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电聚合苯胺改性碳纤维海洋电极电化学性能及其电场响应研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 118-129页

作者：田翔孙久哲付玉彬中国海洋大学材料科学与工程学院山东青岛266100

本文应用碳酸氢铵弱碱性溶液作为电解质电化学原位聚合苯胺制备聚丙烯腈基碳纤维海洋电极,研究其电化学性能与电场响应性能。结果表明,碳纤维表面生成还原态聚苯胺并出现特征氧化还原峰;交流阻抗谱表明改性电极表面等效电路增加了膜电... 详细信息

本文应用碳酸氢铵弱碱性溶液作为电解质电化学原位聚合苯胺制备聚丙烯腈基碳纤维海洋电极,研究其电化学性能与电场响应性能。结果表明,碳纤维表面生成还原态聚苯胺并出现特征氧化还原峰;交流阻抗谱表明改性电极表面等效电路增加了膜电容和膜电阻,电场响应由纯电容耦合改变为电容电阻共同作用的混合机制,有利于低频低强度信号的响应。在电场响应测试中,改性电极电位漂移量达0.66 mV/d;能够较好响应10 mV,10 mHz的低频率低强度电场信号;线性度最小值为0.072%。水流冲刷4h后聚苯胺膜质量损失为6.30%,相比于盐酸溶液电聚合制得的聚苯胺膜(质量损失7.55%)具有更好的结合力。该海洋电极可望成为新一代低成本、高性能电场传感器。

关键词：碳纤维电极聚苯胺碳酸氢铵电化学性能海洋电场响应

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铜银纳米合金团簇结构转变的原子模拟

原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 101-112页

作者：李博宇刘贯惟张林东北大学材料科学与工程学院沈阳110819 东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819

采用基于嵌入原子方法势的分子动力学方法对熔融Cu_(n)Ag_(53-n)(n=0~53)和Cu_(n)Ag_(54-n)(n=0~54)合金团簇的降温凝结过程进行模拟.通过结构相图、自由能、原子化能、形状因子、对分布函数、熵和直观可视化的原子堆积结构等多种计算... 详细信息

采用基于嵌入原子方法势的分子动力学方法对熔融Cu_(n)Ag_(53-n)(n=0~53)和Cu_(n)Ag_(54-n)(n=0~54)合金团簇的降温凝结过程进行模拟.通过结构相图、自由能、原子化能、形状因子、对分布函数、熵和直观可视化的原子堆积结构等多种计算分析手段,在原子尺度上探究温度、组分和初始构型等对小尺寸Cu-Ag合金团簇在降温凝结中的结构转变以及热力学量的影响.模拟结果表明,在室温下含有少量Cu原子的二元合金团簇可以形成的核壳式二十面体几何结构,同时Cu原子取代Ag原子也有助于合金团簇的稳定.组分的改变和温度的降低使堆积结构由无序变为有序,同时伴随着原子势能、形状因子、熵的振荡下降,低温阶段熵值下降明显.

关键词：纳米合金降温凝结分子动力学结构转变

基于第一性原理和热力学计算的TiAl-Nb金属间化合物稳定性和相关系研究

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原子与分子物理学报 2025年第5期42卷 151-162页

作者：汪文洋徐勇田彬甘信柱王志刚梁永锋林均品山东建筑大学材料科学与工程学院济南250101 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

采用基于广义梯度近似密度泛函理论的第一性原理计算和相图计算方法,研究了TiAl-Nb合金中γ、α_(2)、O_(2)和ωo相的热力学和力学性质以及相转变关系.研究表明,第一性原理计算得到的化合物相的参数是准确的,且分析结果与相图计算结果... 详细信息

采用基于广义梯度近似密度泛函理论的第一性原理计算和相图计算方法,研究了TiAl-Nb合金中γ、α_(2)、O_(2)和ωo相的热力学和力学性质以及相转变关系.研究表明,第一性原理计算得到的化合物相的参数是准确的,且分析结果与相图计算结果相一致.四个化合物相都是能够稳定存在的相.通过热力学和力学性质的分析,发现α_(2)相更容易转变为O_(2)相,并且在一定条件下可以通过相变反应生成ωo相.而γ相更容易转变为ωo相,但无法生成O_(2)相.

关键词： TiAl合金第一性原理相图声子谱及态密度热力学性质

后续热处理对激光3D打印GH4099合金微观组织和高温力学性能的影响

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金属学报 2025年第01期 165-176页

作者：赵亚楠郭乾应刘晨曦马宗青刘永长天津大学材料科学与工程学院

激光粉末床熔融（LPBF） 3D打印技术具有跨维度多尺度成形的技术特点，同时表现出非平衡快速凝固的冶金特征，与传统制造工艺形成的微观组织存在明显差异。基于传统制造工艺发展而来的热处理工艺难以适用于LPBF制备的样品，因此，研究L... 详细信息

