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Ti/SiC 金属基纳米复合涂层在超高速撞击下的材料模型表征
钛合金具有高强度重量比、高耐腐蚀性和高熔点等优异性能，已广泛应用于航空航天工业。然而，据推测，通过对钛合金进行涂层处理，可以进一步提高其性能，使其更耐超高速撞击。早期的实验研究表明，用 Ti/SiC 金属基纳米复合材料 (MMNC) 涂覆 Ti-6Al-4V 基材可提高复合材料的抗超高速撞击性能。涂层中 SiC 的体积分数为 7%。这些实验是使用光滑粒子流体动力学 (SPH) 建模方法模拟的。Ti-6Al-4V 基材和 Lexan 弹丸使用了 Johnson-Cook 材料模型。由于缺乏对 MMNC 的详细机械特性，因此使用了双线性弹塑性材料模型来模拟涂层。在本研究中，进行了单参数敏感性分析，以通过与实验弹坑体积的比较来了解 SPH 模型的敏感性。双线性弹塑性材料模型的参数包括弹性模量、泊松比、屈服强度、切线模量和失效应变。对于体积分数为 35% SiC 的 Ti/SiC 金属基纳米复合材料 (MMNC)，这些参数的变化范围为各自基准值的 ±5% 和 ±10%，并且可以获得不同应变率下的应力-应变曲线。这些值适用于整个测试速度范围。利用敏感性分析中的参数，结果表明，当没有实验数据时，可以提高 MMNC 的 SPH 建模精度。结果还表明，双线性弹塑性材料模型可用于高应变率下的 MMNC 涂层。
面向软体机器人的通用框架和材料数据库
为了推动软体机器人领域的发展，统一的材料本构模型和实验特性数据库至关重要。这将有助于使用有限元分析 (FEA) 来模拟其行为并优化软体机器人的设计。根据 ASTM D412 标准，对 17 种弹性体的样品进行了单轴拉伸试验，这些样品包括 Body Double™SILK、Dragon Skin™10 MEDIUM、Dragon Skin™20、Dragon Skin™30、Dragon Skin™FX-Pro、Dragon Skin™FX-Pro + Slacker、Ecoflex™00- 10、Ecoflex™00-30、Ecoflex™00-50、Rebound™25、Mold Star™16 FAST、Mold Star™20T、SORTA-Clear™40、RTV615、PlatSil ® Gel-10、Psycho Paint ® 和 SOLOPLAST 150318。详细描述了样品制备和拉伸试验参数。拉伸试验数据用于使用非线性最小二乘法推导超弹性材料模型的参数，并将其提供给读者。本文介绍了多种市售超弹性材料的机械特性和由此产生的材料特性，其中许多材料在软体机器人领域得到认可并广泛应用，还有一些材料从未被表征过。实验原始数据和用于确定材料参数的算法在软体机器人材料数据库 GitHub 存储库上共享，以实现可访问性，以及软体机器人社区的未来贡献。所展示的数据库旨在帮助软体机器人专家设计和建模软体机器人，同时为未来与软体机器人研究相关的材料特性提供一个起点。
一项用水泥混凝土的石墨烯研究
摘要 - 最常见的材料之一是具体的。混凝土由于其高抗压强度以及其他好处，例如防水性，低维护成本，易于成型，成型尺寸和形式，低制造能源消耗等等，因此优于其他建筑材料。某种形式的拉伸加固对于混凝土是必需的。在这项研究中，将石墨烯添加到M30级的混凝土中，以提高其分裂的拉伸强度，抗压强度和抗裂纹时的抵抗力。“高剪切去角质”是混合石墨烯和水的过程的术语。石墨烯和混凝土之间存在明显的差异。用石墨烯折叠的混凝土还降低了“碱 - 硅基反应”。这项研究的目的是使用水泥复合材料来研究石墨烯及其衍生物。在这项工作中采用的石墨烯中的氧化硅官能团被聚合并使与水泥水合物的化学相互作用变得无效。石墨烯的另一种用途是作为抗腐蚀覆盖物。我们正在测试地石墨烯的不同百分比-0.5％，1.0％，1.5％和2.0％的水泥重量 - 在混凝土样品中，尺寸为150 x 150 x 150毫米的立方体，横梁和500 x 100 x 100 mm的横梁。将结果与常规水泥混凝土的结局进行了比较。在添加不同百分比的石墨烯后的7、14和28天后检查了混凝土标本的机械特性。“混凝土的最佳强度”是结果。
细菌基于纤维素的复合材料
