摘要：[目的]研究钴基单原子催化剂(Cobalt-based single-atom catalysts,Co-SACs)类氧化酶性能,探讨Co-SACs类氧化酶在生物医药及化工领域商业化应用.[研究现状]综述Co-SACs的类氧化酶活性分类,包括类芳香胺氧化酶、类乳酸氧化酶、类硅氧烷氧化酶、类还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶和类漆酶等;探讨其催化性能的调控策略,如配位数调控、异质原子掺杂、钴与过渡金属的协同效应,以及金属-载体相互作用改性等;介绍Co-SACs作为氧化酶模拟物在生物传感、癌症治疗和化学合成等领域中的应用.[结论与展望]提出Co-SACs作为一类高效、经济且稳定的功能材料,未来的研究重点是研发规模化制备高金属载量的Co-SACs的方法,并揭示其催化机制.

摘要：[目的]为了设计新型高性能固态聚合物电解质(solid polymer electrolytes,SPEs),深入探讨锂离子在SPEs中的传输机制是核心科学问题,可以在根本上实现高性能SPEs的理性设计.[研究现状]分析阿伦尼乌斯模型、Vogel-Tammann-Fulcher(VTF)模型和William-Landel-Ferry(WLF)模型等经典离子传输理论模型的特征及其适用范围;重点阐述近年来利用先进光谱技术(如红外光谱、太赫兹光谱等)在实时观测锂离子传输过程中配位环境动态变化方面取得的实验进展;综述分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟中的经典分子动力学模拟、粗粒化分子动力学模拟、从头计算分子动力学及机器学习分子动力学模拟在该领域的研究现状与发展趋势.[结论与展望]认为先进模拟技术与实验光谱技术协同发展,在解决复杂界面问题等挑战性课题中将发挥越来越重要的作用,为理性设计SPEs提供坚实依据;经典MD模拟具有在计算效率与精度间的良好平衡,仍是当前研究锂离子传输机制的主要手段.

摘要：[目的]为了研究水泥窑选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂表面的磨损,分析不同条件下催化剂表面的磨损情况,以实现优化方案.[方法]采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)与离散元法(discrete element method,DEM)的耦合方法对水泥窑SCR催化剂表面的磨损进行研究,以水泥窑SCR催化剂表面为研究对象,在验证建立的数值仿真模型的基础上,对不同烟气进口风速、烟气入射角和粒径对催化剂表面磨损的影响进行仿真实验.[结果]随着烟气进口风速的增加,壁面初始磨损量的均值也相应增大,并且达到稳定状态后的均值磨损量亦更高;烟气入射角度增大时,相同时间内的磨损侵蚀面积会逐渐减小;粒径越小,相同时间内的磨损均值和标准偏差均较小,催化剂表面的磨损分布更加均匀;当烟气进口风速为2、3、4、5m/s时,催化剂表面磨损均值达到稳定时分别为1.12×10-7、1.32×10-7、2.52×10-7、3.78×10-7 mm;约10 s后,催化剂表面磨损量的标准偏差达到最大,烟气进口风速分别为2、3、4、5m/s时催化剂表面磨损量的最大值为1.82×10-8、2.41×10-a、2.46×10-8、2.52×10-8 mm.[结论]在催化剂表面,磨损量的标准偏差随时间变化呈现先增大后减小的趋势;颗粒间的扰动导致催化剂表面的最大磨损量也经历了先增大后减小的过程.

摘要：[目的]探讨激光与物质相互作用机制,优化激光合成纳米材料策略.[研究现状]综述激光制备纳米材料方法、原理及其在新能源领域的应用;凝练激光固相合成原理,总结激光合成碳材料、碳化物、氧化物、合金及高熵合金等的研究现状,研究激光合成技术在光热催化和电催化领域的技术优势和应用潜力.[结论与展望]激光合成作为新兴技术,通过优化激光合成策略,可提高纳米材料结构可控性,提升纳米材料的性能.

