可调介质超材料研究进展

超材料由于具有自然界材料所不具备的一些独特的电磁和光学特性而被广泛关注与研究。相比于传统金属结构超材料,介质超材料不仅可以低损耗地实现超常电磁特性,而且对外场具有很高的敏感度,其电磁参数随磁场、电场、温度等外场的变化而改变,因而受到了功能材料和信息器件领域研究者的广泛关注。分别从磁可调、电可调和温度可调3个方面介绍可调介质超材料。首先,对于磁可调介质超材料,介绍了基于铁氧体的多种磁可调结构的研究进展以及铁磁谐振原理;其次,对于电可调介质超材料,介绍了基于石墨烯、变容二极管和液晶材料的多种电可调结构的研究进展;最后,对于温度可调介质超材料,介绍了基于二氧化钒、锑化铟和钛酸锶材料实现温度可调性能的研究进展及其相应物理机制,并展望了可调介质超材料的发展趋势和潜在应用。     

基于超材料的无标记光学生物传感

超材料(metamaterials)因为能够在亚波长尺度范围内精细调控电磁波而受到人们广泛关注。超材料具有丰富的电磁模态,在表面支持高度局域场增强且对周围介电环境极其敏感,可应用于无标记光学生物传感领域。与传统光学生物传感器相比,超材料生物传感器具有小型化、集成化、高度灵敏、多功能可定制等突出优点。本文总结了近年来超材料生物传感器在可见光、近红外、中红外以及太赫兹波段的研究进展,包括折射率生物传感、表面增强拉曼散射、表面增强红外吸收和太赫兹生物传感等。     

[制造前沿]创新·强基·智能——建设制造强国

世界工业发达国家美、德、英等国“重振制造业”的发展战略均将智能制造作为发展趋势。我国制造业总体而言，大而不强。我国已是世界制造第一大国，但创新能力弱、缺乏关键核心及共性技术。我国《制造强国发展战略》聚焦“五大工程”，其中将智能制造作为主攻方向，而“五大工程”是相互联系和相互支持的。数字化设计与制造是智能制造关键共性技术，而建模与仿真是数字化设计与制造的科学基础。要全面实施智能制造，建成制造强国，任重而道远。     

电催化氮气还原合成氨催化材料研究进展

氨是纺织、制药、化肥等领域重要的化工原料，也是一种清洁的能源载体，需求量大。目前氨的工业生产主要为Haber-Bosch法，反应条件严苛，能源消耗大且碳排放较高。电催化氮气还原(NRR)合成氨是一种在常温常压下进行的反应，工作电位低，且电能可通过清洁能源提供，是一种很有潜力的合成氨新工艺。但目前电催化NRR材料的产氨速率和法拉第效率低、工作稳定性不够高、溶液中痕量氨的定量检测困难及检测标准不统一等都为其发展带来了巨大挑战。本文首先介绍了电催化NRR的反应机理和常用研究方法，然后重点梳理了2019年以来NRR催化材料的最新研究进展，最后对该领域研究面临的挑战和机遇进行了展望。     

含复合(Ti,Mo)C析出相的马氏体钢的氢捕获与解吸附

采用热脱氢分析装置 (TDS) 研究了含复合 (Ti,Mo)C析出相的马氏体钢的氢的捕获与解吸附行为。结果表明,36-60 nm的未溶球形(Ti,Mo)复合析出相在室温电化学充氢过程中不能捕获氢,而回火析出的1-5 nm的复合 (Ti,Mo)C析出相是有效的氢陷阱,尽管其氢陷阱激活能相对较低,为16.4-22.1 kJ/mol,与晶界、位错处的氢陷阱激活能相近,同时远低于纯的共格TiC析出相的氢陷阱激活能,但在大气中放置时,被回火析出的1-5 nm的复合 (Ti,Mo)C析出相捕获的氢无法解吸。     

基于SnO2中空纳米球的低温氢气传感器的研究

采用水热法一步合成SnO2纳米材料,采用XRD、SEM、TEM和氮吸附-脱附对材料的结构和形貌进行表征。表征结果表明所制备SnO2纳米材料是由直径150~200 nm的中空纳米球组成,且具有较大比表面积(82.6 m2/g)。采用丝网印刷技术将SnO2气敏浆料涂覆到叉指电极上,制成厚膜型气体传感器器件,研究其对氢气的气敏性能。结果表明SnO2中空纳米球在较低温度(200℃)下对5~200μl/L氢气具有较高的响应值及较快的响应速度,这归因于所制备的SnO2材料的中空结构和较大比表面积,利于氢气气体的吸附与扩散。     

选区激光熔化316L不锈钢的拉伸性能

对选区激光熔化(selective laser melting,SLM) 316L不锈钢的拉伸性能及断裂机制进行了研究,并对拉伸断裂后的试样进行显微组织表征与分析,探究了拉伸变形过程中微观组织的演化规律。结果表明:采用选区激光熔化技术制备的316L不锈钢具有较好的强塑性匹配,其中晶粒内部纳米尺度胞状结构有助于强度的提升;其拉伸性能明显优于传统手段制备的316L不锈钢。选区激光熔化316L不锈钢在拉伸过程中奥氏体晶粒内部产生形变孪晶,并且形变孪晶的出现存在取向相关,在取向接近001的晶粒中不易出现,而在取向接近110-111的晶粒中较易出现。     

碳纤维添加量对MgO-ZrO_2陶瓷抗热震性能和烧结性能的影响

以纳米MgO粉和ZrO_2纤维为原料,以短切碳纤维为添加剂,采用无压烧结工艺制备碳纤维增强MgO-ZrO_2陶瓷,研究了碳纤维添加量对陶瓷烧结性能、物相组成、抗热震性能和显微结构的影响.结果表明:随碳纤维添加量的增加,陶瓷的相对密度和线收缩率降低,显气孔率增大,碳纤维的添加不利于MgO-ZrO_2陶瓷的烧结;抗弯强度随碳纤维添加量的增加先增大后减小,当碳纤维的体积分数为20%时,陶瓷的抗弯强度最大,为287.15 MPa;碳纤维的添加能提高MgO-ZrO_2陶瓷的抗热震性能,当碳纤维体积分数为15%时,陶瓷的抗热震性能最佳.