静电纺丝是一种用于制造具有高表面积和微孔隙率的聚合物支架的技术,可用于各种生物医学应用,例如心血管植入物、骨骼、心脏和神经组织工程以及药物输送。与传统的挤压聚合物设备相比,静电纺丝聚合物支架具有较高的表面积,因此更容易发生快速水解和氧化降解,这可能会影响设备在使用过程中的生物相容性和机械完整性。本研究旨在确定静电纺丝工艺参数如何影响聚合物支架的形态、降解曲线和机械性能。静电纺丝支架由聚(乳酸-乙醇酸共聚物)(PLGA 50:50 和 82:18)和聚己内酯 (PCL) 制成,以获得从 1500 nm 到 750 nm 不等的纤维直径。使用扫描电子显微镜 (SEM) 检查纳米纤维形态,并使用图像处理软件 (ImageJ) 测量纤维直径。通过将支架浸入 37°C 的 PBS 中 12-24 周来进行降解研究。定期取出样品,测量质量损失百分比和机械性能(拉伸强度和断裂伸长率)。使用差示扫描量热法 (DSC) 测量聚合物样品的玻璃化转变温度。我们的研究结果表明,聚合物支架特性(纤维直径和孔隙率)可以显著影响降解率,进而影响纤维随时间变化的机械完整性。这种理解将使我们能够预测和控制对体内性能至关重要的设备属性。
基于逐层熔化和凝固的功能金属部件增材制造会受到高温加工的不利影响,例如残余应力大、机械性能差、不必要的相变和部件变形。在这里,我们利用粉末颗粒的动能形成固态结合,并克服与金属高温加工相关的挑战。具体来说,我们将粉末加速到超音速冲击速度(~600 m/s),并利用高应变率动态负载引起的塑性变形和软化,在远低于其熔点(1626 ° C)的温度下(800 ° C、900 ° C)对 Ti-6Al-4V 粉末进行 3D 打印。通过采用低于临界粉末冲击速度的加工条件并控制表面温度,我们创建了具有空间控制孔隙率的机械坚固多孔金属沉积物(表观模量 51.7 ± 3.2 GPa、表观压缩屈服强度 535 ± 35 MPa、孔隙率 30 ± 2%)。将固态 3D 打印 Ti-6Al-4V 的机械性能与通过其他增材制造技术制造的机械性能进行比较时,压缩屈服强度最高可高出 42%。固态打印多孔 Ti-6Al-4V 的后热处理改变了沉积物在压缩载荷下的机械行为。此外,3D 打印多孔 Ti-6Al-4V 被证明与 MC3T3-E1 SC4 鼠前成骨细胞具有生物相容性,表明这些材料具有潜在的生物医学应用。我们的研究展示了一种单步固态增材制造方法,用于生产比传统高温增材制造技术强度更高的生物相容性多孔金属部件。
金属泡沫因其独特的特性被认为是最新的吸声材料之一。通过确定吸声材料的结构特性来预测其声学行为是一种最有效的方法。不幸的是,直接测量这些参数通常很困难。目前,已经有声学模型显示吸声体形貌和吸声系数(SAC)之间的关系。通过优化对SAC有效的参数,可以获得每个频率下的最大SAC。在本研究中,使用基准测试方法,在MATLAB编码软件中验证了Lu提出的模型。然后,使用局部搜索算法(LSA)对金属泡沫形貌参数进行优化。优化参数有三个因素,包括孔隙率、孔径和金属泡沫孔开口尺寸。优化应用于500至8000 Hz的宽频带。预测值与Lu模型得到的基准数据一致。在 500 至 800 Hz 的频率范围内,孔隙率为 50% 至 95%,孔径为 0.09 至 4.55 mm,孔开口尺寸为 0.06 至 0.4 mm,可获得最高的 SAC。在大多数频率下,孔开口尺寸的最佳量为 0.1 mm,可获得最高的 SAC。结论是,所提出的 LSA 方法可以根据 Lu 模型优化影响 SAC 的参数。所提出的方法可以作为优化金属泡沫微观结构参数以提高任何频率下的 SAC 的可靠指导,并可用于制造优化的金属泡沫。