摘要：[目的]为了减少气力输送过程中粉体静电的产生,降低粉体静电放电风险,探究气力输送过程中聚氯乙烯(polyvi-nyl chloride,PVC)粉体的含湿量对粉体静电带电量的影响..[方法]在自主搭建的气力输送实验平台上,以PVC粉体为输送对象,以荷质比为指标,研究PVC粉体含湿量在不同下料质量流量和不同输送速度下对粉体带电的影响.[结果]PVC粉体含湿量相同时,粉体荷质比随下料质量流量的增大而减小,随输送速度的增大而增大;相同下料质量流量时,PVC粉体的含湿量越大,粉体荷质比越小;当下料质量流量从6.7g/s增大到33.3 g/s时,粉体含湿量为0时,荷质比降幅最大,从14.581 μC/kg减小到7.325 μC/kg,但当粉体含湿量为3％时,下料质量流量对粉体荷质比的影响已经很小;相同输送速度时,PVC粉体的含湿量越大,粉体荷质比越小,当输送速度从7.9m/s增大到14.8m/s时,粉体含湿量为0时,荷质比增幅最大,荷质比从5.435 μC/kg增大到34.891 μC/kg,当粉体含湿量为2％时,输送速度对粉体荷质比影响已经很小,而当粉体含湿量增大至3％时,气力输送过程中出现输送管道堵塞现象.[结论]气力输送过程中适当的增大PVC粉体含湿量、增大下料质量流量以及减小输送速度都能够有效抑制粉体静电电荷的积累,降低粉体静电危害风险;但粉体含湿量不宜过分增大,粉体含湿量过大易造成输送管道堵塞,当PVC粉体含湿量为2％时,能够在不堵塞输送管道的同时,减小粉体静电积累,满足工程的实际应用需求.

摘要：[目的]探究再生骨料(recycled concrete aggregates,RCA)在碳化作用前后的性能变化,揭示碳化处理对RCA宏观性能和微观结构强化的影响.[方法]将RCA进行破碎,并筛分为3种粒径(5～10、＞10～20、＞20～26 mm)的骨料颗粒,在不同时间进行预湿处理,然后置于碳化釜内进行不同时间的碳化反应,分析预湿时间、碳化时间等对再生骨料表观密度、吸水率、压碎值及微观结构等的影响.[结果]经1h预湿处理后的RCA碳化效果最佳,粒径为5～10mm的RCA具有更好的碳化效果;在CO2体积分数为20％和压强为0.4 MPa条件下,粒径为5～10mm的RCA,碳化6 h后表观密度提升3.34％,吸水率降低28.42％,压碎值降低13.36％;小粒径骨料(5～10 mm)的CaCO3质量损失率达18.16％,对应固碳率(质量分数,下同)为41.27％,较未碳化组(12.57％)的提升44.45％;大粒径骨料(＞20～26 mm)的固碳率仅为32.02％,较5～10mm组的降低22.41％.[结论]碳化处理后的再生骨料表面形成致密的碳酸钙晶体填充骨料的孔隙,提升表观密度,降低吸水率和压碎值;预湿程度、碳化时间和粒径会影响碳化效果,缩短预湿时间,延长碳化时间,小粒径骨料性能表现达到最优.

摘要：[目的]研究飞秒激光切割金刚石-碳化硅复合材料的损伤机制,解决金刚石-碳化硅复合材料因超硬特性、优异热性能而难以高效加工的问题.[方法]通过飞秒激光切割实验,对不同功率激光切割后的样品进行晶体结构、表面形貌、表面粗糙度表征实验,系统分析激光功率对材料表面质量与晶体结构的影响.[结果]低功率(2 800 W)时激光切割能轻微改善复合材料表面粗糙度Ra(从52.9 nm变为49.4nm);激光功率大于3 000 W时,由于热效应导致样品表面的熔融加剧,深沟槽与溅射显著,粗糙度骤增至375 nm;X射线衍射显示,随功率提升,金刚石石墨化增强,碳化硅衍射峰强度减弱甚至消失;高功率激光引发热应力失配与异质相分解,加剧界面损伤.[结论]优化激光功率可平衡切割效率与表面质量,利于金刚石-碳化硅复合材料的高效加工.

