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掺锰的Sr₂TiO₄的前体合成及其光催化活性:用于水溶液中As(III)和HQ的氧化
在当前的工业背景下,水污染问题日益严重,尤其在纺织、制药、化妆品等化学工业中,工业废水对环境和人类健康构成了重大威胁。因此,寻找高效、环保的废水处理方法成为科研领域的重要课题。在此过程中,光催化技术因其能够在光照条件下分解有害污染物而受到广泛关注。光催化技术的核心在于材料对光的吸收能力以及光生电子-空穴对的有效分离。这些特性决定了催化剂的光响应范围和催化效率。传统的光催化剂,如二氧化钛(TiO₂),因其宽禁带特性,主要在紫外光(UV)波段表现出活性。然而,紫外光仅占太阳光谱的约4%,这限制了其在实际应用中的效率。为了拓展催化剂的光响应范围,提高其在可见光(Visible)波段的活性,研究人员不
来源:Materials Science and Engineering: B
时间:2025-09-19
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富含营养的土壤油墨,用于3D打印基于菌丝的生物建筑材料
在建筑领域,传统材料如土壤虽然具有广泛的应用基础,但其在机械性能和抗风化能力方面存在明显局限。为了克服这些问题,近年来科学家们探索了多种方法来改善土壤的性能,包括物理稳定剂的添加、化学稳定剂的使用,以及通过生物手段增强土壤的结构特性。其中,一种新兴的解决方案是利用生物材料,特别是真菌的菌丝网络,与土壤结合形成“活体建筑材料”(Living Building Materials, LBMs)。这种生物-非生物复合材料不仅能够提升土壤的性能,还具备自我修复和再生等特性,为可持续建筑提供了一种创新路径。本研究的重点是开发一种富含营养的土壤复合墨水,用于3D打印,并通过菌丝体的定殖来构建大规模的、基于
来源:Materials & Design
时间:2025-09-19
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通过热屏蔽环辅助的CdTe晶体生长数值与实验研究,以实现稳定的界面控制
朱志成|倪友宝|于学洲|黄长宝|吴海鑫|胡倩倩|齐华北|李亚|刘国进|余萍|陈伟豪|张清丽中国科学技术院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械与物理研究所,安徽省光子器件与材料重点实验室,合肥,230031,中国摘要碲化镉(CdTe)已广泛应用于核辐射探测和红外光电子领域。然而,生长过程中形成的孪晶和晶界仍然是其大规模应用的关键限制因素,因为它们会影响晶体产率和生产成本。在本研究中,我们提出了一种简单有效的方法,通过在垂直布里奇曼炉的热梯度区引入热屏蔽环(TS-环)来稳定略微凸出的固液界面。通过数值模拟优化了TS-环的几何形状,并进行了晶体生长实验以验证其效果。所得到的CdTe单晶中几乎没有孪晶和
来源:Materials Science in Semiconductor Processing
时间:2025-09-19
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固体含量与烧结温度对氧化铝陶瓷力学性能的协同效应
陶瓷芯在工业制造中扮演着至关重要的角色,尤其在空心叶片的设计和生产中。随着航空工业对发动机性能的不断追求,涡轮叶片需要在更高的温度下工作以实现更大的推重比。因此,空心叶片内部的冷却结构设计变得越来越复杂,这要求陶瓷芯不仅具备良好的机械性能,还要拥有可控的孔隙率,以确保其在高温环境下的热稳定性和化学耐受性。然而,传统的制造方法在实现这些复杂结构方面存在局限,难以满足现代航空发动机对高性能陶瓷芯的需求。在这一背景下,研究人员开始探索新的制造工艺,以提升陶瓷芯的性能。其中,数字光处理(DLP)3D打印技术因其高精度和良好的成型质量,逐渐成为制造复杂陶瓷结构的优选方案。DLP技术通过逐层固化陶瓷浆料,
来源:Materials Chemistry and Physics
时间:2025-09-19
