提供了全新思路。
2025年06期 v.43;No.218 881-886+990页 [查看摘要][在线阅读][下载 1901K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] - 冀运东;陶天新;余彧;王静南;曹东风;黄端平;
为系统性探究硅氧烷对环氧树脂体系热老化行为的影响，为开发高性能耐热环氧树脂材料提供理论依据，本研究使用羟基封端的聚苯基丙基硅氧烷(Z6018)对环氧树脂(EP)进行改性，制得聚硅氧烷改性环氧树脂EB,对改性前后的固化物分别进行145℃和185℃下为期30 d的热老化处理，并通过傅里叶变换红外光谱、拉伸实验、扫描电镜对老化前后的树脂固化物进行力学性能、红外等测试和表征。研究结果表明，硅氧烷改性后，树脂的韧性、耐热性均有不同程度的提升。尽管聚硅氧烷降低了EB固化物的初始分解温度，但其最大热解速率降低了32.3%,800℃下的残炭提升了1416.7%。热解形成的炭层隔绝了氧气和热量交换，抑制了内层材料的分解；EB固化物在145℃老化30 d后，拉伸强度提升31%,185℃老化时拉伸强度比改性前更稳定。相比于EP,EB固化物的断裂伸长率在老化前提升29%,145℃老化后提升81%,185℃老化后提升10%。柔性的硅氧烷链段提升了环氧树脂的韧性，高能的Si—O键以及热解炭层使得EB获得较好的本征耐热性。红外分析结果表明，热老化过程中树脂内部的化学变化以氧化和断键为主。通过分子结构设计可显著提升环氧树脂在高温服役环境下的性能稳定性，对航空航天、电子封装等领域的耐高温复合材料开发具有重要指导意义。
2025年06期 v.43;No.218 887-896页 [查看摘要][在线阅读][下载 3004K] [阅读次数：6 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：35 ] |[网刊下载次数：0 ] - 赵彦杰;赵月华;戚诚康;李树荣;李治辉;李飞;李相辉;
植物纤维可用作增强相材料和油/水分离材料。目前用于油/水分离的植物纤维大多需要改性处理以提高其油/水分离效率。基于此，本研究探索具有管束状结构的狼尾草、大吴风草和飞廉纤维的增强相作用和油/水分离性能。增强相方面，可将其添加到精密铸造陶瓷型壳中改善强度和透气性；例如，狼尾草纤维添加到刚玉基陶瓷型壳中，其室温强度提高了43%,透气性提高了100%。油/水分离方面，三种纤维均具有良好的选择吸附性和吸油保油性能：三种纤维均对水不润湿，对大豆油和机油润湿；狼尾草、大吴风草和飞廉纤维对大豆油的吸油容量分别为26.31、40.33和47.60 g/g,自然沥干5 h后，保油率均在60%以上；三种纤维对机油的吸油容量分别为27.71、43.80和52.09 g/g,自然沥干5 h后，保油率均在60%以上；三种纤维对大豆油/水和机油/水混合液的单次油、水分离效率均超过96.5%,其中飞廉纤维最大分别为98.5%和99.0%。研究结果表明，狼尾草、大吴风草和飞廉纤维是优良的增强相材料和油/水分离材料的候选材料。
2025年06期 v.43;No.218 897-907+945页 [查看摘要][在线阅读][下载 2766K] [阅读次数：3 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] - 薛红涛;常真;李娟;张志军;石彦彦;汤富领;
本研究采用深度势能(DP)方法训练出Al的机器学习势函数。结果表明，DP模型预测的Al构型能量、原子受力以及能量-体积曲线与第一性原理计算结果高度吻合，证明所开发的Al DP模型具有第一性原理计算精度；DP模型预测的Al熔点(1060 K)比MEAM势的预测结果更加接近实验值(933 K);采用DP模型和MEAM势预测的Al凝点相差不超过50 K。本研究使用DP势对AlΣ59 [112](713)双晶和Al纳米多晶模型进行单轴拉伸变形分子动力学模拟研究，发现单轴拉伸时AlΣ59晶界在领先和拖曳不全位错的滑移作用下可向AlΣ11晶界发生低能化结构转变，转变过程和微观机制与MEAM势的模拟结果完全一致。此外，DP模型预测的纳米多晶Al杨氏模量与MEAM势的预测结果相比更接近实验值。这说明本研究开发的DP势优于传统的MEAM势，可用于Al双晶和多晶模型的拉伸变形研究。研究结果不仅有助于拓展DP模型的预测范围，而且可为利用DP模型研究金属材料的晶界结构、拉伸力学性能与变形机制等提供参考。
