- 杨凯;郭子傲;陈振湘;吴凡;庄晨;雷怡杰;高盼盼;石一伶;
随着3D打印技术的快速发展，鞋底结构的定制化设计成为提升运动性能与舒适度的关键。然而，目前针对3D打印鞋底在不同运动环境下的摩擦力学性能研究仍存在不足，特别是鞋底花纹结构与路面条件的交互作用机制仍需进一步研究。本研究旨在通过有限元分析方法，分析行走状态下3D打印鞋底结构的摩擦力学性能，重点探究路面条件及花纹结构对橡胶摩擦性能的影响机制，并分析不同工况下鞋中底变形模式与大底摩擦性能的演变规律，为3D打印鞋底的个性化设计提供理论依据。研究结果表明：在恒定外荷载及接触面积条件下，随着路面摩擦系数的增加、挤压接触边的增加及侧向接触边的减少，摩擦作用诱发橡胶的接触边逐渐出现扭转弯曲，有效提升摩擦力，但减少摩擦相对接触面积；随着橡胶接触面积的增加，摩擦力显著提高，相对接触面积明显减少；前掌结构主要提供吸能减震，足弓结构主要连接前掌与足跟，足跟结构主要提供支撑强度。研究成果为3D打印鞋底的功能性设计提供了参考，特别是为不同运动场景下的鞋底花纹优化、材料分布和结构刚度匹配提供了理论支撑。
2026年01期 v.44;No.219 1-10+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 5332K] [阅读次数：23 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：24 ] |[网刊下载次数：0 ] - 胡睿;李文丽;郭伟波;黄椿;李爱林;吕建国;
Ti_3C_2T_x是一种典型的二维过渡金属碳氮化物(MXene),碳化钨是一种具有电化学催化活性的典型过渡金属碳化物，二者均在电化学储能领域具有潜力。本研究采用盐诱导自组装真空抽滤技术制备出多孔Ti_3C_2T_x自支撑膜，采用磁控溅射方法在其上沉积WC_x薄膜，通过调节沉积时间控制碳化钨在基底上的负载量。WC_x/Ti_3C_2T_x复合膜作为柔性电极材料，应用于超级电容器，表现出良好的电化学性能：1 M H_2SO_4在1 A·g~(-1)电流密度下，复合膜的体积比电容为798 F·cm~(-3);在5 A·g~(-1)的高电流密度，经5000次电化学循环后，比容量保持率在95.8%以上。本研究为碳化钨和MXene基柔性电极材料设计及其在超级电容器等电化学储能中的应用提供了新的策略和方案。
2026年01期 v.44;No.219 11-17+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 2115K] [阅读次数：11 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] - 李钊;李远鹏;江社明;张杰;谯德高;
随着工业发展与日常生活需求的不断提升，提高材料使用寿命已成为重要研究方向。为开发更具有高耐蚀性的镀层，本研究采用实验室热浸镀模拟机制备了Zn-19%Al-6%Mg镀层，并借助Pandat软件模拟其凝固过程。通过辉光放电光谱仪(GDOES)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及差示扫描量热法(DSC)等手段，对镀层微观组织进行系统表征。结果表明，该镀层主要由初晶Al枝晶、MgZn_2金属间化合物及Zn相组成。其凝固过程依次为：初晶Al首先析出，随后形成Al-MgZn_2二元共晶组织，最后剩余液相转变为Al-MgZn_2-Zn三元共晶组织；初晶相由心部的α-Al相和外壳α-Al与η-Zn共析组织构成；根据DSC测试结果，在Zn-19%Al-6%Mg镀层凝固过程中，初晶相在初始阶段首先析出α-Al。随后，液相与α-Al发生包晶反应，生成高温β-Al相。随着镀层进一步冷却，该高温相β-Al最终共析转变为α-Al+η-Zn相。
2026年01期 v.44;No.219 18-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2472K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] - 焦晓东;李辉;熊剑平;刘文欢;
本实验采用粒化高炉矿渣粉、脱硫石膏等制备了低熟料固废基水泥，研究了不同强度等级低熟料固废基水泥制备的混凝土物理力学性能，分析了力学性能与吸水率、干缩应变之间的关系。结果表明：砂率与胶凝材料用量升高可以显著改善低熟料固废基混凝土拌合物的工作性能；不同强度等级低熟料固废基混凝土7 d至28 d抗压强度的增长幅度均超过65%以上，28 d至60 d的抗压强度增长幅度均超过20%;低熟料固废基混凝土的吸水率与干缩应变随着强度等级的提升而显著降低；不同强度等级低熟料固废基混凝土试样的吸水率与干缩应变均与抗压强度呈二次函数关系。