收到日期:2021 年 8 月 5 日;修改后收到日期:2021 年 9 月 28 日;接受日期:2021 年 10 月 2 日;在线发布日期:2021 年 11 月 1 日摘要本文对室温下由多孔功能梯度聚合物材料 (PFGPM) 制成的 3D 打印圆柱形试件进行了疲劳寿命试验。在各种孔隙率和梯度指数参数下,获得了完全反向弯曲、平均应力等于零的恒幅载荷的试验结果。使用应力寿命方法通过实验评估疲劳特性。对光滑试件进行了 FEA 模拟,采用了三种加载模式(反向弯曲、反向轴向和反向扭转)。数值分析 (FEA) 和实验结果用于强调应力比 (R) 对疲劳寿命的影响。在反向弯曲试验中使用了五个应力比值(R = -1、0、0.25、0.5 和 1)。试验结果表明,受反向弯曲的试件的寿命比受轴向和扭转载荷模式的试件更长。结果表明,试件的寿命随着载荷比的增加而增加,实验和数值工作之间的最大差异为 8%。疲劳极限值受孔隙率参数和梯度指数的影响。版权所有 © 2021 国际能源与环境基金会 - 保留所有权利。关键词:应力寿命方法;SN 曲线;加载模式;应力比;疲劳寿命;FEA。1. 简介功能梯度材料 (FGM) 是一类先进材料,其结构特性沿厚度方向分级 [1]。孔隙率梯度是 FGM,其中材料通过部分层的密度或孔径的变化可用于增强其特性。它们可以使用 3D 打印技术用各种材料制成。在金属和聚合物泡沫中可以找到提供轻质和足够机械稳定性能的 PFGM。除其他各种用途外,聚合物还是一种用途广泛且必不可少的材料,可用于能源、航空航天和生物材料,因为它们能有效吸收冲击载荷并控制静态和动态响应,[2]。据估计,90% 的金属部件使用故障都是由疲劳引起的。疲劳过程经历几个阶段,从工程角度来看,将结构的疲劳寿命分为三个阶段比较方便:疲劳裂纹萌生、稳定裂纹扩展和不稳定裂纹扩展 [3]。QS Wang 等人 [4] 研究了功能梯度 Ti-6Al-4V 网状结构在相同体积应力条件下的疲劳行为。研究发现,疲劳裂纹首先萌生在
3.1 机械性能 3.1.1 0° 拉伸模量 Msi 22 3.1.2 90° 拉伸模量 Msi 1.4 3.1.3 最小 0° 拉伸强度 ksi 370 3.1.4 最小 90° 拉伸强度 ksi 12 3.1.5 0° ε 微应变 7500 3.1.6 90° ε 微应变 7500 3.1.7 0° CTE 10 -6 m/m K TBD 3.1.8 90° CTE 10 -6 m/m K TBD 3.1.9 弯曲强度 ksi 3.2 物理性能 - 层压板 3.2.1 孔隙率体积 % < 2 3.2.2 纤维含量体积 % > 58
水性Zn-Ion电池(Azibs)代表了锂后系统中一种安全可持续的技术,尽管对阴极处的物质行为的不良理解阻止了Effi Cient Azibs的全面发展。Znmn 2 O 4(ZMO)被认为是锂离子电池的良好确定的Limn 2 O 4阴极的阴极候选者之一,但是在水性环境中锌离子存在的情况下,其电化学机制尚不清楚并且仍在辩论。在这项工作中,我们通过脉冲激光沉积(PLD)合成了纳米结构的ZMO薄膜,并通过微渗透,光谱和衍射技术进行了广泛的表征,评估了膜的特性和退火条件如何影响膜的特性。自给自足的性质和对纳米级的高度控制性使薄膜成为研究水溶液中材料的电化学的理想模型系统,并强调膜性能对其电化学反应的影响。