2025年06期 v.43;No.218 908-915+922页 [查看摘要][在线阅读][下载 3531K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：12 ] |[网刊下载次数：0 ] - 吴雪莲;杨迁;吴伊蕊;周巾岚;李亚龙;
现有柔性导电线路的导电材料与基体材料存在相容性较差、力学性能不匹配等问题，从而导致导电线路发生变形后导电性能下降。为解决上述问题，本研究以热塑性聚氨酯(TPU)为基体，聚苯胺(PANI)为导电材料，采用PANI在TPU基体中原位聚合的方法制备了PANI/TPU互穿聚合物网络(IPN)结构的柔性导电线路。微观结构分析结果表明，导电PANI成功在TPU基体中聚合，且PANI与TPU为分子尺度的物理混合，具有微相分离特征，有较好的相容性。同时，基于田口方法对导电线路的导电性能进行优化，结果表明溶胀温度对导电线路的电导率影响最大，获得最优制备参数组合为：溶胀温度20℃,溶胀时间为30 min,氧化剂浓度为0.5 mol/L,氧化时间10 min,氧化温度20℃,最优电导率为0.237 S/cm。所制备的PANI/TPU-IPN导电线路在经历变形后保持较好的导电稳定性，展现出在柔性电子器件中广阔的应用前景。
2025年06期 v.43;No.218 916-922页 [查看摘要][在线阅读][下载 1493K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：18 ] |[网刊下载次数：0 ] - 沟玉瑾;池早;乔志刚;齐永乐;王佳乐;毛洁;马佳彤;郑伍魁;李辉;
3D打印混凝土作为近年来的研究热点，已在建筑工程领域展现出巨大潜力，但其热性能方面的研究仍较少。提高建筑热惰性有助于改善室内热舒适性并降低建筑能耗，引入相变材料是提升建筑热惰性的有效手段。本研究自制了粗骨料3D打印相变混凝土，通过COMSOL软件建立数值模型，研究温度调节效果，分析了相变材料掺量、墙体厚度等关键参数对室内温度波动的影响，并通过对比实验评估了空心陶粒复合相变材料(HCCP)的引入对大尺寸模型温度调节的有效性。研究结果表明，HCCP掺量达40%时，可将室内温度波动控制在4.6℃,相较未添加相变材料的对照组，温度波动幅度降低63.8%。墙体厚度增加20%时，未掺组温度波动减少6.7%,掺量为20%的减少13.4%。HCCP的掺入也能有效减少大尺寸模型的室内温度波动，而对于小空间的温度波动控制效果更为显著。本研究为3D打印相变储能混凝土的未来的应用设计提供了参考。
2025年06期 v.43;No.218 923-931页 [查看摘要][在线阅读][下载 2647K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：44 ] |[网刊下载次数：0 ] - 宋翊;张慧慧;钱波;郭浩;周诗羽;袁志钟;
本研究表征了二硫化钼(MoS_2)墨水制备工艺对其黏度、表面张力、微观形貌及物相结构的影响，测试了利用MoS_2墨水并采用直写墨水打印(DIW)制备的水平结构两端型忆阻器的电学性能。研究结果表明：基于四庚基溴化铵(THAB)的剥离法制备的MoS_2墨水具有较低的黏度(4.82 cP)和表面张力(38.3 mN·m~(-1)),其微观结构为清晰的层状和松散的纳米片，物相结构为单层至双层MoS_2;而四硫代钼酸铵(ATTM)的前驱体法制备的MoS_2墨水热退火过程中S损失导致的结构缺陷，呈现小颗粒状且未能形成MoS_2纳米片。使用THAB剥离法的忆阻器具有良好的非线性电导特性、高开关电流比以及长时间的保持稳定性(超过4×10~3 s),优于ATTM前驱体法制备的忆阻器。因此，THAB剥离法制备的MoS_2墨水更适合DIW技术，能够制备出性能较好的水平结构两端忆阻器，为其他基于溶液的忆阻器制备技术如喷墨打印技术提供了重要参考。