2026年01期 v.44;No.219 25-31+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2564K] [阅读次数：4 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] - 杨一津;姚钰;申乾宏;江李贝;刘杰;李跃;曹旭丹;杨辉;
本研究采用溶胶-凝胶法将两种不同晶型的镍锰氧化物(NiMn_2O_4和NiMnO_3)依次负载在堇青石蜂窝陶瓷上，制备了底层为NiMn_2O_4、面层为NiMnO_3的复合光催化材料。研究运用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)等测试方法分析了样品的结构形貌及光电化学性质，通过亚甲基蓝染料的可见光催化降解反应评价材料的光催化性能，并对NiMn_2O_4/NiMnO_3复合材料的光催化机理进行了探讨。结果表明：通过调节镍、锰硝酸盐前驱体比例及反应体系pH值可实现对NiMn_2O_4和NiMnO_3两种晶型镍锰氧化物的可控制备，利用两种不同晶型镍锰氧化物构筑异质结，能有效促进了界面电荷转移，抑制光生载流子复合，提高光催化量子效率。此外，该方法实现了光催化材料在蜂窝陶瓷表面的牢固负载，有利于光催化材料的回收和再利用。经过连续6次循环后，其光催化性能衰减率仅2.15%。
2026年01期 v.44;No.219 32-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 3239K] [阅读次数：3 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：17 ] |[网刊下载次数：0 ] - 张朝设;万灵书;杜司平;张建国;雷显林;
具备负氧离子释放功能的复合材料在改善空气质量等领域具有广泛应用前景。本研究为制备具备稳定负氧离子释放性能的高性能卷材，以电气石超细粉作为功能填料，双酚A型环氧树脂为基体，通过涂布工艺将电气石均匀涂覆于环氧树脂卷材表面，构建电气石/环氧树脂复合卷材。结果表明，当电气石超细粉添加量为10%～30%时，复合卷材释放的负氧离子浓度均超过Ⅰ级空气标准(>1200 ions/cm~3),在30%添加量条件下负氧离子释放量达4315 ions/cm~3,磨耗量0.0234 g,邵氏硬度72.4 HD。测试表明，该复合卷材在温度变化、空气湿度及气流干扰等多种环境因素下，仍能稳定维持>1200 ions/cm~3的负氧离子释放量，表现出良好的环境适应性和功能稳定性。
2026年01期 v.44;No.219 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K] [阅读次数：4 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] - 奚润一;李文川;凌国平;
在离子液体电沉积铝中，添加剂能诱导镀层的择优取向并显著提升镀层的光亮性能，但其影响因素及机制尚待探究。本实验采用光泽度测试、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、密度泛函理论(DFT)计算等方法，研究了电流密度与温度对含4-氰基吡啶的AlCl_3-EMIC(1-乙基-3-甲基咪唑氯)离子液体体系中电沉积铝镀层择优取向的影响，并讨论了其机理。研究发现，存在临界电流密度，超过此值，镀层择优取向由(220)向(200)晶面发生转变；而随温度升高，择优取向变化的临界电流密度增大。通过第一性原理计算得到的4-氰基吡啶在铝(200)和(220)晶面上吸附能结果表明，镀层择优取向的转变主要归因于4-氰基吡啶在铝镀层不同晶面上吸附能力强弱的相对变化。
2026年01期 v.44;No.219 50-56+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] - 鲁曼丽;张文礼;沈蓉芳;王谋华;