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用于高频通信设计的微晶TLCP/SiO₂复合材料
随着新兴技术如远程医疗、物联网(IoT)、无人驾驶技术和增强现实(AR)的快速发展,无线通信技术正迎来前所未有的增长机遇。这些技术对信号传输提出了更高的要求,包括更高的频率和更快的传输速度。然而,随着通信频率的提升,信号在传输过程中可能会遇到诸如延迟、能耗增加以及串扰等问题。因此,研发具有优异性能的低介电常数(Dk)基材材料成为通信技术发展的关键任务。这类材料需要具备低水分吸收、高温稳定性、优异的机械性能以及良好的尺寸稳定性等特性,以确保在高频环境下仍能保持稳定。目前,虽然已有多种方法被用于降低聚合物材料的介电常数,如通过引入多孔结构以实现介电性能的优化,但这些方法往往伴随着材料性能的下降,如
来源:Materials & Design
时间:2025-09-19
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综述:探索复杂的硫化银纳米系统作为高效的光催化剂,用于废水处理和清洁能源生产:迈向可持续和循环经济
近年来,随着全球能源需求的不断上升,传统化石燃料仍然是主要的电力来源。然而,化石燃料的储量有限,且其过度使用对环境造成了显著影响,例如温室效应加剧和空气污染。为了应对这些挑战,科学家们正在积极探索可持续的替代能源方案,其中氢气因其清洁燃烧和高能量密度而备受关注。同时,随着工业化和城市化进程的加快,环境污染问题日益严峻,尤其是水体中的染料和抗生素等有机污染物。这些污染物主要来源于食品、化妆品、制药、塑料以及纺织等行业,对人类健康和生态环境构成了严重威胁。在这一背景下,光催化技术被广泛认为是一种具有潜力的解决方案。光催化利用太阳能作为驱动力,通过半导体材料在光照条件下产生电子-空穴对,进而引发一系
来源:Materials Today
时间:2025-09-19
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综述:二维MXenes材料在电动出行领域的潜力
随着全球对电动交通(electromobility)的重视程度不断提高,电动汽车(EV)技术正以前所未有的速度发展。这一趋势不仅推动了对高性能、高效率和高可靠性的需求,还带来了对材料在复杂电气、机械和环境负载下表现的更高要求。在这一背景下,MXenes作为一种新兴的二维材料,因其独特的物理和化学特性,正在成为解决电动交通领域关键挑战的重要材料之一。MXenes是一类由过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物组成的二维材料,其结构与传统材料有着显著不同。这类材料的出现为电动交通的多个方面提供了新的解决方案,包括能量存储、热管理、磨损防护以及表面保护等。随着研究的深入,MXenes在电动汽车中的应用潜力逐
来源:Materials Today
时间:2025-09-19
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在经水热合成的氧化铂负载的钨酸锌分级纳米球表面上,促进了可见光驱动的汞离子光还原反应
Najah Ayad Alshammari|Ahmed Ashour|A.A. Baoum|Ahmed Shawky|Reda M. Mohamed摘要本研究展示了利用水热合成的分级锌钨酸盐(ZnWO4)纳米球对汞离子(Hg2+)进行光还原的效果提升,这些纳米球随后被氧化铂(PtO)纳米颗粒修饰。通过浸渍法,将PtO纳米颗粒以0.3至1.2 wt%的浓度整合到ZnWO4中。所得的PtO/ZnWO4异质结具有介孔结构,表面积较高(130–141 m2 g−1)。值得注意的是,掺杂了0.9 wt% PtO的ZnWO4样品在可见光吸收方面表现出显著改善,其带隙降低至2.35 eV,而纯ZnWO4的带
来源:Materials Science and Engineering: B
时间:2025-09-19
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采用纳秒激光直接连接蓝宝石和因瓦合金