2025年06期 v.43;No.218 932-939页 [查看摘要][在线阅读][下载 1807K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] - 宋小勇;杨睿宁;吴雪莹;薛永生;
随着可控有序介孔二氧化硅的出现，其研究和应用领域得到了进一步拓展。本研究采用水热法合成了有序介孔二氧化硅，并对其进行正电子湮没寿命(positron annihilation lifetime, PAL)和多普勒展宽(doppler broadening, DB)谱测试，研究了~(22)NaCl正电子源在有序介孔二氧化硅SBA-15中的辐照效应及温度与其辐照效应间的相互作用。将SBA-15样品放置在压力约为10~(-6) Torr的真空室中，用密闭循环氦气制冷机将其冷却至10 K,辐照60 h,之后进行10～300 K/10 K升温过程。分别对辐照和升温过程的样品进行正电子湮没谱和多普勒展宽测试。研究结果表明，在辐照过程中，较长寿命成分显著减小，S参数显著增加。这可能是因为正电子源在SBA-15晶粒表面辐照产生大量顺磁中心，导致电子偶素的自旋转换猝灭。辐照诱导的顺磁中心在50 K以下占主导因素，当温度升高到110 K时近乎退火，该正电子寿命谱与其辐照前几乎相同。辐照后出现约9 ns的中等寿命成分，其强度随辐照时间的增加而增加，这可能是由于表面态正电子偶素(o-Ps)的形成。
2025年06期 v.43;No.218 940-945页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] - 刘炜;王锐;郭鲁斌;杨东辉;屠芳芳;姜媛媛;蔡佳文;相佳媛;严莉;孟凡敏;朱尤祥;王羽平;车俊辉;付亮;
目前，商业化锂电池储能系统普遍存在监测手段单一、状态评估不准、风险预警滞后等问题，面临严峻的安全挑战。基于上述问题，本研究提出了融合电池多模态特征数据和多层感知神经网络(multi-layer perceptron, MLP)的锂电池安全状态(state of safety, SOS)预测方法。通过传感器和电池管理系统(battery management system, BMS)的协同监测，获取锂电池运行过程中的十种状态物理量，作为神经网络的输入参量。研究神经网络算法的学习机制，引入输入物理量和学习结果间的关联系数，提高强关联度物理量的学习率，优化了模型的学习能力，显著提高了预测精度。研究采用不同倍率的常规充放电工况数据，以及包含不同过充倍率、环境温度和热源功率的极端工况测试数据作为训练集，以训练集之外的其他工况数据作为测试集，对比神经网络预测的SOS值和基于实测状态量计算的SOS值。测试结果表明，不同工况下SOS估计误差均小于6%,验证了该模型具有较高的准确性和泛用性。经热失控实验验证，SOS达到预警值的时间相比热失控触发时间提前11 min,证明该安全状态预测方法可实现安全风险的极早期精准预警。研究为锂电池储能系统安全状态的精准评估和风险极早期预警提供了多模态融合的动态预警模型，为构建主动防御型储能安全体系提供了关键技术支撑。
2025年06期 v.43;No.218 946-954页 [查看摘要][在线阅读][下载 2238K] [阅读次数：5 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] - 吕宏洋;刘嘉欣;李潍傲;任丽调;刘岩;沈启慧;