摘要：[目的]为了解决固态电解质与粉体电极界面兼容性问题,综述固态电解质与粉体电极界面的基础问题及优化策略.[研究现状]概述固态电解质与电极界面的基础理论并分析界面弱连接、界面稳定性以及界面离子传导受阻等界面问题;详细介绍相场模拟技术、有限元仿真技术和第一性原理计算等电极材料与电解质界面性能优化模拟技术;探讨电极材料与电解质界面问题的改性策略,包括界面接触的增强和界面稳定性的提升,剖析电场内电荷行为对界面稳定性的影响.[结论与展望]提出当前固态电池在发展进程中面临着诸多严峻挑战,认为界面性能优化策略对解决固态电解质与粉体电极界面的基础问题至关重要,实施这些策略有望突破固态电池的发展瓶颈.

摘要：[目的]综述高温气冷堆核燃料穿衣颗粒制备技术,分析穿衣技术的未来发展方向,为工程项目技术路线决策提供依据.[研究现状]综述穿衣颗粒结构及穿衣粉制备、穿衣、干燥、分选等穿衣颗粒生产工艺过程;概括我国穿衣技术的发展历程,高温气冷堆核燃料穿衣技术的不断创新更迭的历程与反应堆的发展一脉相承,经历10 MW实验堆的实验线,200 MW示范工程的商业示范线和600 MW商业堆及未来发展在建的商业线3个重要阶段;穿衣系统作为核燃料生产的核心设备,经过数代产品的迭代,在设备结构、自动化程度、产能、产品质量等方面逐步改善与提升;在研发过程中,新的研究方法和手段的应用能够有效促进设备的优化设计和工艺参数的最佳匹配.[结论与展望]提出随着核能的高速发展及对核安全要求的提高,核燃料穿衣技术在未来将会有更广阔的需求空间;认为穿衣技术将会随着理论研究的深入、自动化程度的提高和人工智能的引入发生多维度的技术升级,向更高效、更自动、更智能方向迈进.

摘要：[目的]为了实现微粒流动性的精准调控,探讨基于表面能量特性的喷雾干燥微粒构效关系.[方法]通过调整硬脂酸钠和甘露醇的质量分数,采用喷雾干燥技术制备5组甘露醇-硬脂酸钠微粒样品;利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪表征微粒的结构属性,使用反气相色谱仪表征微粒的表面能量特性;通过计算卡尔指数对微粒的流动性进行分析.[结果]加入硬脂酸钠不会显著改变喷雾干燥微粒的形貌和尺寸,但能改变液滴干燥历程,使甘露醇出现亚稳态的δ晶型;硬脂酸钠在微粒表面富集,能够提高微粒的色散表面能但会降低微粒的表面极性,增大微粒表面分子粗糙度,从而改善微粒的流动性.[结论]表面能量特性有助于理解喷雾干燥微粒结构及微粒性能间的关联关系,指导功能性微粒的设计.

