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磁场下碳化物析出的热力学机制

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 121-130页

作者：廖已莹侯廷平杨雨豪郑一航于涛刘伍明吴开明武汉科技大学理学院武汉430081 冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 江汉大学光电材料与技术学院光电化学材料与器件教育部重点实验室武汉430056 中国科学院物理研究所北京100190

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定,碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M_(6)C(M=Fe,Mo)作为研究对象,利用第一性原理计算η-Fe_(... 详细信息

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定,碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M_(6)C(M=Fe,Mo)作为研究对象,利用第一性原理计算η-Fe_(2)C、Fe_(3)C、Fe_(2)Mo_(4)C、Fe_(3)Mo_(3)C-Ⅰ、Fe_(3)Mo_(3)C-Ⅱ和Fe_(4)Mo_(2)C等合金碳化物的磁矩,计算结果表明其中Fe_(4)Mo_(2)C的磁矩最大,达到了7.04μB.磁矩不仅由碳化物晶胞中Fe原子个数有关,还与Fe Wyckoff占位紧密相关.通过模拟计算碳化物的磁致磁热熔、磁熵、磁焓和磁自由能,从热力学角度对各碳化物进行分析,结果表明磁场会使碳化物的磁致磁热熔和磁熵增加;强磁场会降低M_(6)C的磁自由能进而提高其稳定性.此工作为研究核聚变材料磁性能提供理论基础和技术参考.

关键词：磁场碳化物析出相热力学机制

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磁性纳米材料与磁场效应加速骨损伤修复

中国组织工程研究 2025年第4期29卷 827-838页

作者：肖放黄雷王琳华中科技大学同济医学院附属协和医院组织工程与再生医学研究中心湖北省武汉市430022 华中科技大学同济医学院附属协和医院检验科湖北省武汉市430022

背景:磁性纳米材料具有促进干细胞成骨分化和抑制破骨细胞形成等生物活性,并在磁场协同下有效促进损伤骨组织愈合,在骨损伤修复中具有广阔的应用前景。目的:综述磁性纳米材料与磁场促进骨修复的作用机制,及其在骨损伤修复领域的研究进... 详细信息

背景:磁性纳米材料具有促进干细胞成骨分化和抑制破骨细胞形成等生物活性,并在磁场协同下有效促进损伤骨组织愈合,在骨损伤修复中具有广阔的应用前景。目的:综述磁性纳米材料与磁场促进骨修复的作用机制,及其在骨损伤修复领域的研究进展。方法:在PubMed和Web of Science数据库中进行相关文献检索,检索词为“magnetic nanomaterials,magnetic field,bone repair,bone tissue engineering,stem cell,osteoblast,osteoclast”。检索文献时限为2003-2023年,将其进行筛选和分析,最终纳入98篇文献进行分析。结果与结论:①磁性纳米材料具有促成骨细胞分化、抑制破骨细胞形成和调节免疫微环境等生物效应;此外,磁性纳米材料可调节组织工程支架的机械性能和表面形貌等理化性质,并赋予其磁性,有利于调控干细胞的黏附、增殖与成骨分化。②磁场具有调控细胞内多条信号通路发挥促成骨细胞分化、抑制破骨细胞形成和刺激血管生成等生物学效应,从而加速损伤的骨组织愈合。③磁性纳米材料与磁场的联合应用,通过激活机械转导、增加细胞内磁性纳米粒子含量、增强微磁场效应等加速骨损伤修复,为骨组织工程的研究提供了新的思路。④磁场在临床骨折、骨质疏松症和骨关节炎疾病的治疗中展现出确切疗效,促进骨组织生长、减轻骨质流失和缓解疼痛,改善患者的生活质量。⑤磁性纳米材料与磁场在骨损伤修复与再生中应用潜力大,但磁性纳米材料、磁场和细胞之间的相互作用机制尚未完全阐明,而且磁场调控细胞内分子事件的关键参数,包括磁场类型、强度、频率、作用时间和作用方式等,以及特定磁场对骨细胞的精确生物效应和潜在机制仍有待明确。⑥未来需要进一步关注其对损伤组织微环境中的破骨细胞、神经、血管和免疫细胞的影响,而关于磁性材料用于人体安全性问题,有待系统性研究其分布、代谢以及急性和慢性毒性等。

