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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 采用新型激光-TIG混合增材制造技术制备的铝铜合金

    摘要： 由于具有较高的比强度，Al-Cu合金在航空航天工业中得到广泛应用。然而，Al-Cu合金的增材制造存在裂纹和强度不足等缺陷。本研究通过激光-TIG复合增材制造工艺制备了力学性能优异的Al-Cu（2219-Al）试样。微观结构研究表明，激光区（LZ）平均晶粒尺寸减小至14.4 μm，较电弧区（AZ）缩小约40.3%。沿沉积方向可观察到{100}织构。在激光搅拌作用下，LZ中的Cu分布比AZ更均匀。在AZ和LZ中均发现了纳米级非共格θ相，其α-Al基体与θ相的晶体取向关系为[110]α∥[002]θ、(110)α∥(002)θ。LZ中还观察到半共格θ′相，该相与α-Al基体具有良好的共格关系，导致相界能较低。沉积试样的屈服强度达155.5±7.9 MPa，抗拉强度为301.5±16.7 MPa，延伸率为12.8±2.8%，这些力学性能均优于TIG、CMT和SLM工艺制备的试样。性能提升主要归因于LZ中共晶组织尺寸更小、Cu分布均匀以及半共格θ′相的存在。激光与电弧的协同作用可制备具有优异力学性能的构件，拓展了该材料的应用范围。

    关键词： 增材制造、机械性能、微观结构评估、激光-TIG混合焊接、铝合金

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 三维碳纳米管结构应变调控的光学透射率调谐

    摘要： 本研究旨在利用紫薯提取物（PPE）、壳聚糖和表面脱乙酰化甲壳素纳米纤维（CN）开发一种新型pH指示智能包装。由于PPE中的主要pH敏感色素为花青素（含量24.3 mg/g），研究进一步测试了花青素能否负载于固相载体以防止褪色。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和差示扫描量热法（DSC）结果表明，PPE能有效附着于壳聚糖薄膜中。同时，在壳聚糖薄膜中添加CN（0.450%，w/v）可显著增强其拉伸强度（TS）、耐水性能和表面粗糙度。但更高含量的CN（0.600%，w/v）未能进一步提升机械性能，且因团聚会导致薄膜中分布不均。除pH指示功能外，CS-CN-PPE还表现出卓越的抗氧化活性，这为包装易氧化物质提供了额外优势。综上，本研究开发出一种兼具强化机械性能与智能pH指示功能的新型生物相容性包装材料。

    关键词： pH指示剂，表面脱乙?；卓撬啬擅紫宋?，机械性能

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 通过嵌段共聚物钝化晶界提升平面钙钛矿太阳能电池的性能与稳定性

    摘要： 采用超声辅助激光熔覆技术在钛合金基体上制备了Al2O3-ZrO2陶瓷涂层。通过实验研究了超声对涂层微观结构和力学性能的影响。本文采用了一种新型的超声辅助激光熔覆方法，该方法将超声波直接作用于熔池微区。实验结果表明，超声辅助可改善涂层的晶粒尺寸和力学性能，且激光熔覆过程中施加超声振动能减少涂层裂纹数量。

    关键词： Al2O3–ZrO2陶瓷，超声波，激光熔覆，机械性能

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 一种新型晶系中的活性非线性光学材料：硫脲溴化钾（KTB）的结构、光学、力学及激光损伤阈值研究

    摘要： 采用缓慢蒸发溶液生长技术培育的硫脲掺杂溴化钾晶体，其光学透明度、晶体完美度、激光损伤阈值及关键机械强度等性能均得到评估。通过X射线衍射分析完成物相验证与形貌表征。正交晶系的KTB样品具有独特新颖性。傅里叶变换红外光谱的振动频段证实了目标化合物所含官能团。测得能隙Eg为4.12电子伏特，在300.600纳米至1100纳米区间呈现宽透明窗口。二次谐波研究表明该晶体适用于频率转换与倍频应用。材料的正光电导特性表明其在吸收电磁辐射后电导率将提升。激光损伤阈值显示该样品具备承受高功率强度的适应性。首次在正交晶系体系下计算并报道了弹性模量(C11)、塑性、断裂特性(Kc)以及屈服强度(σv)与脆性指数(Bi)。结果同时证实该晶体具有显著机械强度——这对技术应用具有重要价值。

    关键词： 晶体生长、机械性能、非线性光学材料、表征、激光损伤阈值、光电导率

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 高强度Al-Cu-Mg合金激光增材制造的微观组织演变与力学性能

    摘要： 由于铝合金比传统钢材具有更高的比强度，因此得到了广泛研究。采用商用气雾化Al 2024粉末，通过激光直接能量沉积工艺制造了实心薄壁试样。对比了单向激光扫描沉积与双向扫描沉积对成形性能的影响。利用X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术，研究了激光沉积Al 2024试样的宏观与微观组织演变规律。结果表明沉积路径对组织结构及晶粒取向的演化具有重要影响。在两种不同沉积模式下，探讨了温度梯度和熔池形状对微观组织形貌及取向的作用机制。最终获得的DED工艺Al 2024零件抗拉强度达276 MPa，屈服强度为175 MPa。

