医用可降解Zn-Sn-Cu合金的力学及腐蚀性能研究

可生物降解锌及其合金具有良好的生物相容性和降解速率,在生物医用材料领域具有广阔的应用前景。但纯锌的力学性能不足,如强度低、可塑性差,限制了其临床应用。在此,采用重力铸造制备了新的三元Zn-3Sn-x Cu(x=0,1,2,3wt%)合金,旨在通过与铜(Cu)的微合金化来获得良好的耐腐蚀性和生物相容性,并提高力学性能。通过金相分析、拉伸试验、显微硬度测试以及电化学和浸泡试验,分析其微观结构、力学性能及耐蚀性能。结果表明,Cu的加入,使得合金具有更高的强度和硬度;体外降解试验表明:Zn-3Sn-x Cu(x=0,1,2,3wt%)合金的降解速率较Zn-3Sn合金有较幅的提升,满足可降解医用材料的标准,有望成为一种新型可降解医用材料。

镉砷复合污染下叶菜的矿质元素转运

以乌塌菜(“金牡丹”)、小青菜(“上海青”)、小白菜(“四季奶油小白菜”)为试材,在不同水平单Cd、单As、Cd-As复合污染处理下,研究了不同种类的叶菜中微量元素Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn的根冠转运系数(TF)变化和差异,以期为叶菜的重金属污染防治与安全生产提供参考依据。结果表明:不同种类叶菜的TF-Ca、TF-Mg、TF-Fe、TF-Mn、TF-Cu和TF-Zn受重金属处理的影响不同;乌塌菜和小青菜的TF-Ca、TF-Mg和TF-Zn在不同重金属处理下均有升高趋势;不同重金属处理下,供试叶菜的TF-Fe有下降趋势,乌塌菜的TF-Cu也有下降趋势;供试叶菜的TF-Mn不受单Cd处理影响,但在单As和Cd-As复合污染下乌塌菜和小白菜的TF-Mn有升高趋势;除Mn和Fe外,TF-Cd或TF-As与大部分矿质元素TF间并无显著相关性。

可降解锌基合金在骨科领域的研究进展

进入21世纪以来,随着材料科学的进步,医用金属植入材料从传统的316L不锈钢、钛合金等惰性金属材料逐渐转向可降解金属材料。可降解金属材料由于其良好的生物相容性和适宜的降解速率,可以在完成植入任务时被人体吸收,无需二次手术将内植物取出,从而引起广泛关注。在过去的10多年里,镁和铁及其合金作为医用可降解金属被广泛研究。锌是人体所必需的营养元素之一,因具有良好的生物相容性和适宜的降解速率,锌基合金在最近几年里成为继镁基和铁基合金之后又一具有广泛应用前景的医用可降解金属。然而,对锌基合金的设计和制备等仍处于初步阶段,还有大量的研究工作需要完成。综述了生物降解锌近年来用于骨科领域的研究进展,重点讨论了锌及其合金的力学性能、生物降解性能和生物相容性以及锌的合金化和制造技术之间的关系。

医用无镍不锈钢作为骨植入材料的研究与应用

目前传统不锈钢广泛用于骨植入材料,然而其植入器件仍存在力学强度不足导致的断裂,耐蚀性不足导致的无菌性松动和生物相容性有待进一步提高等问题。近年来中科院金属研究所等研究机构在无镍不锈钢的应用基础研究方面取得了重要的进展,其优异的综合性能对提高骨植入器械在临床应用中安全性具有重要意义。本文主要综述了医用无镍不锈钢作为骨植入材料的最新研究进展和开发产品的临床应用现状,展望了其在骨修复领域中未来的应用前景。