关键词：磁性纳米材料磁场骨修复骨组织工程干细胞成骨细胞破骨细胞

磁场对激光驱动的喷流演化影响的二维数值研究

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物理学报 2023年第9期72卷 297-306页

作者：孙伟吕冲雷柱王钊仲佳勇北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京102206 中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京师范大学天文系北京100875

喷流的触发机制、准直传输和稳定性一直是天体物理学的研究热点.近年通过观测和实验室研究发现磁场在喷流准直传输和加速中起着关键作用.本文利用开源的辐射磁流体模拟程序FLASH对强激光驱动聚苯乙烯(CH)平面靶产生的靶前喷流进行了二... 详细信息

喷流的触发机制、准直传输和稳定性一直是天体物理学的研究热点.近年通过观测和实验室研究发现磁场在喷流准直传输和加速中起着关键作用.本文利用开源的辐射磁流体模拟程序FLASH对强激光驱动聚苯乙烯(CH)平面靶产生的靶前喷流进行了二维的数值模拟,系统地考察和比较了Biermann自生磁场以及不同方向、不同初始强度的外加磁场对喷流演化的动力学.模拟结果表明Biermann自生磁场不会影响喷流的界面动力学,而外加磁场对等离子体出流具有重定向作用,平行于靶前等离子体出流中心流向的外加磁场有助于喷流的产生和准直传输.其形成和演化过程是等离子体热压、磁压以及冲压三者相互竞争的结果.在受力方面,在喷流演化过程中等离子体热压梯度力和磁压力起决定性作用.研究结果为后续开展和喷流相关的实验研究提供借鉴,也有助于加深对天体喷流演化的理解.

关键词：强激光磁场喷流

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磁场对激光驱动Kelvin-Helmholtz不稳定性影响的二维数值研究

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物理学报 2020年第24期69卷 194-202页

作者：孙伟安维明仲佳勇北京师范大学天文系北京100875

Kelvin-Helmholtz不稳定性(KHI)是流体和等离子体的基本物理过程,广泛存在于自然、天体物理以及高能量密度物理现象中.本文提出一种新的实验方案产生磁化KHI.利用开源的FLASH模拟程序对激光驱动调制靶产生的KHI进行了二维的数值模拟,考... 详细信息

Kelvin-Helmholtz不稳定性(KHI)是流体和等离子体的基本物理过程,广泛存在于自然、天体物理以及高能量密度物理现象中.本文提出一种新的实验方案产生磁化KHI.利用开源的FLASH模拟程序对激光驱动调制靶产生的KHI进行了二维的数值模拟,考察和比较了KHI涡旋在毕尔曼自生磁场、外加磁场和无磁场情况下的演化.模拟结果表明自生磁场在KHI演化过程中基本不会改变KHI涡旋的形貌,而平行于流体方向的外加磁场对剪切流有致稳作用,主要稳定长波扰动.该研究结果可为在高能量密度激光装置中开展强磁环境下KHI实验提供理论指导.