获得了2024年4月4日的细菌纤维素（BC），由于其独特的结构属性和显着的物理机械特性引起了极大的关注，使其在生物医学应用中非常流行，例如人造皮肤，血管，血管，组织支架和伤口敷料。但是，其在各种领域的广泛应用通常受到机械性能和功能特性差的限制。通过合并合成材料的基于BC的复合材料的发展已广泛研究以解决这些局限性。本评论论文总结了卑诗省合成材料的制造策略，其开发方法和前地图方法，并突出了它们在不同领域的广泛应用。已经设计了各种策略，用于合成BC复合功能化材料，该材料是根据其预期应用的特定性质量身定制的。在BC复合材料的合成中，原位将增强材料添加到合成培养基中，或者主要涉及这些材料中的这些材料中的微丝。各种材料已被用作增强材料，从有机聚合物到无机纳米颗粒。这些复合材料有可能用于组织再生，伤口愈合，固定酶和医疗设备的发展。近年来已经看到了包含导电材料的BC复合材料的发展，这些材料用于生产各种电气产品，例如生物催化剂，酶，电子纸纸，显示器，显示器，电气仪器和光电设备。总而言之，BC复合材料及其应用的合成为生产具有增强性能和不同功能的先进生物材料提供了途径，从而探索了它们作为跨多个部门适用的环保和多功能材料的潜力。关键词：细菌纤维素，可持续性，生物材料，BC-Composites，功能化简介
使用高强度 - 强度（氧化乙烷）基于基质的基质
摘要：结构电池正在引起人们的关注，并且可以在设计无排放的轻型防御和运输系统中发挥重要作用，例如飞机，无人驾驶汽车，电动汽车，公共交通，垂直起飞和着陆（VTOL） - 城市空中交通。这种综合功能的方法有助于总体质量减少，高性能和增强的车辆宽敞。目前的工作着重于开发和表征多功能结构钠电池电池组件，即使用高强度 - 强度的结构电解质（SE），该结构电解质（SE）通过在基于薄薄的（氧化乙烯）基于基于的乙二醇（氧化乙烯）的复合材料电解质层之间制备。结构电解质的电化学和机械特性表现出多功能性能，拉伸强度为40.9 MPa，离子电导率为1.02×10 - 4 s cm-1 60°C时在60°C时在60°C下使用0至4.5 v的电极式插入。 （CFS）针对结构电解质，其高抗拉力强度为91.3 MPa。制造的结构电池CF || SE || NA提供的典型能量密度为23 WH kg -1，并执行500个周期，同时保持80％的容量直至225个周期。在这项初步工作中对钠结构电池结构进行的研究表明，钠离子在中间模型型碳纤维电极中的插入显示，显示了具有出色的循环稳定性和结构强度的多功能性能，并为当前结构电池设计提供了替代路径。关键字：结构性钠电池，结构能量存储，多功能材料，碳纤维电极，多功能功率复合材料
利用先进阻燃剂开发防火复合材料
摘要 — 本文探讨了防火复合材料的开发，重点关注其在电气系统中的应用。加入阻燃填料的目的是在不损害对功能至关重要的机械和电气性能的情况下提高防火安全性。这项研究首先概述了传统复合材料在确保防火安全方面所面临的挑战，特别是在火灾风险可能造成严重后果的电气环境中。遵守严格的标准和法规需要材料能够承受高温，同时最大限度地减少火焰蔓延和烟雾产生，从而保护设备和人员。为了应对这些挑战，这项研究调查了将阻燃填料整合到复合材料基质中。研究了三水合氧化铝 (ATH)、氢氧化镁 (MH) 和纳米粘土等材料通过吸热分解、燃料稀释和形成保护性炭层等机制提高防火性的能力，这些机制可以延迟点火并减少火焰蔓延。实验程序包括制备具有不同填料浓度和聚合物基质的复合样品，然后进行热分析 (TGA、DSC) 以评估热稳定性和燃烧行为。还评估了抗冲击性、弯曲强度和拉伸强度等机械特性，以确保阻燃填料不会损害结构完整性。结果表明，与未填充的聚合物相比，含有阻燃填料的复合材料表现出优异的耐火性。热重分析表明，分解过程中的起始温度更高，质量损失率降低，表明热稳定性得到改善。锥形量热法测试表明总热量和峰值热量散发率降低，表明可燃性降低，防火性能增强。
增材制造工艺的生命周期评估
人们越来越意识到增材制造 (AM) 工艺对环境的影响，这导致研究侧重于使用生命周期评估 (LCA) 方法量化其环境影响。本文的主要目的是回顾现有 AM 工艺 LCA 研究的最新进展。本文进行了系统的文献综述，共分析了 77 篇以 LCA 为重点的论文，包括社会生命周期评估 (S-LCA)。因此，研究了 LCA 方法在不同 AM 技术中的应用，并分析了不同的研究主题，例如 LCA 研究的目标和范围、不同 AM 技术的生命周期清单数据、AM 零件质量和机械性能、各种 AM 技术的环境、经济和社会性能，以及影响 AM 可持续性潜力的因素。基于对现有研究的批判性分析，认识到现有研究的五个主要缺点：(i) 一些 AM 技术研究不足；(ii) 更多地关注 AM 的环境可持续性维度，忽视其经济和社会维度；(iii) 将 AM 零件质量及其机械性能排除在可持续性评估之外； (iv) 对 AM 产品制造后的生命周期阶段关注不够；(v) 不同产品变量对 AM 可持续性的影响研究不够。最后，基于这些不足，建议未来研究方向如下：(i) 纳入新的 AM 材料和技术；(ii) 过渡到考虑 AM 的环境、经济和社会层面的三重底线可持续性评估；(iii) 将 LCA 研究范围扩展到 AM 产品的后制造阶段；(iv) 开发预测环境影响和成本模型；(v) 将质量和机械特性与 AM 技术的可持续性评估相结合。