在现代材料科学领域,透明脆性材料与金属之间的高效连接技术一直是一个重要的研究方向。这些材料因其独特的光学性能、耐腐蚀性和高温稳定性,在航空航天、医疗设备和消费电子产品等多个高科技领域中得到了广泛应用。然而,由于透明脆性材料与金属之间存在显著的热膨胀系数差异,实现高质量、高可靠性的连接仍面临诸多挑战。传统的连接方式,如胶接、机械连接、钎焊和扩散焊,虽然在某些应用中表现良好,但在满足高精度、低应力和高效率的需求方面仍存在局限。因此,寻找一种新型的连接方法成为迫切需要。近年来,随着纳米秒激光技术的快速发展,其在材料连接方面的潜力逐渐显现。纳米秒激光具有高峰值功率、较小的热影响区和较高的加工精度,同时
来源:Materials & Design
时间:2025-09-19
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采用粗金属丝作为原料的线弧定向能量沉积法制备亚稳态β合金Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al:微观结构与力学性能研究
钛合金因其优异的强度、耐腐蚀性和轻量化特性,长期以来受到航空航天、海洋工程以及生物医学等领域的关注。Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(简称Ti-15–3)作为一种亚稳态β相钛合金,因其在冷成形性和降低后续加工成本方面的优势,被广泛应用于航空制造中。然而,其在应用上的扩展仍受到材料配方成本高、加工窗口狭窄以及下游材料需求变化等因素的限制。本研究旨在探索一种新的制造路径,通过使用现有的粗直径(直径为3.0 mm)金属丝材料,结合等离子体辅助的电弧定向能量沉积(P-waDED)技术,以实现Ti-15–3的大规模组件制造,并评估其在增材制造过程中的机械性能和微观结构特征。### 一、研究背景与意义
来源:Materials & Design
时间:2025-09-19
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电镀电流密度和退火处理对先进半导体封装中再分布层翘曲度及可靠性的影响
半导体封装技术正朝着更高集成度和更低成本的方向发展,其中重分布层(Redistribution Layer, RDL)作为连接芯片与封装基板的核心结构,其可靠性直接关系到整个系统的性能。针对RDL制造过程中残余应力引发的翘曲和热疲劳失效问题,韩国汉阳大学机械集成工程系的研究团队通过系统性实验和数值模拟,揭示了电镀电流密度与后热处理工艺对材料性能及结构稳定性的影响机制。该研究为先进封装中RDL的工艺优化提供了理论依据。### 一、技术背景与挑战随着芯片堆叠层数的增加和互连线宽的缩小,RDL结构面临双重挑战:一方面,多层金属与介质材料的系数热膨胀(CTE)失配会导致热应力累积;另一方面,电镀工艺中
来源:Materials & Design
时间:2025-09-19
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硬-软协同作用的气凝胶纤维/纳米网触发了可拉伸纤维/氧化石墨烯超气凝胶的生成,从而实现了高性能的个人加热系统
在当前全球气候变化加剧的背景下,极端寒冷天气的频发对人类的热舒适性提出了严峻挑战。为了应对这一问题,科学家们不断探索新的材料和技术,以实现更高效的热管理。其中,高性能气凝胶材料因其卓越的隔热性能和轻质特性,被视为解决这一难题的关键方向。然而,传统气凝胶材料在实现轻质、机械强度以及主动加热功能方面仍存在诸多限制。本文介绍了一种新型的可拉伸“meta”气凝胶材料,它通过三维电纺/网化自组装技术直接合成,具备独特的拓扑结构,能够同时满足热管理的多种需求。这项研究的核心在于构建一种具有双网络结构的气凝胶材料。这种结构由刚性的气凝胶纤维和柔软的自组装纳米网络组成,能够有效增强材料的机械性能和热管理能力。
来源:Materials Today
时间:2025-09-19
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综述:深度反应离子刻蚀在X射线光栅制造中的应用:综述