激光粉末床熔融（LPBF） 3D打印技术具有跨维度多尺度成形的技术特点，同时表现出非平衡快速凝固的冶金特征，与传统制造工艺形成的微观组织存在明显差异。基于传统制造工艺发展而来的热处理工艺难以适用于LPBF制备的样品，因此，研究LPBF打印件专用的后续热处理制度对于其组织和性能调控具有重要的意义。本工作以LPBF制备的GH4099合金为研究对象，研究了后续热处理对3D打印高温合金非平衡微观组织和高温力学性能的影响。结果表明，固溶处理不仅影响打印组织的再结晶行为，而且也与碳化物和γ'相的析出行为密切相关，因而对GH4099合金的高温延伸率影响较大。LPBF制备GH4099合金中的多尺度异质结构使其组织热稳定性明显高于传统铸锻件，因此需要更高的固溶热处理温度以促进其完全再结晶。经1150℃固溶处理1.5 h后，GH4099打印件中柱状晶转变为等轴晶并形成大尺寸孪晶，同时晶界处M23C6碳化物的析出也受到抑制。在随后的时效热处理过程中，由于再结晶释放了3D打印晶粒内部储存的畸变能，使得基体中γ'相的析出受到了明显抑制。基于上述结果，通过优化热处理制度，GH4099合金打印件实现了高温强度和塑性的良好匹配。

关键词：激光粉末床熔融非平衡组织热处理 γ'相高温力学性能

Allvac 718Plus高温合金第二相演变与性能研究进展

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金属学报 2025年第01期 43-58页

作者：唐丽婷郭倩颖李冲丁然刘永长天津大学材料科学与工程学院

Allvac 718Plus合金是在Inconel 718合金的基础上通过成分优化研制出的一种新型镍基高温合金，最高服役温度较Inconel 718合金提高约55℃，因其具有优异的抗蠕变、抗疲劳性能以及锻造、焊接等加工性能，在制造700℃服役部件上具有巨大... 详细信息

Allvac 718Plus合金是在Inconel 718合金的基础上通过成分优化研制出的一种新型镍基高温合金，最高服役温度较Inconel 718合金提高约55℃，因其具有优异的抗蠕变、抗疲劳性能以及锻造、焊接等加工性能，在制造700℃服役部件上具有巨大潜力。作为一种应用时间较短的沉淀强化型高温合金，阐明其热处理过程中的第二相演变规律对于通过热处理调控组织从而优化合金性能具有重要意义。本文主要介绍了合金中的第二相，包括强化相γ′相、晶界相η相，以及在特定条件下析出的γ″相、δ相、σ相和C14 Laves相；分析了Allvac718Plus合金标准热处理过程中γ′相和η相的析出行为，预固溶处理和直接时效处理的应用，以及长期时效过程中的第二相演变规律，提出复合γ″-γ′结构是实现合金长时服役的策略；结合高温服役过程中第二相的组织演变，分析了2种主要第二相对抗疲劳性能和抗蠕变性能的影响；确定了合金中缓慢的γ′相析出动力学与合金可焊性的匹配性，总结了Laves相和η相对焊接过程中的开裂及应变时效开裂的影响。

关键词： Allvac 718Plus合金第二相热处理高温性能焊接性能

Si-Ga共掺杂金刚石铜复合材料界面性能的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 159-165页

作者：曾勇谋刘莹胡梦晗王铁彬于捷曹宇周晓龙梧州学院机械与资源工程学院梧州543002 昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 梧州学院梧州风光能源装备工程技术研究中心梧州543002

为了研究金刚石/铜复合材料界面性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了Si和Ga原子掺杂金刚石/铜界面结构形成能、态密度、电荷密度.结果表明:形成能越低掺杂的界面结构越稳定,所以Si原子掺杂间隙2位置的金刚石(100)/铜(111)... 详细信息

为了研究金刚石/铜复合材料界面性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了Si和Ga原子掺杂金刚石/铜界面结构形成能、态密度、电荷密度.结果表明:形成能越低掺杂的界面结构越稳定,所以Si原子掺杂间隙2位置的金刚石(100)/铜(111)界面模型最稳定(-7.339 eV),Si原子掺杂第一层Cu原子位置金刚石(111)/铜(111)界面最稳定(-2.846 eV),Ga原子掺杂间隙1位置的金刚石(100)/铜(111)界面模型最稳定(-5.791 eV),Ga原子掺杂第一层Cu原子位置金刚石(111)/铜(111)界面最稳定(-0.895 eV).由于Si-Ga原子共掺杂金刚石(100)和铜(111)界面形成能降低(Ef=-13.259 eV),费米能级处态密度有所增加(7.578 electrons/eV),电子转移形成键合,Si-Ga原子共掺杂金刚石(100)/铜(111)间隙位置的界面最稳定.因此Si-Ga原子共掺杂是提高金刚石/铜界面界面性能的有效手段.