摘要：[目的]分析液固两相体系中含有不同粒径、混合比(气泡在混合颗粒体系中所占数量比,下同)的微米级气泡条件下超声衰减及粒径反演结果,评估气泡对固体颗粒超声衰减以及粒径表征的影响.[方法]在单个固体弹性颗粒和气泡声散射与声吸收理论基础上,建立固体颗粒-气泡混合体系的蒙特卡罗物理模型;针对单、多分散状态微米级玻璃珠的水悬浮液体系,数值分析不同粒径和混合比气泡条件的超声衰减问题,探讨其对衰减谱的影响;研究粒子群算法颗粒粒径反演问题,量化评估气泡存在导致的误差.[结果]气泡和玻璃珠半径为10μm、超声频率为1～10MHz时,混合比为1％的气泡导致的衰减谱均方根误差达到16.42;从反演结果看,气泡半径为10μm、混合比为0.1％时,玻璃珠颗粒粒径反演相对误差近15％;半径为60μm,混合比为0.1％的气泡,所致反演结果相对误差仅为0.4％.[结论]混合比极低(小于1％)的微米级气泡对超声衰减谱及玻璃珠粒径表征会产生明显影响,且受共振散射的影响,气泡尺寸越小,影响越大.

摘要：[目的]通过三轴压缩数值仿真,探究不同排列与编织形态的由球柱单元连接的细长柔性颗粒料床的三轴压缩强度.[方法]采用离散单元法和三轴压缩数值模拟仿真,分别探讨竖直排列、水平排列、随机排列以及编织形态的细长柔性颗粒料床的三轴压缩强度.[结果]增大细长柔性颗粒的键弹性模量,有利于增大竖直排列的细长柔性颗粒间的平均接触力和料床标准化偏应力的峰值,有利于提高随机排列的颗粒间平均接触力、料床标准化偏应力的大小,对水平排列的影响不大;相比于水平和竖直排列的细长柔性颗粒,随机排列的能够产生更大的键合力和接触力,能更好地提高料床的标准化偏应力;增大细长柔性颗粒的长径比、改变细长柔性颗粒的编织形态可以使细长柔性颗粒的平均键合力和接触力增大,提高料床的标准化偏应力.[结论]在三轴压缩中,不同排列形式的细长柔性颗粒对键弹性模量的敏感度不一致,细长柔性颗粒的排列和编织形态对料床的整体强度有着不可忽视的影响;相比于水平和竖直排列以及非编织形态的细长柔性颗粒,随机排列和编织形态的细长柔性颗粒能更好地提升颗粒料床的整体强度.

摘要：[目的]验证机器学习方法应用于气固流化床状态识别和故障诊断的可行性,并进一步对比不同机器学习模型的优劣.[方法]针对流化床常见的内部颗粒结块、分布板堵塞2种类型的故障,考察不同机器学习模型用于流化床状态识别和故障诊断的可行性;考察半径近邻回归模型(radius nearest neighbor,RNN)、支持向量回归(support vector regres-sion,SVR)、K近邻算法(K-nearest neighbor,KNN)和随机森林算法(random forest,RF)4种传统机器学习模型与智能算法AI-agent在故障诊断方面的应用,利用不同运行状态下测量得到的实验室小型流化床动态压力信号进行不同模型预测质量的评判.[结果]机器学习模型可以通过测得的动态压力信号进行流化床的状态识别与故障诊断,在所选择的传统模型中,KNN具有最高的准确率和区分率,分别达到93.75％和81.25％,自研算法AI-agent的也展现出优良的诊断效果.[结论]通过对比5类较为主流的机器学习模型,确定针对流化床状态监测与故障诊断的最优模型KNN.

摘要：[目的]为了探究喷吹孔型式对扁式方框滤筒清灰性能的影响,分析滤筒压力分布不均匀原因,改善滤筒清灰性能.[方法]采用冷态脉冲喷吹和动态工业覆粉2种实验方法,分别探讨不同喷吹参数条件下扁式方框滤筒与密集型喷吹孔系统的清灰性能,并进行验证.[结果]在密集型喷吹孔作用下,扁式方框滤筒各部位的侧壁压力峰值均能达到500 Pa的清灰要求,压力分布均匀性提高了 17.67％;在喷吹压力为0.2 MPa、喷吹距离为20 mm时清灰效果最佳;与传统圆型喷吹孔作用相比,在密集型喷吹孔作用下,除尘器系统运行阻力差最大值仅为285 Pa,粉尘残余质量不足加料量的2％.[结论]密集型喷吹孔能有效提升扁式方框滤筒表面整体清灰压力分布均匀性,改善清灰性能,并能够使除尘器系统长期保持稳定运行.