关键词：磁场 Kelvin-Helmholtz不稳定性高能量密度激光

磁场处理对LDPE及其碳纳米管复合材料电导特性的影响

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新型炭材料 2013年第1期28卷 20-25页

作者：韩宝忠马凤莲郭文敏王艳洁蒋慧哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

在低密度聚乙烯(LDPE)及其碳纳米管(CNTs)复合材料的热成型加工过程中施加稳恒强磁场,研究了磁场处理对LDPE及CNT/LDPE复合材料直流电导特性的影响,并结合差示扫描量热、偏光显微镜与原子力显微镜分析探讨了磁场处理的作用机理。结果表... 详细信息

在低密度聚乙烯(LDPE)及其碳纳米管(CNTs)复合材料的热成型加工过程中施加稳恒强磁场,研究了磁场处理对LDPE及CNT/LDPE复合材料直流电导特性的影响,并结合差示扫描量热、偏光显微镜与原子力显微镜分析探讨了磁场处理的作用机理。结果表明,磁场处理能导致LDPE的结晶度提高,体积电阻率增加;稳恒强磁场能在CNTs中"诱导"形成感应磁矩,使得CNTs沿平行于磁场方向在LDPE中取向,从而导致CNTs/LDPE复合材料沿平行于磁场方向的电导率增加,电导非线性特性提高;磁场处理导致CNT/LDPE复合材料电导率增加的幅度随CNTs掺量的增加而增大。

关键词：磁场低密度聚乙烯碳纳米管复合材料电导

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磁场对含CaO铁氧化物还原的影响

金属学报 2019年第3期55卷 410-416页

作者：金永丽于海张捷宇赵增武上海大学材料科学与工程学院上海200444 内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室包头014010

以分析纯Fe_2O_3和Fe_2O_3掺杂2.5%CaO (质量分数) 2种体系为研究对象,在1073 K、75%CO+25%CO_2(体积分数)气氛中进行有磁和无磁条件下的等温还原实验,研究了磁场作用下CaO对铁氧化物还原的影响。结果表明:磁场加快了铁氧化物还原生成金... 详细信息

以分析纯Fe_2O_3和Fe_2O_3掺杂2.5%CaO (质量分数) 2种体系为研究对象,在1073 K、75%CO+25%CO_2(体积分数)气氛中进行有磁和无磁条件下的等温还原实验,研究了磁场作用下CaO对铁氧化物还原的影响。结果表明:磁场加快了铁氧化物还原生成金属Fe的反应速率,反应过程中相组成未发生变化;磁场促进了Ca元素在Fe_2O_3+2.5%CaO体系内的扩散,还原样品呈疏松多孔状。通过热力学计算可知,磁场降低了Fe_2O_3还原和CaFe_5O_7相分解反应的Gibbs自由能,提高了反应平衡常数,使铁氧化物的还原和中间相CaFe_5O_7的分解反应更容易进行。

关键词：磁场直接还原 Fe2O3 CaO 平衡常数

磁场对La_(2-x)Sr_xCuO_4单晶热导的影响研究

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物理学报 2005年第8期54卷 3845-3850页

作者：赵俊申彩霞周放熊季午中国科学院物理研究所超导国家重点实验室北京100080

报道了系列欠掺杂La2-xSrxCuO4(x=0·063,0·070,0·090,0·110,0·125)单晶的零场和加磁场情况下ab面和c方向的热导率与温度的关系曲线,测量温度范围从2到45K.研究发现ab面和c方向的热导率都受到磁场的压制.而且在磁场的作用下,热导压... 详细信息

报道了系列欠掺杂La2-xSrxCuO4(x=0·063,0·070,0·090,0·110,0·125)单晶的零场和加磁场情况下ab面和c方向的热导率与温度的关系曲线,测量温度范围从2到45K.研究发现ab面和c方向的热导率都受到磁场的压制.而且在磁场的作用下,热导压制率随温度变化的关系和场致反铁磁有序的增强与温度的依赖关系有高度相似性.认为磁场引起的ab面的热导压制主要是电子热导的变化所致,而c方向的压制则可能主要来源于声子热导的变化,它们均可能与磁场诱导下欠掺杂La2-xSrxCuO4中的某种电荷有序和磁有序的增强密切相关.

关键词： La2-xSrxCuO4 磁场单晶关系曲线温度范围依赖关系温度变化电荷有序欠掺杂热导率磁有序压制相似性场诱导 ab 电子声子铁