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松散纳滤-纳滤集成工艺实现沼液可持续管理:有机无机肥联产与膜污染控制协同策略
Highlight本研究首次提出LNF-NF集成工艺,实现沼液中腐植酸与无机盐的协同回收与膜污染控制。LNF预处理在浓缩因子(CF=10)下实现87%的腐植酸回收率与88%的盐渗透率,显著优于超滤(UF)的30%腐植酸回收率。NF单元对LNF与UF预处理后的沼液均展现相似盐分截留率,N、P、K营养盐富集率分别达164%、730%、191%(LNF-NF)与166%、900%、201%(UF-NF),表明LNF替代UF未牺牲无机营养盐富集性能。通量下降与扫描电镜(SEM)结果显示LNF-NF工艺较UF-NF更有效缓解膜污染,其抗污染机制源于LNF通过尺寸排阻与电荷排斥作用阻止腐植酸盐污垢在NF膜
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-12
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锥形球头刀具四轴铣削TC4钛合金V型结构的残余应力三维分布建模与实验验证
在航空发动机制造领域,TC4钛合金因其优异的高强度重量比和抗冲击性能,被广泛应用于复合材料风扇叶片前缘保护罩等关键部件的加工。这类薄壁结构件通常采用四轴铣削工艺进行精密制造,但加工过程中存在一个长期困扰工程师的难题:随着刀具倾角的动态变化,工件表面会形成不均匀的三维残余应力分布,导致零件产生超出公差范围的弯曲-扭转变形,严重影响发动机的气动性能和结构可靠性。传统研究多聚焦于残余应力沿深度方向的分布规律,而对工件表面其他两个空间维度上的应力分布特性关注不足。特别是当使用锥形球头刀具进行四轴铣削时,刀具倾角的连续变化会显著改变刀具-工件接触几何、切削力方向和热载荷分布,使得残余应力在工件表层呈现复
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-12
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PSO-RBF-NSAE多目标优化模型提升GaN水导激光加工效率与质量研究
氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,凭借其宽禁带、高功率密度和优异的化学稳定性,在电子通信、空间光学和工业领域扮演着关键角色。然而,GaN固有的高硬度和脆性使其在传统机械加工(如磨削、研磨)过程中极易产生裂纹等脆性损伤,严重影响器件寿命。激光加工虽能避免机械应力,但加工GaN表面时易引发严重热损伤和熔渣残留,导致性能下降。水导激光(Water-Jet Guided Laser, WJGL)技术通过水束形成的光纤通道传输激光能量,兼具热损伤小、加工深度大和无须聚焦的优势,但在GaN基板加工中的应用尚属空白。更关键的是,水导激光加工效率(材料去除率MRR)与质量(热影响区HAZ)存在固有矛盾,工
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-12
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混合溶剂电化学沉积制备超薄ZIF-7膜实现高效氦气分离
Section snippets材料六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O,98%)和苯并咪唑(C7H6N2,98%)分别作为金属源和连接剂。甲醇(CH3OH,99%)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF,99%)作为溶剂。聚二甲基硅氧烷(PDMS)用于膜表面修饰。所有化学品均直接使用,无需进一步纯化。采用孔径经过优化的阳极氧化铝(AAO)基底。ZIF-7膜的制备与表征通过电化学沉积(ED)在AAO基底上制备ZIF-7膜。如图S1所示,覆盖导电层(Pt)的AAO作为工作电极,碳纸作为对电极。以六水合硝酸锌和苯并咪唑为前驱体,通过调节溶液过饱和度控制ZIF-7膜的成核与生长过程。结论总之,我们报道了
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-12
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仿生修饰超亲水PVDF膜:纳米粒子凸起结构用于含油乳化废水处理
亮点•通过BPGE和DA共沉积在PVDF膜上构建了仿生支化层•MTG通过硫醇-烯点击化学和迈克尔加成反应进行二次修饰•改性膜呈现超亲水性和水下超疏油性•对多种油水混合物和水包油乳液具有高分离效率•在循环分离实验中表现出优异的可重复使用性•仿生支化涂层在pH 5-11范围内具有良好的化学稳定性材料商用微滤PVDF膜(0.45 μm)购自中国海宁伊博过滤厂。乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA, 98%)、二甲基2,2'-偶氮二(2-甲基丙酸酯)(V-601, 98%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA, 98%)、单硫代甘油(MTG, 97%)、盐酸多巴胺(DA, 98%)、三(羟甲基)氨基甲烷(Tri
