•可生物可生产单体及其在光电子中的应用超级工程塑料。•具有较高机械和热性能的可生物降解且可加工的弹性体复合材料。•具有鲁棒机械性能的自我修复功能聚合物。ULSAN国家科学技术研究所(UNIST),韩国Ulsan(2015年1月至2017年2月)研究生研究助理,灵活的纳米电子和生物技术实验室(顾问:Jang-Gung Park教授,现任隶属关系:现任隶属关系:韩国Yonsei University,Seoul,韩国,韩国)
图 1:丹麦奥尔堡坑式储存示意图。PTES 结构由挖掘出的坑组成,并用防水衬垫覆盖。倒置的截头金字塔形状可优化土壤平衡并最大限度地降低挖掘成本。衬垫材料对于防水性必不可少;这些材料包括聚合物选项(PP、PE)、弹性体(EPDM)和金属(不锈钢、铝)。绝缘浮动盖可保护储存的热量,而顶部的压舱物用于将绝缘层固定到位。管道连接有助于能量传递,通常通过底部或侧面进行,需要精心密封以防止泄漏。对水进行水处理以防止金属部件腐蚀风险。
图 3. 示意图说明了使用基于溶液的工艺通过有机硅弹性体冲压法(左下 - 无相分离的双连续)制造柔性 IL-GPE 薄膜,与旋涂法(右下 - 宏观相分离)相比。左上:DGEBA 环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐 (MeTHPA) 固化剂、N-苄基二甲胺 (BDMA) 催化剂、G4(或四乙二醇二甲醚 (TEGDME))增塑剂、[EMIM][TFSI] 离子液体和 LiTFSI 盐的化学结构。该图经参考文献 [14] 许可转载。版权所有 2020 美国化学学会。
高级材料的类别通常包括技术陶瓷,聚合物,半导体,生物材料和纳米材料。纳米材料通常被定义为至少一个尺寸小于100纳米的材料,并为光学,电子,机械和热型应用提供了独特的有益品质。石墨烯是一类纳米材料,由于其特殊的拉伸强度,电导率,透明度,并且是人类已知的最薄的二维材料,因此正在迅速采用。技术陶瓷通过扩展传统陶瓷的独特热,磨损和耐耐药性,从而在航空航天,国防,能源生产和工业加工行业中进行创新。合成聚合物包括弹性体,聚合物纤维和热塑性塑料。
M322 是适合制造的有机材料,可用于原始或再生条件,并溶解、分散或在沥青粘合剂中发生反应以提高其性能。该材料与沥青粘合剂混合,通过修改粘合剂的性能等级来增强沥青粘合剂的特性。常用的改性剂是多磷酸、苯乙烯丁二烯和弹性体、再生剂、生物油、轮胎橡胶粉、增量剂(如再精炼发动机油底壳 (REOB))和石油馏分。聚合物添加剂通常占粘合剂总重量的 1% 到 3%,在某些应用中可增加到 7%。根据目标性能,橡胶粒(轮胎橡胶粉)的重量范围可低至总粘合剂的 5% 到 20%。
在过去的几年中,聚合物科学成为合成可再生和可生物降解的生物聚合物材料的归档,以替代通常的基于石化的聚合物材料。在迄今为止研究最多的可持续聚合物中有关FDM技术的研究,尤其是关于可更新性和生物降解性的,PLA和PHA [7-9]。然而,这些材料在机械阻力方面通常表现出低性能,因此通常不能在严格的竞争应用中使用它们。除了这些挑战外,研究人员认为,旨在改善可持续聚合物的机械性能的天然纤维,纳米填料以及其他强化技术。例如,纤维素纳米纤维或石墨烯掺杂的一些基于PLA的复合材料提供了较高的拉伸强度和模量,使其非常适合FDM中的负载携带应用[10-12]。同样,已证明与热塑性弹性体的杂交生物聚合物与热塑性弹性体的杂交聚合物增加了撞击性和柔韧性的潜力。