某人工膝关节衬垫在植入人体内5年后失效，其中超高分子量聚乙烯(UHMWPE)关节衬垫的损伤模式与关节功能实现之间存在相关性。为探究其失效机制，该研究采用微观形貌观测、氧化程度测试、小冲孔力学测试等技术对该人工膝关节衬垫进行了分析，并对可能的失效原因进行了推测。测试结果显示衬垫表面存在不同程度的磨损痕迹，并伴有明显的氧化现象，力学性能降低。基于自由基测试与红外光谱分析结果，推断辐照处理在衬垫表面诱发了更高程度的氧化降解，从而加剧了磨损率。针对上述失效原因，本研究提出了相应的改进策略，以期降低因假体失效而实施的翻修手术概率。
2026年01期 v.44;No.219 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1755K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] - 刘进奥;蔺圣钧;李恺煊;陈斌;戴翠英;左劲旅;李沙;许宇胜;郭宏;毛卫国;
为提升高超音速武器装备壳体防护涂料的防热抗烧蚀能力，本实验系统研究了聚碳硅烷和复合阻燃剂对有机硅树脂涂层热防护性能的影响规律及作用机制。通过空气喷涂法制备了三种不同类型的涂层体系，分别开展了400℃、800℃和1200℃下的氧乙炔烧蚀实验，分析了涂层微观结构、成分演变以及烧蚀情况。研究结果表明，400℃下三种涂层均表现出优异的防热抗烧蚀性能。在高温区，聚碳硅烷通过Si-C交联与陶瓷化反应，生成致密的SiO_2/SiC层。相较于未添加的原始涂层，聚碳硅烷的作用明显，1200℃下涂层热失重率降低了5.14%,隔热温差提升了30℃,有效抑制了涂层的质量烧蚀率和线烧蚀率。在中低温区，复合阻燃剂通过吸热分解、气相阻燃等方式，相比于未添加的原始涂层，800℃下涂层热失重率降低了3.63%,隔热温差提升了33℃。在不同工作温度下，聚碳硅烷和复合阻燃剂发挥了不同的增强机制，为极端环境下有机硅树脂基轻质热防护涂层的设计与工程应用提供了理论依据和实验支撑。
2026年01期 v.44;No.219 63-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 4003K] [阅读次数：9 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：25 ] |[网刊下载次数：0 ] - 包嘉鑫;王卫国;陈松;罗旭;
氮化硅陶瓷材料具有优良的综合性能，已在装备制造业和国防建设等领域得到应用。进一步提高氮化硅的力学性能，需深入了解相界面结构及特性，为高性能氮化硅陶瓷材料的研究和开发提供重要的理论基础。本研究通过透射电子显微镜观察了热等静压烧结的氮化硅陶瓷的Si_3N_4/Si_2N_2O相界面，构建了Si_3N_4/Si_2N_2O多种相界面模型。利用近列匹配和面重合阵点密度方法分析了Si_3N_4/Si_2N_2O相界面的结构特征，并利用分子动力学模拟计算了Si_3N_4/Si_2N_2O相界面的拉伸性能。研究结果表明，发育良好的Si_2N_2O晶粒与Si_3N_4晶粒结合紧密，界面处原子匹配有序，面重合原子密度较高，其位向关系为■;具有■匹配特征的Si_3N_4/Si_2N_2O相界面的分离功高于其他相界面，所能承受的拉伸应力也高于其它相界面。以上结果表明，具有■匹配特征的Si_3N_4/Si_2N_2O界面是一类低能稳定的相界面，增加此类相界面将有益于改善氮化硅陶瓷材料的力学性能。
2026年01期 v.44;No.219 75-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 6919K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：18 ] |[网刊下载次数：0 ] - 张振宇;
卤化铅钙钛矿量子点在显示器件领域的实际应用仍受稳定性、机械柔性等关键问题制约。本研究提出了一种创新策略：将预结晶的胶体量子点均匀且无损伤地掺入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基质中，构建量子点-聚合物复合薄膜。在该体系中，聚合物长链通过络合网状结构与离子-偶极相互作用，为量子点提供了稳固的结构支撑和晶格表面包覆，显著增强了量子点对湿度、机械应力等外界环境因子的耐受能力及整体力学性能。采用高温压模热处理工艺，并结合金属掩模板调控薄膜表面的热传导过程，实现对表层量子点的可控热分解，导致量子点晶体结构受损，荧光猝灭，形成高对比度的荧光图案。同时，量子点晶格结构完整，薄膜吸收特性基本保持不变，使图案在自然光下呈隐蔽状态，成功构建了基于钙钛矿量子点-聚合物复合薄膜的荧光防伪体系。该成果为拓展钙钛矿量子点的发光应用提供了新的研究方向和工程技术路径。