陇东黄土高原中沟小流域不同植被措施土壤水分差异分析

为了分析林草地土壤水分含量随土壤剖面深度和时间的变化及林分密度对土壤含水量的影响,以陇东黄土高原中沟小流域林地和草地以及不同林分密度的刺槐林地为研究对象,从2018年4月—10月,对0—120 cm土层的土壤含水量进行了测定。结果表明:(1)在近地表(0—60 cm),不同密度的林地和不同地形部位的林草地多为随土层深度的增加土壤含水量下降,表层土壤含水量变异系数大于深层,并在0—60 cm范围内变幅最大。(2)不同林分密度刺槐林土壤水分含量随时间和土层深度的变化趋势基本一致:低密度林分>中密度林分>高密度林分;但中、低密度刺槐林土壤水分在0—60 cm范围内差异很小,并在7—8月份2个密度等级林地的含水量非常接近,建议该区域造林密度选择2000~4000株/hm 2的中密度。(3)不同地貌部位林地和草地土壤含水量随着土层深度的变化不一,塬面表现为林地>草地;梁坡表现为0—40 cm土壤范围内林地>草地,40 cm以下二者差异很小,草地略高于林地;沟台表现为0—20 cm土壤范围内林地>草地,20 cm以下草地>林地。故陇东黄土高原塬面与梁坡适宜种树,沟台则适合种草。

高氮无镍不锈钢接骨板的轻量化设计及生物力学研究——空心结构的影响

临床应用的高氮奥氏体不锈钢具有优良的力学性能、腐蚀性能和生物相容性,特别是其强度达到医用316L不锈钢强度2倍左右,但是临床用植入器件并没有充分利用其高强度的优势而进行结构尺寸的优化设计。本文采用有限元方法模拟研究空心结构高氮无镍不锈钢接骨板内孔的数量及孔径变化对弯曲抗力和应力分布的影响规律,结果表明随着孔数和孔径的增加,接骨板的轻量化率呈线性提高,同时三点弯曲时的弯曲抗力也明显降低,均成线性关系,应力分布随着孔的加入逐渐均匀。对于高强度的高氮无镍不锈钢而言,采用三孔结构及孔径为接骨板厚50%的设计,可以实现约15%的轻量化,而且保持较高的抗弯曲性能。同时根据研究结果,建议临床用316L不锈钢接骨板和钛合金接骨板可以采用双孔结构,孔径控制在接骨板厚度的50%以内,能够实现10%左右的轻量化,同时弯曲抗力不明显下降。

多孔负极集流体的研究进展

负极集流体是锂离子电池的重要组成部分,直接决定电池的内阻,影响电池的寿命和循环稳定性。目前商用锂离子电池的负极集流体多为电解铜箔,其局部电流过高易引起锂枝晶生长而导致电池失效,难以满足市场的需求。采用多孔集流体能充分利用其多孔结构和高比表面积来提高锂离子电池的循环稳定性和寿命,有效促进金属基负极的商业化。本文综述多孔负极集流体的制备工艺及其对电池性能的影响,多孔集流体的研发对提升锂离子电池的综合性能有重要意义,有助于促进新型高性能锂电池的应用。

典型污染源地下水基础环境状况调查评估研究

在收集评估区域范围内污染源荷载、水文地质参数和地下水功能价值等资料的基础上,对黑龙江省某地级市集中式饮用水源取水井和位于水源地补给区内的化工企业开展了地下水基础环境状况调查评价。根据收集到的评估区域范围内污染源荷载、水文地质参数和地下水功能价值等资料和地下水监测结果可知,调查评估的集中式饮用水水源地与位于其补给区内的化工企业,未存在地下水环境污染及环境风险情况,地下水水质中铁、锰等指标背景值超标,超标原因为地质环境导致的天然不良水质。

铝合金矩形薄壁梁压溃实验及理论与数值分析

平均压溃力反映乘用车纵梁在碰撞过程中吸收能量的能力,而矩形薄壁梁具有较高的溃缩吸能比,被广泛应用于纵梁的结构设计。本文通过轴向压溃实验研究了矩形薄壁梁的压溃性能,采用非对称超折叠单元理论对矩形薄壁梁平均压溃力进行公式推导,之后对矩形薄壁梁进行有限元压溃数值模拟,得到矩形薄壁梁平均压溃力的实验值、理论值及模拟值。通过对结果的比较可以得出,平均压溃力的理论结果和数值计算结果均与实验测得的结果吻合,这为矩形薄壁梁前期的结构设计提供了有效的理论指导。