本研究针对丹皮酚存在的低水溶性、热稳定性差及突释效应等问题，构建了一种基于环糊精金属有机框架(CD-MOF)与聚DL乳酸(PDLLA)的复合微球缓释体系。通过微流控技术实现丹皮酚的高效负载与缓释调控，当PDLLA浓度为0.2 wt%、PDLLA与CD-MOFs-Pae质量比为5∶1时，微球平均粒径为49μm,包封率达82.72%,载药率为16.04%,显著优于单纯PDLLA载药体系(p<0.001)。在pH1.2(HCl)、pH6.8(模拟肠液)和pH7.4(PBS)溶液中，复合微球24 h丹皮酚累积释放率分别为48.97%～63.79%、49.66%～59.04%和45.67%～55.04%,均呈现持续缓释特征，且酸性环境下降解速率更快。复合微球在降解过程中粒径变化可控(降幅2.09%～6.13%),细胞毒性实验显示RAW264.7细胞存活率高于90%,表明其生物相容性良好。研究证实PDLLA/CD-MOFs复合微球可有效调控丹皮酚释放行为，为难溶性药物的缓释载体设计提供了新思路。
2025年06期 v.43;No.218 955-964页 [查看摘要][在线阅读][下载 3318K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] - 胡家俊;杨朋举;刘明;孙伟圣;郭玺;
传统固-液相变材料在相变过程中当材料受热熔化为液态时，由于固-液界面失效导致流动性物质外溢，会严重制约其实际应用。以多孔材料为载体的定形复合相变材料为解决该问题提供了有效途径。目前常用的多孔载体包括金属泡沫、膨胀石墨、多孔碳以及石墨烯等。这些载体具有结构单一、孔结构不易调节且比表面积较小等缺陷。因此，探索新型载体来制备高性能的定形复合相变材料十分必要。金属有机骨架(MOFs)利用其超高比表面积(>1000 m~2/g)和可调孔径(0.4～10 nm)可实现相变材料的高效负载与分子级限域。然而，传统沸石咪唑酯金属有机骨架材料(ZIF-8)由于其微孔结构(<2 nm)通过纳米限域效应会严重限制聚乙二醇(PEG)的结晶度。针对该问题，本研究提出以聚乙二醇(PEG2000)兼具溶剂与模板功能的针对性合成策略，成功制备了多级孔结构PZIF-8。通过调控PEG的配位竞争与空间位阻效应，优化了材料的孔径分布与晶体生长动力学进程。结果显示，PZIF-8平均孔径为2.63 nm,较传统甲醇溶剂合成的沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)提升49.4%,介孔占比达38.5%。将PEG2000封装于PZIF-8孔道后，复合相变材料的熔融焓提升至89.9 J/g,较ZIF-8基复合材料提高66%。此外，PZIF-8/PEG在50次热循环后焓值衰减仅2.6%,展现了优异的稳定性。本研究为多级孔MOFs的绿色合成及高性能定形相变材料的开发提供了新思路。
2025年06期 v.43;No.218 965-971页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：33 ] |[网刊下载次数：0 ] - 曾文蕾;王久练;李学磊;吴润;田浩彬;胡文华;王茜;
树脂基碳纤维增强复合材料(CFRP)因其优异的比强度和比刚度，在航空航天、汽车制造等高端制造领域应用广泛。然而其各向异性和层合结构在钻削加工过程中易引发分层、毛刺和纤维拉出等缺陷，严重影响孔加工质量与结构服役性能。为此本研究基于ABAQUS有限元平台，建立了CFRP钻削三维有限元仿真模型，采用Hashin失效准则模拟材料在不同失效模式下的损伤行为，并引入Cohesive单元模拟层间分层破坏，形成了多模式损伤耦合的仿真体系。通过与实体钻削实验进行对比验证，显示仿真模型在轴向力和出口损伤方面与实验结果，误差控制在5%以内。在此基础上研究了主轴转速与进给速度等关键工艺参数对钻削轴向力和孔壁质量的影响，建立了轴向力与工艺参数的经验模型，并通过损伤因子定量评估孔出口分层程度。结果表明，适当提高主轴转速、降低进给速度可有效降低轴向力与出口损伤。
2025年06期 v.43;No.218 972-980页 [查看摘要][在线阅读][下载 2963K] [阅读次数：4 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：19 ] |[网刊下载次数：0 ] - 李永翔;刘梦琪;闫旭亮;赵龙伟;赵洪波;