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-12
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揭示硝化纤维素膜中平流-扩散-反应机制以提升侧向流动免疫检测效能
1亮点我们首次揭示:硝化纤维素膜的横向多孔结构决定溶液的总体平流速率,而厚度方向的多孔结构则控制反应物的扩散速率和最终免疫反应速率。基于此发现,我们成功制备出横向大孔/纵向最小孔的独特NC膜,实现了高平流速率与增强检测灵敏度的统一。2材料与方法2.1原材料含11.5-12.2%硝酸酯的硝化纤维素由北方化工工业有限公司提供。乙酸甲酯、异丙醇和十二烷基硫酸钠购自成都科隆化学试剂公司。实验室自制去离子水。磷酸盐缓冲液及检测材料包括样品垫、吸收垫、结合垫、背胶卡和堆叠垫均用于侧向流动检测试剂盒组装。2.2多孔结构可控制备通过调控NC/MA/(IPA+H2O)体系的热力学相图与动力学路径,我们设计了三种
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-12
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基于氮化硼/氧化锌二元纳米颗粒复合相变材料的锂离子电池热管理研究
随着电动汽车和可再生能源存储需求的迅猛增长,锂离子电池(Lithium-ion Batteries, LIBs)作为核心储能元件,其性能与安全性备受关注。然而,锂离子电池在充放电过程中会产生大量热量,若不能及时有效地散发,会导致电池温度急剧升高,甚至引发热失控,严重威胁电池的循环寿命和使用安全。研究表明,锂离子电池的最佳工作温度区间为15°C至50°C,超出此范围会显著影响其性能和寿命。因此,开发高效的电池热管理系统(Battery Thermal Management System, BTMS)至关重要。在众多BTMS技术中,基于相变材料(Phase Change Material, PCM
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-12
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高阻抗钽箔外贴控制战斗部壳体破片机理与性能优化研究
在军事装备和防护工程领域,战斗部壳体的破碎效果直接决定了其毁伤威力。传统的可控破片技术,如在壳体表面刻槽,虽然能定向控制破片形状和大小,却不可避免地削弱了壳体结构强度,导致炸药爆炸时壳体过早破裂,高压爆轰产物泄漏,反而降低了破片的动能和杀伤效果。为了在不牺牲壳体强度的前提下实现破片的可控生成,各国研究者探索了多种非刻槽预控方法,例如在壳体内壁加衬带槽层的“路易斯结构”、设计双层壳体的“阿诺德结构”,或采用累积滚压焊(ARB)等工艺制备双金属复合材料。然而,这些方法往往导致战斗部整体结构复杂、重量增加,不利于批量生产与应用。因此,开发一种结构简单、高效可靠的新型可控破片技术成为该领域的迫切需求。
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-12
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新型Cr-Cu-Ni微合金化钢轨钢热变形行为及本构模型研究
随着中国高铁网络的快速扩张,铁路道岔作为轨道系统的关键部件,其服役性能直接影响列车运行的安全性和平稳性。其中,活动心轨辙叉的长尖轨需要特殊的跟端锻造工艺来保证截面平顺过渡,而传统C-Mn钢轨钢在腐蚀环境或低温工况下表现不佳。为此,中国铁道科学研究院金属化学研究所的科研团队开发了一种新型Cr-Cu-Ni微合金化钢轨钢,但其热加工特性尚不明确,这成为制约该材料工程化应用的瓶颈问题。为解决这一难题,研究人员在《Journal of Materials Research and Technology》上发表了最新成果,系统研究了新型钢轨钢的热变形行为。团队采用Gleeble-1500热模拟试验机,对从
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-12
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界面工程激活二氧化钌氧化物路径机制实现高效酸性水氧化
亮点材料合成与结构表征我们开发了一种传统的三步法来合成WO3-RuO2/rGO异质结(图1a)。首先,通过水热法在rGO表面生长纯WO3纳米颗粒(图S2a)。随后,将钌纳米颗粒负载到WO3/rGO表面。最后,在空气氛围中400°C退火4小时获得WO3-RuO2/rGO异质结,如图1b所示(详细步骤见实验部分)。结论本研究报道了一种新型WO3-RuO2异质结催化剂,该异质结构通过水热合成法结合烧结工艺在rGO表面成功构建。这一策略显著提升了酸性条件下的OER性能。实验结果表明,WO3-RuO2/rGO催化剂在10 mA cm-2电流密度下过电位低至210 mV,并在0.5 M H2SO4溶液中同