用于猕猴初级视觉皮层长期多电极记录的薄柔性阵列
摘要 目的。基础、转化和临床神经科学越来越关注大规模侵入性神经元活动记录。然而，对于大型动物（如非人类灵长类动物和人类）而言，与啮齿类动物相比，它们的脑部较大，脑沟和脑回更具有挑战性，因此，在长时间内同时记录大脑任何位置的数百个神经元方面存在巨大的未满足需求。在这里，我们测试了插入两只猕猴初级视觉皮层的薄而柔韧的多电极阵列 (MEA) 的电气和机械特性，并评估了它们的磁共振成像 (MRI) 兼容性及其在 1 年内记录细胞外活动的能力。方法。为了将浮动阵列插入视觉皮层，20 x 100 µ m 2 轴通过可吸收的聚乳酸-乙醇酸共聚物涂层暂时加固。主要结果。手动插入阵列后，阵列的体外和体内 MRI 兼容性被证明是极好的。我们记录了多达 50% 的电极的清晰单元活动，以及 60%–100% 的电极的多单元活动 (MUA)，从而可以详细测量受体场和神经元的方向选择性。即使在插入 1 年后，我们仍然在 70%–100% 的电极上获得了显著的 MUA 反应，而受体场在整个记录期间保持非常稳定。意义。因此，与现有阵列相比，我们测试的薄而柔韧的 MEA 具有几个关键优势，最显著的是脑组织顺应性、可扩展性和脑覆盖率。未来人类的脑机接口应用可能会从这种新一代长期植入式 MEA 中受益匪浅。
弯曲以近似脑皮层电图 (ECoG) 阵列施加的皮质力
摘要 目的。脑皮层电图 (ECoG) 阵列对大脑施加的力在弯曲以匹配颅骨和大脑皮层的曲率时表现出来。这种力量会对患者的短期和长期结果产生负面影响。在这里，我们提供了一种新型液晶聚合物 (LCP) ECoG 阵列原型的机械特性，以证明其更薄的几何形状可以减少可能施加到大脑皮层的力。方法。我们构建了一台低力弯曲试验机来测量 ECoG 阵列弯曲力，计算其有效弯曲模量，并近似计算它们可以对人脑施加的最大力。主要结果。经测试，LCP ECoG 原型的最大力比任何市售 ECoG 阵列的最大力小 20%。然而，作为一种材料，LCP 的刚性比传统上用于 ECoG 阵列的硅胶高出 24 倍。这表明较低的最大力是由于原型的轮廓较薄（2.9 × –3.25 ×）。重要性。虽然降低材料刚度可以降低 ECoG 阵列表现出的力，但我们的 LCP ECoG 阵列原型表明，柔性电路制造技术也可以通过减小 ECoG 阵列厚度来降低这些力。必须对 ECoG 阵列进行弯曲测试才能准确评估这些力，因为聚合物和层压板的材料特性通常与尺度有关。由于所用的聚合物是各向异性的，因此弹性模量不能用于预测 ECoG 弯曲行为。考虑到这些因素，我们使用了四点弯曲测试程序来量化 ECoG 阵列弯曲对大脑施加的力。通过这种实验方法，可以设计 ECoG 阵列以最大限度地减少对大脑施加的力，从而可能改善急性和慢性临床效用。
会议纪要
由于电容式传感器具有独特的设计和被动特性以及多功能传感能力，因此在压力监测方面的需求引起了广泛关注。电容式传感器的有效性主要取决于夹在导电电极之间的介电层厚度的变化。增材制造 (AM) 是一套先进的制造技术，它能够在一个步骤中生产出功能性电子设备。特别是，基于光固化的 3D 打印方法是一种可定制的工艺，其中树脂由多种成分组成，可提供必要的机械特性，并增强对目标测量的灵敏度。然而，具有基本柔韧性和介电性能的光固化树脂在 UV 固化生产过程中的可用性有限。高稳定性和灵敏性的电容式传感器的必要性要求具有更高介电常数和导电电极的光固化聚合物树脂。本研究的主要目的是设计和制造一种由新型光固化聚偏氟乙烯 (PVDF) 树脂组成的电容装置，利用 LCD 工艺，具有更高的分辨率，电极嵌入基板内。通过注射工艺，PVDF 基板中的嵌入式电极通道被导电银浆填充。增材制造的传感器通过电极之间介电材料电容的变化提供压力信息。进行基于 X 射线的微型 CT 扫描原位分析，以可视化填充导电电极的电容式传感器。对传感器进行测试，以测量电容响应与压力随时间变化的关系，这些变化可用于灵敏度分析。这项工作代表了 AM 集成在开发用于压力监测或可穿戴电子应用的高效、坚固的电容式传感器方面的重大成就。