在现代科学与工程领域,X射线相位对比成像技术正逐渐成为一种重要的成像手段。这项技术通过利用X射线在物质中的相位变化来获取更丰富的图像信息,尤其适用于那些对X射线吸收较弱的材料,例如生物软组织和碳纤维增强塑料。然而,这项技术的广泛应用仍然面临一些关键挑战,其中最突出的就是高长宽比(aspect ratio)光栅的制造。高长宽比的光栅结构对于实现高灵敏度和高分辨率至关重要,但其制造过程中的复杂性使得这一技术在实际应用中受到了限制。光栅的制造与X射线相位对比成像技术的发展密不可分。光栅的长宽比决定了其对X射线的操控能力,因此,提高这一参数是推动XGI(X射线光栅成像)技术发展的重要方向。目前,硅基平
来源:Materials Science in Semiconductor Processing
时间:2025-09-19
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热湿耦合效应对先进扇出型封装分层可靠性的影响
随着人工智能、云计算、自动驾驶和智能制造等技术的快速发展,高性能计算(HPC)系统的需求不断上升。这一趋势推动了电子设备向微型化方向演进,要求更高的互连密度、更小的封装尺寸、更好的电气性能以及更低的制造成本。然而,传统封装技术如倒装芯片球栅阵列(FCBGA)在可扩展性和I/O密度方面存在局限。为应对这些挑战,先进的封装方案,如2.5D集成和扇出(Fan-out, FO)封装技术,逐渐成为研究热点。扇出封装技术通过使用重布层(Redistribution Layer, RDL)和硅中介层(Silicon Interposer)实现了更精细的芯片与基板之间的互连。这种封装方式能够满足高性能应用对高
来源:Materials Science in Semiconductor Processing
时间:2025-09-19
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通过直流电阻加热辅助的短时预处理,提高镁合金管材的塑性
本文探讨了通过直接电阻加热(RH)辅助预处理来提升ZM21合金管材在血管支架冷加工过程中的塑性和成形性。ZM21合金因其低弹性模量、与天然骨骼相似的特性、良好的生物相容性和可降解性,被认为是制造可降解血管支架的有前景材料。然而,由于镁合金本身的滑移系统有限,其在常温下的成形性较低,容易引发孪生现象,从而使得通过冷变形工艺制造管材变得复杂。为了解决这一问题,研究者尝试通过不同的热处理方式,如高温挤压、无模拉拔和管状通道角压(TCAP)等,来改善镁合金管材的塑性。此外,等通道角压(ECAP)结合固溶和时效处理也被用于提升镁合金的成形性,但高温处理可能导致表面粗糙度增加,进而影响表面质量,加速腐蚀速
来源:Materials Science and Engineering: A
时间:2025-09-19
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综述:基于钙的杂化材料的晶体结构、基于密度泛函理论(DFT)的设计及其在喷涂涂层应用中的选择性抗菌活性
在当今材料科学领域,有机-无机杂化材料因其独特的结构和功能特性,正受到越来越多的关注。这类材料能够将无机材料的结构刚性与有机配体的功能多样性相结合,从而展现出广泛的应用前景。从催化、传感、能源存储到生物医学工程,这些杂化材料因其可调控的架构和多功能性而备受青睐。特别是基于乙二胺四乙酸(EDTA)和过渡金属的系统,因其EDTA的多齿配位能力,可以形成稳定而灵活的配位网络,适用于多种金属。然而,尽管过渡金属-EDTA复合物得到了广泛研究,基于碱土金属的杂化系统,尤其是钙-EDTA框架,仍然相对较少被探讨。钙作为一种重要的碱土金属,具有良好的生物相容性、低毒性和环境丰富性,这使其成为功能性材料的理想
来源:Materials Chemistry and Physics
时间:2025-09-19
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双重异质结构增强了基于CoCrNi的中等熵合金的强度和抗氢脆性