2026年01期 v.44;No.219 84-91+102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2639K] [阅读次数：3 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] - 刘冰;李玉莹;徐宗伟;王煜荣;张文洁;孙坷敔;
超声椭圆振动切削是针对难加工材料提出的一种辅助切削加工方法，其在SiC材料的加工过程中展现出了显著优势。本研究建立了超声椭圆振动辅助切削的有限元模型，研究了超声振动频率和振幅对SiC切屑形成、表面创成、切削力和残余应力的影响规律。分析结果表明，工件表面形貌很大程度上取决于金刚石刀具的运动轨迹，当振动频率大于400 MHz、纵向振幅小于50 nm以及横向振幅大于50 nm小于100 nm时，有利于形成较光洁的加工表面，提高加工质量。平均切削力随着振动频率的增加而减小，但是其下降幅度在不断衰减。增大横向振幅和纵向振幅均可使切削力减小，有利于提高SiC材料的可加工性。超声椭圆振动辅助切削产生的残余应力变化趋势遵循“勺形”轨迹，提高振动频率和减小振幅有利于工件表面残余压应力的形成，从而有利于提高工件表面加工质量。该研究结果对丰富硬脆性难加工材料的加工理论具有重要理论意义和实用价值。
2026年01期 v.44;No.219 92-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 3150K] [阅读次数：1 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] - 辛骅;杜启帆;白伟;杨乐;李志桥;陆大春;
金属纳米颗粒由于其独特的物理性质在军事、工业、生物等领域被广泛应用。本研究采用金属丝电爆炸法，在去离子水介质中制备出镍纳米颗粒。随后，利用梯度离心技术对所制纳米颗粒进行有效分级，通过透射电子显微镜对离心处理后的纳米颗粒形貌及粒径分布进行表征。研究结果表明，离心后沉积所得的纳米颗粒粒径均小于20 nm,且展现出良好的分散性。即使在静置一个月后，样品仍保持类溶胶状态，未出现明显分层，显示出较好的稳定性。此外，该方法在多种金属元素的纳米颗粒中应用均获得类似结果，验证了其通用性。整个制备与分级过程中未添加任何分散剂或表面活性剂，仅依赖超声和离心过程实现纳米颗粒的高效分级，有效避免了外源杂质引入，为构建清洁、高效的纳米颗粒分级技术提供了新的思路与方法。
2026年01期 v.44;No.219 103-107+168页 [查看摘要][在线阅读][下载 2359K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] - 岳彩霞;
本实验通过第一性原理计算研究了Sr_(1-x)La_xRuO_3(0≤x≤0.5)的结构、电子结构和磁学性质。结果表明，晶胞体积随La替代量的增加而增大。Ru-O-Ru键角随x的增加而逐渐减小，表明Sr_(1-x)La_xRuO_3(0≤x≤0.5)的正交畸变程度随x的增加而增大。随着La替代量的增加，铁磁性减弱，反铁磁性增强。当0.375≤x≤0.5时，铁磁和反铁磁性共存，可能会形成团簇玻璃态。居里温度随La替代量增加而降低，当x=0.375时，居里温度降至7.105 K,几乎为零。电子结构分析结果显示，La-O的共价性随La替代量的增加而增强，减弱了Ru-O的共价性，导致磁性降低。当x=0.5时，Sr-O和La-O的共价性进一步增强使得费米面附近的带宽增宽，导致磁性消失。
2026年01期 v.44;No.219 108-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 2498K] [阅读次数：3 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] - 姜艳;闫智勇;刘贵立;王巍;孙川;周玮;郭彦省;
MoTe_2是一种类石墨烯的层状过渡金属二硫族化合物，因其半导体、拓扑绝缘体和超导等特性，在光电子学领域有巨大应用前景。随着器件尺寸缩小，制备过程中缺陷的存在在所难免，并会显著影响其电子结构和性能。本研究利用第一性原理，研究Te原子不同浓度的缺陷及施加拉伸形变，对二维材料MoTe_2电子结构和光学性能的影响。研究发现：含有不同缺陷的MoTe_2经过几何优化后，整体几何畸变较小，相较本征MoTe_2的形成能均有增大，且形成能随着缺陷浓度增大而增大；含有缺陷模型较本征MoTe_2的带隙均减小，缺陷浓度越大，带隙减小越多，且拉伸形变施加后的缺陷模型能隙值均增加；有缺陷模型较本征MoTe_2的吸收系数特征峰普遍出现了下降且减少，且随着缺陷浓度增加，紫外和深紫外吸收峰逐渐红移。