摘要：[目的]基于当前高熵合金的研究进展,综述高熵合金粉体的制备方法、固化方式及应用现状,展望高熵合金粉体未来的发展趋势.[研究现状]近年来高熵合金粉体的制备方法主要包括机械合金化法、气-水雾化法、等离子旋转电极雾化法、碳热冲击法、热解法和电冲击法、扫描探针光刻技术、等离子电弧法、直流电弧蒸发法、化学还原法等,对上述方法的优势、局限性进行评价;高熵合金粉体的固化工艺包括材料烧结、涂层、增材制造等;高熵合金粉体的功能性应用包括储氢材料、医学和生物工程材料、高效催化剂、电磁屏蔽材料等.[结论与展望]提出机械合金化法和雾化法是目前制备高熵合金粉体的主要方法,但仍须要提升制备效率和粉体质量;有待进一步研究高熵合金粉体的结构稳定性、力学性能,以及储能、磁性和催化等功能等;通过增材制造技术制备具有特殊位错结构和微观组织的高熵合金,可能成为未来高性能材料的重要研究方向.认为基于材料基因工程理念,可借助粉末冶金高通量技术快速筛选高熵合金成分,从而缩短合金研发周期.利用粉末冶金工艺的灵活性和成分过饱和性等优势,可设计和制备复合结构、层状结构、梯度结构等异质高熵合金材料,有望应用于航空航天、生物医用等领域.

摘要：[目的]讨探新型大功率压电陶瓷的设计和合成理论,以及满足高功率应用要求的新高性能压电材料的组分与工艺设计.[研究现状]综述压电常数、机电耦合系数、介电损耗和机电损耗、居里温度等大功率高性能钙钛矿型压电陶瓷的性能指标和表征方法;国内外钙钛矿型压电陶瓷的研究进展,概括锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)基、钪酸铋-钛酸铅(bismuth scandiate-lead titanate,BS-PT)基、铁酸铋-钛酸钡(bismuth ferrite-barium titanate,BF-BT)基压电陶瓷和铌酸钾钠(potassium sodium niobate,KNN)基体系中的研究,总结元素掺杂、组分设计和制备工艺对不同体系压电陶瓷性能的影响规律.[结论与展望]认为随着超声波换能器、压电变压器、陶瓷滤波器以及压电超声马达等大功率器件在军事和高科技等领域的广泛应用,大功率高性能压电陶瓷市场潜力巨大,同时对压电陶瓷的机械品质、损耗、压电性能等也提出更高的要求.提出大功率压电陶瓷将面临机械品质因数与压电系数、机电耦合系数及居里温度之间存在相互制约关系,难以同时提高;通过掺杂调控相结构和采用织构化等制备工艺能提高压电陶瓷综合性能.认为无铅压电陶瓷虽然环境友好,但性能参数与铅基陶瓷的还有一定差距,但在整个压电陶瓷材料及其应用中将占很大份额.

摘要：[目的]旋风分离器具有结构简单、成本低的特点,在化工、能源等多个领域中作为气固分离设备被广泛应用.现有技术仍面临分离效率不高、压降大等问题,尤其在复杂工况下的应用中表现不佳.随着节能减排需求增加,对其效率、压降和稳定性的要求也日益提高,须进一步了解目前国内外气固分离用旋风分离器的研究进展,开展相关技术创新和应用优化.[研究现状]概述旋风分离器的分离机制与压降、分离效率等评价指标,总结影响旋风分离器分离性能的操作参数和结构参数,介绍多种新型分离器结构.[结论与展望]对于极细颗粒和多种尺寸的颗粒群,旋风分离器的分离效率仍然面临挑战.同时,大的压降不仅增加运行成本,还限制旋风分离器在某些特殊场景中的应用;提出未来借助3D打印、大数据与人工智能技术等可以探索更多复杂工况下的旋风分离器研究方法,进一步深化对其内部流场和介质分离过程的理解,推动其在实际工程中的应用.