这在添加剂制造中的可持续材料应用范围中引入了进一步的途径。在开发中,随着FDM技术的发展,处理新颖材料变得更加容易。挤出机设计,喷嘴温度控制和层粘附技术的创新使可持续的聚合物的印刷与FDM最新的最新印刷[13-15]。但是,在更广泛的机械性能中提供环境益处以及高性能的可持续聚合物仍然有很大的需求。这些技术进步与物质创新相结合,大大提高了不同工业应用中的可持续聚合物范围,例如汽车,航空航天和生物医学工程[16-18]。因此,这种材料发展对于改善FDM在机械鲁棒性不受损害的应用中的使用至关重要。该论文旨在综合和表征为特定FDM应用设计的高性能可持续聚合物。它旨在通过拉伸强度,弯曲强度和耐影性来弥合可持续性和性能之间的差距,以提供可行的替代方案,以便在FDM中传统使用聚合物。
人体与机器之间长期、高效和高度兼容的接口对于解决医疗保健等重大社会挑战以及解答理解人脑等重大科学问题都至关重要。我们建议了解和利用软材料技术——具有设计特性的聚合物、弹性体、水凝胶和生物组织——来形成人体与机器之间的接口。在本次极端力学快报 (EML) 网络研讨会 (Zhao, 2020) 中,我们讨论了软材料的设计以实现极端的机械性能,这对于形成这种长期、高效和高度兼容的接口至关重要,这种接口最终有可能融合人与机器及其智能。EML 网络研讨会演讲者和视频已在 https://imechanica.org/node/24098 上更新。© 2020 由 Elsevier Ltd. 出版。
2.1 弹性:变形力、恢复力、弹性体和塑性体、应力和应变及其类型、胡克定律、应力应变图、杨氏模量、体积模量、刚性模量及其之间的关系(无推导)(简单问题)。(简单问题)H.T. 的应力应变图。钢、铸铁、铝和混凝土、极限应力和断裂应力、安全系数。2.2 表面张力:力——内聚力和粘附力、接触角、毛细管中液体表面的形状、毛细作用及其示例、表面张力之间的关系、毛细上升和毛细半径(无推导)(简单问题)、杂质和温度对表面张力的影响。2.3 粘度:速度梯度、牛顿粘度定律、粘度系数、流线和湍流、临界速度、雷诺数(简单问题)、斯托克斯定律和终端速度(无推导)、浮力(向上推力)、温度和掺杂对液体粘度的影响。
人为因素问题也出现在简单的系统和消费产品中。一些例子包括手机和其他手持设备,它们的尺寸不断缩小,但变得越来越复杂(这种现象被称为“渐进式功能主义”),全球数百万台录像机闪烁着“12:00”,因为很少有人知道如何编程,或者闹钟让昏昏欲睡的用户在无意中关闭闹钟,而他们本想按“小睡”键。以用户为中心的设计 (UCD) 或可用性工程生命周期旨在改进用户系统。人体工程学原理已广泛应用于消费产品和工业产品的设计中。过去的例子包括用锯齿状结构制成的螺丝刀手柄,以改善手指抓握,以及使用柔软的热塑性弹性体来增加手部皮肤和手柄表面之间的摩擦力。
2.1 弹性:变形力、恢复力、弹性体和塑性体、应力和应变及其类型、胡克定律、应力应变图、杨氏模量、体积模量、刚性模量及其之间的关系(无推导)(简单问题)。 (简单问题)高温钢、铸铁、铝和混凝土的应力应变图、极限应力和断裂应力、安全系数。 2.2 表面张力:力——内聚力和粘附力、接触角、毛细管中液面的形状、毛细作用举例、表面张力之间的关系、毛细管上升和毛细管半径(无推导)(简单问题)、杂质和温度对表面张力的影响。 2.3 粘度:速度梯度、牛顿粘度定律、粘度系数、流线和湍流、临界速度、雷诺数(简单问题)、斯托克斯定律和终端速度(无推导)、浮力(向上推力)、温度和掺杂对液体粘度的影响。