铝合金纯Ⅲ型裂纹断裂韧性实验及数值模拟研究

对中部开环绕裂纹的圆柱形铝合金试件进行扭转实验,实验过程中裂纹前缘会受到面内剪应力作用下而产生Ⅲ型裂纹起裂,并测得铝合金的Ⅲ型断裂韧度。另外,通过有限元数值计算,可获得裂纹尖端附近的应力场,根据断裂力学理论可推算出试件的Ⅲ型裂纹断裂韧度。比较两种方法得到的断裂韧度值,从而获得实测值与数值解的一致性,这可为铝合金抵抗Ⅲ型裂纹断裂破坏提供依据,同时也为其他材料Ⅲ型裂纹断裂韧性的求解提供参考。

矩形薄壁梁轻量化结构设计理论及数值模拟

为研究车身薄壁梁刚度与轻量化之间的关系,对客车车身中常用的矩形薄壁梁刚度表达式进行了理论推导。首先,以刚质比作为评价体系,对基于刚度特性的矩形薄壁梁结构轻量化进行理论研究。然后,将铝和钢的刚质比进行对比,得到钢替换成铝后既满足结构刚度特性又能实现轻量化的几何表达式。最后,采用理论及数值模拟2种方法,通过算例对具有刚度特性的轻量化理论进行验证,并对不同尺寸的铝矩形薄壁梁进行研究,得出刚质比与铝钢高度比之间的关系表达式,可为后续进一步的轻量化理论设计提供依据。

矿山开采区地下水基础环境状况调查评估研究

在收集评估区域范围内污染源荷载、水文地质参数和地下水功能价值等资料的基础上,对黑龙江省某矿山开采区开展了地下水基础环境状况调查评价。综合评价结果表明6个点位水质均为较差,主要是因为总溶解性固体和总α放射性指标较高。污染因子评价结果表明了矿区周边地下水大部分指标未受到污染,仅总硬度和高锰酸碱盐受到较轻污染。结果得出,调查区地下水中溶解性总固体和总α放射性较高,超标原因是矿山部分岩石中含有较高的放射性物质导致的地下水中总α放射性较高,其余指标均在III类水质范围内。

铝合金超静定矩形薄壁梁的刚度理论研究与数值计算

对两端固支闭口薄壁梁的刚度进行理论研究,得出任意闭口截面梁在加载处的抗弯刚度及抗扭刚度计算公式,进而推导出矩形薄壁梁抗弯刚度及抗扭刚度的理论计算公式。通过算例对不同壁厚铝合金矩形薄壁梁的抗弯及抗扭刚度进行理论及数值计算,得出理论与数值的计算结果相同,从而验证了理论的正确性,为客车的矩形梁设计提供了一定的基础。

High nitrogen nickel-free austenitic stainless steel:A promising coronary stent material

Currently commercialized coronary stents are mainly made of the medical 316L stainless steel and cobalt-based alloy(L605) due to their good combination of properties,especially excellent mechanical properties.However,the presence of high quantity of nickel and/or cobalt elements,the agents known to trigger the toxic and allergic responses,in these materials has caused many clinic concerns.The potential adverse effect of nickel ions release has prompted the development of high nitrogen nickel-free austenitic stainless steels for medical application.Nitrogen in steel is not only to replace the nickel but also improve the properties of steel.In this paper,the harmfulness and release of nickel from metallic stents,and the advantages in mechanical properties and hemocompatibility of high nitrogen nickel-free stainless steels for coronary stents are reviewed.Apart from the highlight of nickel-free,the superiority of high strength and better hemocompatibility of high nitrogen nickel-free stainless steels can guarantee to manufacture thinner strut coronary stents with remarkable anticoagulation ability.High nitrogen nickel-free stainless steels as a promising coronary stents material will attract more and more clinical doctors and stents makers to bring them into clinical application.