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摘要:由于切削力过大、表面完整性低和刀具磨损,通过传统金属切削工艺加工用于骨科植入物的钛合金 (Ti6Al4V) 具有挑战性。为了克服这些困难并确保高质量的产品,各行各业都采用线切割电火花加工 (WEDM) 来精确加工形状复杂的钛合金。目标是使用 Box-Behnken 设计 (BBD) 和非支配排序遗传算法 II (NSGA II) 使 WEDM 加工参数尽可能高效地加工生物相容性合金 Ti6Al4V。创建了一个二次数学模型来表示生产率和质量因子 (MRR 和表面粗糙度),输入参数包括不同的输入参数,例如脉冲有效 (T on) 时间、脉冲无效 (T off) 时间、峰值幅度 (A) 电流和施加的伺服 (V) 电压。建立的回归模型和相关的预测图提供了一种可靠的方法来预测工艺变量如何影响两个响应,即 MRR 和 SR。研究了四个工艺变量对两种响应的影响,结果表明脉冲持续时间和电压对材料去除率 (MRR) 有重大影响,而脉冲持续时间则影响质量 (SR)。当包含重要的工艺因素时,MRR 和 SR 之间的权衡强调了对可靠的多目标优化方法的需求。利用名为非支配排序遗传算法 II (NSGA II) 的智能元启发式优化方法提供帕累托最优解,以实现高材料去除率 (MRR) 和低表面粗糙度 (SR)。
摘要:本文介绍了采用脉冲反应磁控溅射法制备的氧化锌涂层的微观结构、光学、电学和纳米机械性能的研究结果。在金属、浅介质和深介质溅射模式下沉积了三组 ZnOx 薄膜。结构研究表明,在金属模式下沉积的薄膜为纳米晶,具有金属锌和氧化锌的混合六方相,晶粒尺寸分别为 9.1 和 6.0 nm。相反,在两种介电模式下沉积的涂层均具有纳米晶 ZnO 结构,平均晶粒尺寸小于 10 nm。此外,在介电模式下沉积的涂层在可见光波长范围内的平均透射率为 84%,而在金属模式下沉积的薄膜是不透明的。电性能测量表明,沉积态薄膜的电阻率在 10 − 4 Ω cm 至 10 8 Ω cm 范围内。以金属模式沉积的涂层硬度最低,为 2.2 GPa,耐刮擦性在所有溅射涂层中最低,而以深介电模式溅射的薄膜具有最佳的机械性能。所得硬度为 11.5 GPa,是迄今为止文献中报道的未掺杂 ZnO 的最高硬度之一。
摘要:难熔铌硅基合金因其在超高温下优异的力学性能,是一种颇具吸引力的高温结构合金,尤其可用作燃气涡轮发动机的结构部件。然而,由于室温断裂韧性和高温强度之间的权衡,铌硅基合金的应用发展受到限制。本文,我们报道了通过选择性激光熔化 (SLM) 制备分散有碳化铪 (HfC) 颗粒的 Nb-18Si 合金。利用 XRD 和 SEM-BSE 研究了扫描速度对沉积的 Nb-18Si-5HfC 合金的微观结构和相结构的影响。结果表明,随着扫描速度的升高,固溶体的固溶度提高,共晶的层间距缓慢减小到纳米级,相应的碳化铪分布变得更加均匀。还发现碳化铪颗粒弥散分布于层间结构中,使其在室温下具有较高的断裂韧性性能(20.7 MPa·m 1/2),通过对组织形貌和碳化物分布的控制,实现了硬度与断裂韧性的同步提高。
摘要:充满活力和气候危机应该对科学家在可再生绿色能源领域中找到解决方案的挑战。在超过二十年的时间里,寻找能源行业的新机会使人们可以观察到氢作为能源的潜在使用。科学家为了将其用作能源而面临的最大挑战之一是设计安全,可用,可靠和有效的氢存储形式。此外,要存储氢的方式密切取决于这种绿色能源的潜在用途。在固定用途中,目的是实现容器的高容量密度。但是,从移动应用的角度来看,一个极为重要的方面是使用相对较高密度的轻质储罐的储存。这就是为什么,科学家的重点已放在碳基材料和石墨烯作为H 2存储领域中的视角解决方案的原因。本综述着重于对氢存储的不同方法的比较,主要基于碳基材料,并专注于使用石墨烯及其不同形式的有效材料,以在未来的H 2基于H 2的经济中达到目的。
摘要:忆阻器件由于结构简单、集成度高、功耗低、运行速度快等特点,在存储器、逻辑、神经网络和传感应用中备受关注。特别是,由有源门控制的多端结构能够并行处理和操纵信息,这无疑将为神经形态系统提供新概念。通过这种方式,可以设计基于晶体管的突触器件,其中突触后膜中的突触权重被编码在源漏通道中,并由突触前终端(门)修改。在这项工作中,我们展示了强关联金属氧化物中可逆场诱导金属-绝缘体转变 (MIT) 的潜力,可用于设计坚固而灵活的多端忆阻晶体管类器件。我们研究了在 YBa 2 Cu 3 O 7 − δ 薄膜上图案化的不同结构,这些结构能够显示栅极可调的非挥发性体积 MIT,由系统内的场诱导氧扩散驱动。这些材料的关键优势是不仅可以在受限的细丝或界面中均匀调整氧扩散,就像在广泛探索的二元和复合氧化物中观察到的那样,而且可以在整个材料体积中均匀调整。与基于导电细丝的器件相比,关联氧化物的另一个重要优势是显著减少了循环间和器件间的差异。在这项工作中,我们展示了几种器件配置,其中漏极-源极通道(突触权重)之间的横向传导由主动栅极可调体积电阻变化有效控制,从而为设计稳健且灵活的基于晶体管的人工突触提供了基础。
材料科学与工程的跨学科性质及其涵盖材料行为科学理论和材料性能工程挑战的广度使其成为一门引人入胜的专业。对于那些渴望获得诺贝尔奖发现以及那些旨在成为企业家并通过创新解决社会问题的人来说,这是一个专业。作为教师,我们有责任教育下一代材料科学与工程领导者,让他们沉浸在基础知识中,并积极让他们参与课堂之外的独立和体验式学习。我们也有责任通过创新研究引领潮流,解决棘手的问题,并为他人开辟新的研究道路。这需要为基础设施设定新标准,并建立一种培育创造力、好奇心、包容性和服务社会文化的环境。能担任这一职务确实令人感到谦卑。希望您能喜欢阅读我们人民在我们前进过程中的故事。
定制纳米材料在诊断、监测和药物领域具有广泛的医疗应用。纳米结构生物材料(如纳米颗粒、纳米纤维、纳米表面、纳米线和纳米复合材料)通过肽、蛋白质、核酸和药物功能化,以输送到细胞和器官。纳米材料具有独特的物理化学性质(如颗粒大小、颗粒形状、表面积、溶解度、多态性、表面电荷和疏水性),这意味着在配制药物以实现有效的药物输送、组织再生和诊断应用时必须考虑纳米材料。纳米材料独特的光学和 X 射线衰减特性可用于癌症光疗。纳米探针形式的纳米材料与其他功能性纳米颗粒结合用于恶性肿瘤的多模态成像。近年来,流行的生物材料已经实现了三维(3D)生物打印、器官芯片应用、免疫调节、细胞外囊泡研究、疫苗输送和抗病毒性能。