    关键词： DED、机械性能、Al 2024、微观结构

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 具有特定功能特性的工程化纳米结构病毒/氧化锌杂化材料

    摘要： 受生物启发的矿化技术为制备新型功能材料提供了温和的反应条件，适合整合生物模板并构建具有特定性能的分层有序杂化纳米结构。在这方面，烟草花叶病毒（TMV）因其独特的结构尺寸而脱颖而出。本研究提出了一种合成具有多功能特性的病毒基氧化锌杂化材料的新矿化途径。我们以野生型TMV（wt-TMV）、两种TMV突变体（E50Q和TMV-Cys）以及氨基功能化自组装单层（NH2-SAMs）作为对照模板。该矿化方法可控制无机相的粒径，同时病毒还能进一步调控氧化锌的织构。由杂化薄膜构建的场效应晶体管（FET）在接近环境条件的优化参数下表现出可重复的结果且无需后处理。与NH2-SAMs/ZnO FET相比，E50Q/ZnO FET显著降低的阈值电压表明有机模板对FET性能的影响。我们制备了仿珍珠母结构的病毒基氧化锌多层膜及相应的块体对照样品，通过杨氏模量、硬度和断裂韧性等指标测定力学性能，发现基因改造能提升材料的机械性能。

    关键词： 场效应晶体管、仿生矿化、氧化锌杂化材料、机械性能、烟草花叶病毒

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 通过荧光标记法可视化硅橡胶中二氧化硅的分散状态

    摘要： 聚合物基体中二氧化硅填料的内部分散结构对设计和制造高性能聚合物复合材料具有重要意义。为探究填料空间分散状态与力学性能的关系，我们采用表面荧光标记技术，通过激光扫描共聚焦显微镜实现聚合物基体中填料的可视化。在荧光硅烷偶联剂的作用下，二氧化硅表面呈现均匀的红色荧光特征。借助荧光成像技术可精确观测橡胶基体中二氧化硅填料的二维平面及三维空间分散状态。Avizo软件统计结果表明：高含量二氧化硅填料在复合材料中倾向于发生团聚体解离，这些解离形成的小体积团聚体能促进颗粒与橡胶基体相互作用，有效耗散机械能并快速提升橡胶韧性。该成功的可视化方法为有机-无机复合材料中填料团聚体的空间分散描述开辟了新途径。

    关键词： 硅橡胶、荧光标记、二氧化硅分散体、机械性能、三维可视化

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 单层InSe在轴向拉伸下的拉伸力学性能与断裂行为

    摘要： 基于新开发的原子间势函数，我们采用经典分子动力学方法研究了单层InSe的力学性能与断裂行为。研究发现，与其他二维材料相比，单层InSe展现出优异的力学特性。特别是在室温300K下，其锯齿方向可承受27%的轴向拉伸应变。数值模拟结果表明，该材料具有各向同性的力学行为——扶手椅和锯齿方向的杨氏模量均约为43 N/m。我们还探讨了温度与应变率对单层InSe力学性能的影响，发现其具有显著的高温敏感性：随着温度升高，力学性能明显下降；而应变率影响相对较弱，在应变率从0.0002提升至0.0008 ps?1时，杨氏模量基本保持恒定，扶手椅方向的断裂应力和应变仅分别增加3.6%和8.3%。

    关键词： 拉伸应变、单层InSe、分子动力学模拟、二维材料、机械性能

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 溶胶-凝胶法制备的二氧化钛(TiO?)-二氧化硅(SiO?)混合薄膜在300K"原位"下的光学与力学性能（未经任何后热处理）

    摘要： 采用溶胶-凝胶技术制备的二氧化钛-二氧化硅（TiO2-SiO2）等混合金属氧化物（MMO）薄膜展现出多种优异的光学、力学及热力学性能，这些薄膜正被广泛应用于多个领域。本研究以0.1摩尔（TS-1）和0.3摩尔（TS-3）浓度的非水体系TiO2与SiO2单独溶胶为原料，在300K条件下于玻璃基底制备了TS薄膜，且未进行后续热处理。通过浸渍提拉法制备的双层（2L）与四层（4L）薄膜厚度介于27纳米至170纳米之间。研究评估了这些"原位沉积"薄膜的光学与力学特性：其可见光区光学透过率约90%，光学带隙范围为4.44-4.50电子伏特，光学密度通过折射率测量计算得出。厚度27纳米的TS-1薄膜在400-750纳米波长范围内折射率基本恒定为1.61。扫描电镜观测显示TS-1-4L和TS-3-4L薄膜存在微裂纹，其中TS-3-4L样品的微裂纹比TS-1-4L更为显著，而TS-1-2L与TS-3-2L样品未出现此类裂纹。相比纯TiO2薄膜，这种混合钛硅薄膜具有更优的附着力和硬度。拉曼光谱检测证实存在多相Ti-O-Si结构，已知多相结构中的相界能有效阻碍裂纹扩展并增强抗塑性变形能力，从而提升TS薄膜的力学硬度。

    关键词： 溶胶-凝胶法、机械性能、光学性能、二氧化钛-二氧化硅薄膜

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 可拉伸共轭聚合物：新研究团队选题的案例研究

    摘要： π共轭（半导体）聚合物领域的发展很大程度上得益于其在能源和医疗健康领域中柔性（以及日益增长的拉伸性）器件应用前景。过去六年间，我们研究团队主要致力于共轭聚合物力学性能的研究。具有优异机械性能的材料不仅能延长太阳能电池和有机发光二极管（OLED）面板等器件的使用寿命，还能支持卷对卷印刷等高通量加工技术。此外，包括电子皮肤、可植入压力传感器和触觉执行器在内的可穿戴及植入式设备，其模量和延展性与生物组织相近时性能更佳。然而在我们实验室成立之初，学界对共轭聚合物光电性能的认知远深于对其力学特性的理解。因此我们将"探究共轭聚合物力学性能的分子与微观结构决定因素"作为实验室的首个研究课题。本报告不仅记录了我们的科学发现，也详述了新生研究团队在人员配置、经费支持和时间限制等实际问题下的研究历程。希望这份报告能为初建独立实验室的青年科学家提供参考。

    关键词： π-共轭聚合物、可拉伸电子器件、有机半导体、机械性能、可穿戴设备

    更新于2025-09-10 09:29:36