关键词：掺杂界面性能复合材料第一性原理

线粒体靶向型抗癌肽的修饰及其抗肿瘤效果的研究进展

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现代肿瘤医学 2025年第1期 134-141页

作者：贾梓力武荣荣史惠刘磊江苏大学材料科学与工程学院新材料研究院江苏大学医学院

肿瘤精准诊疗是世界医学难题。寻找安全有效的癌症治疗药物及生物医学材料具有重要研究和转化价值。多肽类医用材料因其特异靶向性、低毒副作用性、良好可调控性等优点，在肿瘤治疗方面显示出巨大潜力，目前已有多种多肽被发现具有抗肿... 详细信息

肿瘤精准诊疗是世界医学难题。寻找安全有效的癌症治疗药物及生物医学材料具有重要研究和转化价值。多肽类医用材料因其特异靶向性、低毒副作用性、良好可调控性等优点，在肿瘤治疗方面显示出巨大潜力，目前已有多种多肽被发现具有抗肿瘤特性并被运用于治疗中，其中以激活线粒体诱导细胞凋亡途径的抗癌肽(anticancer peptides, ACPs)研究最为广泛。但部分ACPs存在易被降解、细胞摄取量低等缺点。因此，如何改造ACPs并提升其治疗效率成为近年来生物医学领域的研究热点。该文着重于对常见的线粒体靶向型ACPs的多种修饰和改性方案进行回顾综述，并展望了线粒体靶向型ACPs的发展前景，期望未来对线粒体靶向型ACPs的改造研究提供新材料、新方案。

关键词：抗癌肽癌细胞凋亡线粒体多肽修饰生物医学应用

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电解水制氢技术：进展、挑战与未来展望

工程科学学报 2025年第2期47卷 282-295页

作者：张正宋凌珺北京航空航天大学交通科学与工程学院

实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一，旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源，凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性，被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标，利... 详细信息

实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一，旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源，凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性，被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标，利用电解水制取氢气已经成为解决全球碳中和问题的重要关键方案之一.本文综述了碱性电解水、质子交换膜电解水、阴离子交换膜电解水和固体氧化物电解水制氢技术的最新进展，并对这四种电解水技术的工作原理、结构特点以及优缺点进行了详尽比较.此外，总结了电解水制氢催化剂材料的研究进展，尤其是新型材料的开发与结构优化，旨在提升材料的催化活性与稳定性.讨论了海水电解制氢和耦合制氢等新兴技术，强调通过电解质组成优化、高效双功能催化剂开发及利用小分子氧化反应热力学优势，可有效提升电解水制氢效率和系统稳定性.最后，提出了电解水制氢技术的发展趋势与未来研究方向，包括提升催化剂性能、降低电解过程能耗、开发新型电解设备等，旨在促进电解水制氢技术的进步，助力全球碳中和目标的实现，并为未来的研究提供参考与指导.

关键词：碳中和氢能电解水制氢催化剂电极材料

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非对称型假体设计及全膝关节置换后的力学分析

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中国组织工程研究 2025年第3期29卷 510-516页

作者：苏德君董万鹏董跃福张吉超张震上海工程技术大学材料科学与工程学院上海市201620 徐州医科大学附属连云港医院江苏省连云港市222061

背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一... 详细信息

背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一种非对称型假体,并与对称设计的后稳定型假体进行比较,分析2种假体的应力分布情况和衬垫的接触面积变化,以探究非对称型假体设计是否存在优势。方法:通过有限元方法对1例膝骨关节炎患者进行模拟截骨和假体装配,建立基于非对称型假体及对称设计的后稳定型假体的全膝关节置换术后膝关节模型。在0°,10°,20°,30°的屈膝条件下,探究股骨假体、胫骨假体以及衬垫上的Mises应力,并通过对比衬垫内外侧的接触面积,分析全膝关节置换后膝关节生物力学变化和运动行为的改变。结果与结论:(1)在0°-30°的屈膝过程中,2种假体衬垫上的Mises应力峰值均表现出先减小后增大的趋势,且内侧始终大于外侧。(2)非对称型设计的假体与后稳定型假体相比,应力峰值更低;在屈膝30°时,非对称型假体衬垫内外侧的Mises应力峰值分别为15.81 MPa和11.95 MPa,后稳定型衬垫为16.70 MPa和13.76 MPa,两者内侧差值约为5.33%,而外侧则相差13.15%;对比股骨假体和胫骨假体上的Mises应力峰值,非对称型假体在屈膝过程中始终低于后稳定型假体。(3)在0°站立位时,后稳定型假体衬垫的内侧接触面积为17.96 mm^(2)、外侧为34.10 mm^(2);而非对称型假体衬垫的内外侧接触面积分别为105.47 mm^(2)和107.80 mm^(2),具有更大的接触面积且两侧差距更小。(4)结果表明,非对称型假体的生物力学表现更好,且能够对维持膝关节稳定性、提升关节活动度有所帮助。这种设计能够在一定程度上还原膝关节以内侧髁为轴进行外旋的运动机制,是一种更为有效的膝关节假体选择方案。

关键词：膝关节全膝关节置换非对称型假体设计生物力学有限元分析