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-12
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金属力学性能预测新突破:非均质梯度模型提升预测精度与工程应用价值
在工程实践中,金属构件经过铸造、锻造和焊接等工艺后,表面常形成薄层非均质结构,这与固体力学中均匀性的基本假设相悖,导致力学性能分析准确性下降。例如,商用车辆前轴在紧急制动时最大应力达663兆帕,而材料屈服极限为930兆帕,设计应力远低于允许应力,表明材料承载能力未充分利用。因此,非均质结构的性能预测成为迫切的生产需求。为解决这一难题,武汉理工大学Min Wu、Yizhe Chen、Quanfeng Han和Lin Hua团队在《Journal of Materials Research and Technology》发表了研究,通过建立非均质梯度模型,量化非均质结构中的梯度效应,修正了弹塑性应
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-12
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高性能聚合物-镍复合材料的铸造制备及其摩擦学性能研究
随着工业领域对复杂结构零部件需求的日益增长,增材制造(Additive Manufacturing, AM)技术因其设计灵活性和快速原型制作能力受到广泛关注。然而,传统聚合物材料在机械强度、热稳定性和耐环境性能方面存在局限,难以满足重载、高磨损等苛刻工况下的应用需求。为此,开发兼具优异力学性能和功能特性的聚合物-金属复合材料(Polymer-Metal Composites, PMCs)成为材料科学领域的研究热点。本研究通过铸造法制备了一种新型聚合物-镍复合材料(Polymer-Nickel Composites, PNC),其以热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer,
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-12
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热处理温度调控对船用钛合金环件微观结构与力学性能各向异性的优化机制研究
随着海洋资源开发的不断深入,深潜器耐压壳体对材料性能提出了极高要求。钛合金因其高比强度、耐腐蚀性和良好的焊接性能,成为深海装备的关键结构材料。Ti–6Al–3Nb–2Zr–1Mo(Ti6321)作为一种近α型钛合金,在保持高强度的同时具备优异的韧性,已逐步应用于大型环轧构件制造。然而,环轧过程中不均匀的应变分布会导致微观组织异质化,进而引起力学性能的各向异性,这一问题在大型构件中尤为突出。尽管已有研究通过成分优化、工艺改进和热处理等方式尝试调控性能,但针对大型钛合金环轧件微观组织与性能关联性的系统性研究仍较为缺乏。为明确热处理对Ti6321合金环轧件性能各向异性的影响机制,研究人员开展了一系列
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-12
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通过晶界改性实现准线性超弹性和循环稳定性的增材制造双区NiTi合金
Highlight异质微观结构的双区合金图3展示了双区合金的异质微观结构,揭示了晶粒形态、成分分布和析出相分布。图3(a)的背散射电子(BSE)结果显示合金沿构建方向(BD)呈现明显的柱状晶。相应的波长色散谱(WDS)分析(图3(a1和a2))显示未发现未熔化的Ni粉末或富Ni漩涡,证实了Ni粉末的完全熔化。合金的相对密度高达99.8%,表明其优异的致密性。异质微观结构的演变这种独特的异质微观结构是双区合金卓越超弹性和循环稳定性的根源。如3.1节所述,该结构由高模量晶界区和低模量晶内区组成,其中Ni3Ti、Ni3Ti2和纳米尺寸的Ni4Ti3相沿晶界析出,而Ni4Ti3和R相则在晶内析出。这种
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-12
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常压干燥纤维素基分级复合材料实现高效双光谱兼容防御新突破
亮点TC-TM分级复合材料的结构与化学相互作用在常压干燥过程中,溶剂蒸发产生的毛细管压力会作用于气凝胶的孔壁,严重破坏其多孔结构(图2(a))。因此,必须降低这种毛细管压力才能通过常压干燥获得具有完整孔结构的气凝胶。根据杨-拉普拉斯方程,毛细管压力 (P) 可表示为:P=2γcosθr其中 γ 是溶剂的表面张力,θ 是溶剂与孔壁之间的接触角,r 是气凝胶的孔径。从方程中可以看出,降低溶剂的表面张力或增大接触角可以有效降低毛细管压力。乙醇的表面张力(22.1 mN m-1)远低于水的表面张力(72.0 mN m-1)。因此,在干燥前进行溶剂交换(用水交换乙醇)是保护气凝胶多孔结构的有效方法。此外