本文探讨了一种基于CoCrNi的高熵合金(High-Entropy Alloys, HEAs)在多尺度异质结构设计下对氢脆(Hydrogen Embrittlement, HE)的增强机制。氢脆是金属材料在含氢环境中常见的性能退化现象,通常会导致材料的韧性下降和脆性增加,最终引发提前断裂。在现代工业中,许多高性能金属材料被广泛应用于航空航天、汽车制造和能源等领域,这些材料对强度和抗氢脆性提出了更高的要求。然而,传统材料往往在提高强度的同时牺牲了延展性,而本文所研究的合金则通过独特的异质结构设计,实现了强度和延展性的协同提升,同时显著增强了抗氢脆性。研究中开发的CoCrNi基合金具有双重异质结构
来源:Materials Science and Engineering: A
时间:2025-09-19
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通过构建一种新型的FeVO₄/AgVO₃ p-n异质结构,显著提升了光电化学水分解的活性
在当前能源需求日益增长的背景下,寻找可持续的能源解决方案成为全球科研的重要方向之一。化石燃料的逐渐枯竭以及由此引发的生态环境恶化,使得人们更加关注太阳能等可再生能源的开发与利用。在众多可再生能源技术中,光电器件驱动的水分解技术因其高效、环保的特点而备受瞩目。该技术利用半导体材料作为光电极,通过吸收太阳光并将其转化为化学能,实现水分子的光催化分解,从而产生氢气。这一过程不仅有助于减少对化石燃料的依赖,还能有效缓解环境污染问题。然而,尽管该技术具有广阔的应用前景,但目前仍面临一些关键挑战。其中,光电极材料的光电转换效率较低是主要限制因素之一。这通常归因于材料内部的快速电荷复合现象以及较差的电荷传输
来源:Materials Science in Semiconductor Processing
时间:2025-09-19
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L-PBF(激光粉末床熔化)制造的GH4169合金在高温下的各向异性拉伸变形:原位扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EBSD)和X射线断层扫描(X-ray tomography)研究
这项研究聚焦于激光粉末床熔融(L-PBF)工艺制造的GH4169高温合金的力学性能,特别是在高温条件下的各向异性行为。GH4169是一种沉淀硬化镍铁基合金,其组成与Inconel 718相似,广泛应用于航空发动机的高温部件。由于其优异的高温性能,包括抗疲劳、抗氧化和抗腐蚀能力,以及在高温下仍保持较高的屈服强度,GH4169在工业领域具有重要的应用价值。然而,传统制造方法如铸造和锻造在生产复杂几何形状的GH4169部件时面临诸多挑战,包括高温熔点、较差的可加工性、较长的生产周期和高昂的成本。因此,L-PBF技术因其能够实现近净成形、缩短生产周期、提高材料利用率和保证尺寸精度,成为解决这一问题的优
来源:Materials Science and Engineering: A
时间:2025-09-19
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通过纳米沉淀物和多尺度孪晶增强固溶强化Fe-Ni基超合金的强度-延展性协同效应
本研究围绕一种新型Fe-Ni基固溶强化超合金展开,探讨了通过定制的热机械加工工艺(Thermo-Mechanical Processing, TMP)构建混合微观结构的可能性。这种超合金在第四代核反应堆中展现出巨大的应用潜力,但其实际应用面临强度与延展性之间的固有权衡。为了突破这一限制,研究团队设计了一种包含40%冷轧和单阶段退火(900°C)的加工路线,从而在合金中形成了一种独特的混合微观结构。这种结构由变形晶粒(DGs)、细小的再结晶晶粒(RGs)、高密度的M₂₃C₆纳米析出相、纳米尺度的微孪晶(MTs)、微尺度的退火孪晶(ATs)、位错以及微织构等组成。通过这种混合结构的协同作用,合金在
来源:Materials Science and Engineering: A
时间:2025-09-19