我们强调了氧气在膜孔隙率调节中的关键作用,以及沉积压力和退火温度的综合作用,以产生具有量身定制特性的膜在形态,结晶度和Zn stoichiimetry方面。报道了一种复杂的氧化还原机制,涉及多种并发反应和氢氧化锌硫酸锌水合物(ZHS)的形成,以及膜孔隙率对膜以较高扫描速率的伏安行为的影响。我们的结果证实了ZMO材料的复杂电化学机制,它不仅涉及Zn 2 +插入/提取/提取,而且还涉及Mn 2 +从电解质中的关键参与,并为工程ZMO基的纳米级设计铺平了道路。
集中太阳能(CSP)和钙环(CAL)之间的整合正在考虑在可再生能源的大股份的角度考虑,以平滑不可匹配的能量输入的可变性。这项研究的范围是通过在适用于CAL-CSP集成的现实过程条件下在流化床中进行专门的实验运动来研究热化学能量储存(TCE)的CAL过程。通过测量沿迭代的钙化/碳化循环的Ca碳化程度,已经评估了基于石灰石的吸附剂的化学失活,这与转换选定阶段的物理化学炭化相关。经过审查的特性是层粒子的分布,块状密度以及床固体的粒径,密度和孔隙率。也评估了能源储能密度的可达到的值。实验运动的一个了不起的发现是在与二氧化硅砂一起加工时,石灰石的显着停用了。在过程温度下,CAO与二氧化硅砂成分的化学相互作用已被仔细检查,以造成反应性CAO对CO 2摄取的损失。颗粒密度数据的后处理以及N 2入口的孔隙法分析以及定量和定性XRD分析,这表明沙/石灰相互作用可促进总和反应性吸附的孔隙率的强烈降低,而反应性则是反应性的。基于密度的分类,用于评估碳化步骤后分离和未转化的石灰石颗粒,以提高过程效率的目的,通过避免通过工厂的未反应颗粒的流循环流循环。为此,在相关过程温度下每个反应步骤后,已经测量了钙化颗粒和碳酸颗粒的最小流体速度。
引言锂离子电池因其出色的能量密度、工作电压、循环寿命和自放电率而成为便携式电子设备的首选。为了提高性能和安全性,开发用于电动/混合动力汽车和储能系统的创新型电池组件至关重要 [1]。目前,大多数商用锂离子电池使用微孔聚烯烃膜作为隔膜,因为它们具有电化学稳定性和机械强度。然而,这些膜具有孔隙率低和电解质润湿性差等局限性,这会对电池的性能产生负面影响。此外,微孔聚烯烃膜在高温下表现出高热收缩率,这引发了安全问题 [2-4]。*通讯作者。电子邮件:m.javaheri@merc.ac.ir
颜色 白色 体积密度 (烧成) 3.89 Mg/m 3 颗粒大小 10 m 孔隙率 (表观) 0% (全致密) % 标称 维氏硬度 14.3 GPa @ Hv 0.5kg 洛氏硬度 (R45N) 82 抗压强度 2000 MPa 弯曲强度 (ASTM C1161, 3 点) 330 MPa 杨氏模量 @20C 370 GPa 热导率 (ASTM E228) @ 20 o C 30.8 W/mK @ 300°C 13.7 W/mK @ 600°C 9.2 W/mK @1200°C 5.9 W/mK @1500°C 4.9 W/mK 热膨胀系数
水凝胶具有可调的物理化学特性,为增强ZIB的离子传输提供了一种多功能平台。通过系统地采用不同种类的水凝胶(例如透明质酸,Zwitterionic聚合物,聚电解质和基于纤维素的水凝胶),我们旨在阐明不同水凝胶的影响,它们的结构,孔隙率和电荷密度对离子扩散的Kinetics和整体电池电池均可表现。预计将基于水凝胶的电解质掺入会减轻诸如锌树突形成,氢进化和电解质耗竭等问题,从而改善循环稳定性,整体性能和安全性。