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-12
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水-冰相变巨大压热效应:优化成核动力学实现高性能固态制冷新策略
Highlight水-冰相变展现出巨大的压热效应(barocaloric effect, BC),其可逆等温熵变(∆Srev)高达949 J kg−1 K−1(驱动压力205 MPa)。通过构建膨胀石墨(EG)-碘化银(AgI)成核框架,显著增强异相成核能力,将驱动压力降至86 MPa,同时∆Srev进一步提升至1089 J kg−1 K−1。分子动力学模拟表明,较低压力对水分子平移自由度影响较小,导致冰-水相变熵差增大。EG的高导热性加速了相变过程,有望实现高工作频率和输出功率的制冷器件。Colossal barocaloric effect of H2O通过差示扫描量热法(DSC)测定水-
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-12
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通过(Cu, Ga)富相诱导显微结构优化增强Nd-Ce-Fe-B磁体矫顽力
结果与讨论退火磁体和原始烧结磁体的退磁曲线如图1a所示,由此获得矫顽力(Hcj)、剩磁(Br)和最大磁能积((BH)max)(图1b)。在这些磁性参数中,Hcj从原始烧结磁体的6.32kOe提升至620°C退火样品的8.95kOe,随后随退火温度升高至660°C时略有下降。此时8.73kOe的Hcj仍比原始烧结磁体高出38%。结论含Cu和Ga的Nd-Ce-Fe-B磁体在660°C退火温度下获得最佳综合磁性能,此过程中在晶界区域同时形成两种新型四方结构相:(RE, Cu, Ga, Fe)富相和(RE, Cu, Ga)富相。它们的晶格参数分别为a = b = 10.414Å, c = 12.541
来源:Journal of Magnetism and Magnetic Materials
时间:2025-10-12
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Bi³⁺掺杂Sm0.55Sr0.45MnO3的结构与磁热电性能增强及其传感应用潜力
HighlightBi掺杂显著增强了Sm0.55Sr0.45MnO3的磁阻性能:在x = 0.10的掺杂样品中,其峰值磁阻(MR)相较于未掺杂样品提高了约12.1倍(1 T)、12.0倍(5 T)和12.0倍(8 T)。同时,电阻温度系数(TCR)也从~11% 大幅提升至~24%,这表明电阻转变过程变得更加尖锐。这些改进凸显了Bi掺杂在提升材料场敏感性和热敏感性方面的巨大潜力。ConclusionBi掺杂对Sm0.55Sr0.45MnO3的结构和磁输运特性产生了深远影响。掺杂样品(x = 0.10)的峰值磁阻(MR)在1 T、5 T和8 T磁场下均比未掺杂样品高出约12倍,证明了Bi引入对场敏
来源:Journal of Magnetism and Magnetic Materials
时间:2025-10-12
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多功能PVDF-(LaFeO3)0.25-(PbTiO3)0.75复合材料:解锁磁电与摩擦电潜力
Highlight实验部分PVDF-(LaFeO3)0.25-(PbTiO3)0.75复合材料的制备涉及将聚偏氟乙烯(PVDF)与钙钛矿陶瓷(LaFeO3)0.25-(PbTiO3)0.75(LFPT)进行混合。首先,将恒定质量700毫克的PVDF粉末溶解在10毫升的二甲基甲酰胺(DMF)中,以获得澄清混合物。独立地,通过按化学计量比混合基础氧化物PbO、Fe2O3、La2O3和TiO2来合成多铁性LFPT溶液。前驱体最初使用...结论PVDF-LFPT复合材料的多功能特性通过对多铁性和磁电耦合的深入研究得以揭示。X射线衍射分析成功确定了嵌入半结晶PVDF基体中的四方钙钛矿相的存在,证实了LF
来源:Journal of Magnetism and Magnetic Materials
时间:2025-10-12
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零膨胀与偏态河流流量混合建模框架:提升热带雨养流域极端径流预测能力
Materials and methods本研究提出混合机器学习框架以解决径流分布中零值泛滥和高度右偏的双重挑战。通过零膨胀模型(ZIM)识别和量化径流事件,流程涵盖基于稳健ML与DL技术的分类与回归分析。为增强预测鲁棒性和模型多样性,额外引入基于提升集成算法的学习器。数据预处理与模型架构根据水文数据特性专项设计。Exploratory data analysis为全面理解建模挑战,对目标变量与预测变量进行深度解析(详见表2)。目标径流数据集呈现高度右偏分布(偏度系数=5.10,峰度=43.06)。平均值(60.15 m3/s)显著高于中位数(48.85 m3/s),标准差接近均值的两倍,变异
来源:Journal of Hydrology
时间:2025-10-12