2026年01期 v.44;No.219 117-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2163K] [阅读次数：4 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：21 ] |[网刊下载次数：0 ] - 韩钫;杨晓玲;靳高明;赵江攀;
高强保温砂浆以其优异的力学性能与保温性能，在建筑结构保温加固一体化改造中受到了广泛关注。本研究采用莫来石作为保温组分制备高强保温砂浆，研究不同质量替代率的莫来石(20%、40%、60%、80%)对砂浆密度、吸水率、孔隙率、抗压与抗折强度以及导热系数等关键物理力学性能的影响。研究结果表明：高强保温砂浆密度、抗压强度、抗折强度、导热系数均随着莫来石质量替代率的增加逐渐降低，莫来石质量替代率对高强保温砂浆孔隙率影响较小，但吸水率却随着替代率的增加而逐渐增加。基于对试验数据的系统归纳与分析，并以Maxwell-Eucken模型为理论基础，引入莫来石质量替代率修正系数(η_s),建立了莫来石质量替代率在20%～80%范围内莫来石高强保温砂浆的导热系数模型，通过与试验结果的对比，验证该模型计算值与试验值吻合较好。
2026年01期 v.44;No.219 122-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 1854K] [阅读次数：3 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] - 徐小波;杨士宽;李亚茹;王献彪;
工业的过量排放导致水体中重金属Hg~(2+)含量超标，严重危害生态平衡和人体健康。同时，生物质固体废弃物难以得到有效利用，进一步造成环境危害。本研究以废弃生物质葡萄柚皮为碳源，通过与铁盐复合并经水热反应，低成本制备了磁性Fe_3O_4/C吸附材料。研究结果表明，八面体Fe_3O_4颗粒均匀分散于葡萄柚皮碳化衍生的生物炭材料表面。汞离子吸附实验表明，吸附材料具有较强吸附Hg~(2+)的能力，Langmuir平衡吸附量达到48.76 mg·g~(-1),特别是对初始浓度为10 mg·L~(-1)的Hg~(2+)溶液，在20 min内的去除率可达95%。吸附机制主要归因于葡萄柚皮衍生的生物质炭含有丰富的羟基活性位点，且表面负载的Fe_3O_4在吸附过程中可与Hg~(2+)发生电子传递，使Hg~(2+)被还原并固载于吸附剂表面，进一步提升了Fe_3O_4/C的吸附能力。此外，Fe_3O_4颗粒表现出高效的磁分离特性，使Fe_3O_4/C展现出优异的吸附剂回收效率。本研究为设计稳定可回收的碳基吸附材料高效去除废水中的Hg~(2+)提供了一种有潜力的方法。
2026年01期 v.44;No.219 130-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 2387K] [阅读次数：2 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：14 ] |[网刊下载次数：0 ] - 陈深;李泉;张小雅;李致瑶;李微;蒋康;刘克非;
为提高生物质材料基再生沥青混合料的综合性能及抗二次老化能力，本研究采用氧化石墨烯(GO)、木焦油与增塑剂复配制备老化沥青再生剂，通过物理性能、流变性能、组成成分、化学特性和路用性能试验分析GO-木焦油基再生沥青结合料及混合料的路用性能。研究结果表明，GO-木焦油基再生剂(GWR)具有软化老化沥青并提高其塑性、延展性的效果，可有效恢复其高温稳定性和低温抗裂性。GWR对老化沥青组分及胶体结构的调和效果最优，并与其发生还原反应提升柔韧性。GO-木焦油基再生沥青混合料具有良好的低温抗裂性能、水稳定性及抗二次老化能力。GO与木焦油和增塑剂协同作用可显著提升再生沥青混合料的强度和韧性，从而延长了路面服役寿命。
2026年01期 v.44;No.219 140-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2807K] [阅读次数：11 ] |[引用频次：0 ] |[下载次数：26 ] |[网刊下载次数：0 ]