为验证微波辅助微波敏感型再生剂(YG-1)再生混合料性能及其作用机理，本研究通过高温车辙、低温弯曲、浸水马歇尔及四点弯曲疲劳试验对比分析了含80%RAP(沥青混合料回收料)的YG-1再生混合料与常规再生剂X再生混合料的路用性能；采用原子力显微镜(AFM)结合红外光谱(FTIR),分析了原样沥青、RTFOT+PAV长期老化沥青和YG-1再生沥青的微观表面形貌和吸收峰特征；通过灰关联分析法建立了再生沥青混合料性能指标和沥青微观参数之间的关联度。研究结果表明，YG-1再生沥青混合料低温、水稳定性以及疲劳性能均优于常规沥青再生剂再生混合料；老化沥青经YG-1再生后，其羰基指数(CI)和亚砜指数(SI)分别下降75.5%和81.9%,芳香指数(AI)提高14倍；经YG-1再生后的沥青微观结构表现为“蜂状结构”的数量增加，面积减少，呈细碎均匀分布，沥青微表面的均方根粗糙度(Sq)降低了12%,形成细密均匀的相态结构，说明YG-1的加入恢复了老化沥青的原有成分和微观表面形态。通过建立灰色关联分析，发现再生混合料的高温性能与表面粗糙度密切相关，低温和水稳定性与芳香指数密切相关。YG-1可以有效地还原老化沥青的微观表面形态和官能团数量，从而实现混合料的再生。本研究为微波协同YG-1就地热再生技术提供了理论支撑与工程应用依据。
2025年06期 v.43;No.218 981-990页 [查看摘要][在线阅读][下载 1866K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] - 赵全满;姚向发;潘常雷;吴莉;孙宝生;宋肖肖;
为实现废旧沥青路面回收材料(RAP)的高掺量再生，以及提升再生沥青混合料的路用性能，本研究选用自主研发的新型沥青路面温拌再生剂(APTR)与SBS改性沥青制备温再生改性沥青，利用玄武岩纤维、聚酯纤维和木质素纤维单掺和复掺的方法制备沥青混合料，进行混合料路用性能及力学特性评价，确定纤维类型和最佳掺量，优化再生沥青混合料材料组成设计。结果表明：APTR温再生剂可有效实现RAP中旧沥青的再生，使新沥青油石比降低至1.16%,混合料拌合温度降低30℃,再生后沥青混合料的路用性能和力学特性均符合规范要求，实现了70%的RAP高掺量再生；纤维掺量为0.3%时，玄武岩纤维单掺效果最佳，玄武岩纤维和聚酯纤维2∶1复掺效果最佳，与未掺纤维的再生沥青混合料相比，动稳定度分别提升25.4%和34.3%,最大弯拉应变增加17.5%和30.9%,冻融劈裂强度比提高7.2%和10%,疲劳寿命及动态模量显著提高。
2025年06期 v.43;No.218 991-998+1040页 [查看摘要][在线阅读][下载 3078K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：12 ] |[网刊下载次数：0 ] - 王震江;胡伟莲;黄梦涛;李晓婷;
脉搏监测在评估人体健康状况以及预防和治疗心血管疾病中具有重要作用。传统的脉搏监测技术通常在医院环境中进行，难以实现对患者的连续监测。将脉搏监测装置微型化并以腕带形式佩戴，可以有效解决这一问题，实现对患者的持续监测。在此研究开发了一种基于压阻效应的柔性压力传感器，采用聚乳酸(PLA)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)构建了一种新型的柔性压敏复合材料。通过对该复合材料的力学性能、电学性能和传感性能的测试结果分析，发现PLA基复合材料传感器表现出较高的灵敏度12.5 kPa~(-1)(1.7～3.5 kPa)、良好的信号回复性(0～6.94 kPa)、快速的响应时间(69 ms),以及三千次循环稳定性，将其应用于脉搏监测时，可以测得明显的脉搏特征峰。研究结果表明，该传感器在脉搏监测方面具备实用性，有望推动脉搏持续监测技术的发展。
2025年06期 v.43;No.218 999-1005页 [查看摘要][在线阅读][下载 2179K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：16 ] |[网刊下载次数：0 ]