摘要：[目的]为了深入探讨金属3D打印技术的发展趋势及其在制造业中的应用前景,开展对金属3D打印粉末制备方法、粉末特性及缺陷分析的研究,旨在为推动该技术的进一步发展提供理论依据和实践指导.[研究现状]综述金属3D打印粉末的基本要求,如粉末的粒度、金属粉末的球形度、松装密度及流动性、金属粉末的纯净度及其他物理性能,金属3D打印粉末具有空心球缺陷、卫星球缺陷、球形度不佳、粒度分布不均匀等典型缺陷;概括金属3D打印粉末的主要技术,包括流体雾化法、超声波雾化法、离心雾化法、等离子体雾化法、等离子体球化法等.[结论与展望]提出3D打印粉末目前仍面临技术难题和设备限制,如提高细粉收率、缩窄粒径分布、降低氧含量等,且高品质粉末价格昂贵,工艺稳定性不足,限制3D打印技术的发展;认为随着技术的不断创新和工艺的持续优化,通过融合人工智能和机器学习技术,金属3D打印将向智能化和自动化的生产流程迈进,金属3D打印粉末的制备将更加高效、环保、经济,显著提升成本效益,并推动金属3D打印领域持续发展.

摘要：[目的]晶圆表面检测系统(scanning surface inspection system,SSIS)是半导体生产过程中质量控制的核心设备,其性能需通过晶圆标准物质(standard wafer,SW)进行校准.为了实现国内研发仪器的自主校准,迫切须要开发符合校准要求的SW,解决SSIS设备的国产化率不足的问题,更好地开展晶圆标准物质的研究和应用.[方法]开发一套发生-沉积系统,用于制备SW;该系统采用差分电迁分级器筛选所需粒径的颗粒物样品,扫描电迁移率粒径谱仪统计粒径分布;通过沉积原理分析,改良沉积室物理参数,利用数值模拟的方法对实验操作的结果进行验证,研究颗粒沉积的控制条件对均匀沉积与沉积效率的影响.[结果]在粒径为100～300 nm时,统一的沉积室物理参数能够实现相似的沉积效果,而对于粒径为40～70 nm的颗粒,须采用不同的沉积室设计;旋转使得沉积斑点面积增加26％,沉积效率降低10％;沉积均匀性会受旋转相对位置影响;相同条件下,粒径单分散性与流量-时间比负相关;热泳可以提高沉积效率但会显著影响校准的使用.[结论]使用该发生-沉积系统制备的晶圆标准物质,粒径可溯源,数量分布满足SSIS校准需求.

摘要：[目的]为实现固体废弃物石油沥青的回收再利用,以石油沥青为原料制备具有丰富孔道结构的有机多孔聚合物(porous organic polymers,POP),并用于高效碘蒸气吸附研究.[方法]利用球磨法简便、快捷、高效的优点,以石油沥青(petroleum asphalt,PA)为原料,采用高能行星式球磨机球磨2 h成功制备3种具有丰富连续纳米级孔道且比表面积大的有机多孔聚合物PA-POP-A、PA-POP-B和PA-POP-C,在75 ℃密闭体系内通过碘单质升华模仿放射性碘蒸气环境,分别测试多孔材料的碘蒸气吸附性能.[结果]3种多孔材料的碘蒸气吸附质量分数分别可达623％、652％和582％,均在约8h后达到饱和吸附量,且经5次循环使用后,各材料的吸附性能仅出现轻微下降.[结论]以廉价易得的石油沥青为原料,可通过球磨法制备有机多孔材料,材料具有优良的碘蒸气吸附性能.