以南京理工大学材料学院为例浅谈做好科研管理工作的感想

高校承担了培养高素质人才的职责,大学的科学研究承担了发展高科技的职能。因此高校的科研管理工作对高校职能的发挥起着重要的作用。高校的科学研究是国家实施各级各类科技计划的重要途径,国家自然科学基金的研究任务以及国家重点研发计划很大程度上都是由高校的科研工作者来承担。因此,高校的科研管理工作模式要体现在人才、战略的创新管理上,促使科研管理人员传统、单纯的行政工作转变成灵活、高效、积极的科研工作者的强辅助,左右手,为科研工作者产出更多的科研成果做出贡献。

“大思政”背景下立德树人教育研究——以纳米材料与技术专业全英文教学为例

纳米材料与技术专业采用全英文教学,必然涉及英语所承载的西方文化和意识形态,因此课程思政建设非常紧迫。以南京理工大学材料科学与工程学院/格莱特研究院纳米材料与技术专业的全英文课程建设为例,讨论全英文授课时如何不断将专业课知识点与培养学生的创新精神、辩证思维、探索精神、职业素养、社会责任感、法制意识、家国情怀等有机融合,实现全英文课程建设中的价值引领和高等教育教书育人的目的。坚持以立德树人为中心,将课程思政贯穿在全英文课程的教学实践中。扎根于思想政治和意识形态建设,积极拓展科研实践基地建设,通过全英文课程的建设、国际化师资队伍的打造、中外学术交流的开展、国际化人才的培养等,全面落实纳米材料与技术专业全英文课程思政建设,培养具有正确的世界观、人生观与价值观,践行社会主义核心价值观的学生。

含Cu镁锂合金组织与性能调控研究进展

镁锂合金具有超低密度、极高的比强度与比刚度、优异的电磁屏蔽性能及阻尼性能,目前广泛应用于追求轻量化的航空航天、新能源汽车、电子产品、生物医疗等领域。由于合金元素镁和锂均为活泼金属,在服役过程中镁锂合金会存在多种形式的腐蚀过程,同时二元镁锂合金强度较低,以上两点严重制约了其广泛应用。耐蚀涂层可以有效提高镁锂合金的腐蚀抗力,含铜镀层被证实能够提升镁锂合金耐蚀性。改善镁锂合金强度的工艺主要有合金化、热处理、加工变形等,其中合金化是最基本的强化手段。Cu合金化可以对镁锂合金中的组织与性能进行调控,改善镁锂合金的强度。本文对含Cu镁锂合金的研究进展及其应用情况进行综述,总结了目前含Cu镁锂合金耐蚀与力学性能的相关研究成果,重点梳理了铜元素在镁锂合金中的作用,为含Cu镁锂合金的实际应用提供一定的理论指导。

基于动态硼酸酯键构建双重刺激响应型介孔氧化硅

该文通过化学修饰介孔氧化硅,利用动态硼酸酯键构建了新型可控释放体系。采用阴离子辅助法合成了具有独特中心径向孔结构和孔径大于4 nm的介孔氧化硅纳米颗粒,并在其孔内外表面接枝苯硼酸。当体系中添加含顺式二醇键的聚合物时,可以与孔表面的苯硼酸形成硼酸酯键,产生对孔道空间的调节效应,从而实现介孔氧化硅纳米颗粒内不同程度的分子负载。利用硼酸酯键的动态反应性(pH值为酸性时水解断键;与过氧化氢发生氧化断键),成功调控了孔道内负载染料分子的响应释放行为。该文研究结果对于开拓构建基于氧化硅结构的可控释放结构、发展高效药物传输体系具有奠定理论和试验基础的意义。

一种CuZr合金锭压缩断裂行为的研究

综合运用X射线衍射、光学显微、扫描电镜、能谱分析等技术,系统地研究了一种铜锆合金(Cu_(47.2)Zr_(47.2)Cr_(0.6)Al_(5))合金锭经铜模快速冷凝后的压缩断裂行为。研究发现,该样品在压缩试验中发生的断裂为典型的脆性断裂,断裂起源于枝晶与含铝共晶相之间的晶界处。

三维原子探针技术助力先进铝合金研究

随着各国对节能环保的日益重视,产业界对高性能轻质可再生铝合金的需求不断增加。准确掌握铝合金的微观组织结构及它们对性能的影响,对设计高性能铝合金至关重要。三维原子探针作为一种具有近原子级空间分辨率的表征技术,能够在近原子尺度上对铝合金内部微观结构如固溶体、短程有序、团簇、纳米析出相、位/层错和界面等的元素分布和化学成分进行精准表征,从而为优化铝合金传统制备工艺和开发新工艺、新结构铝合金提供重要的实验依据。在介绍三维原子探针技术基本原理及数据处理方法的基础上,分别从铝合金关键微观组织调控及新工艺、新结构开发等几个方面,回顾了三维原子探针技术在先进铝合金表征中的典型应用,探讨了三维原子探针技术在铝合金应用中的局限性及其未来发展方向。

NP550钢板淬火开裂的关键组织结构因素

为探究影响NP550含硼钢薄板淬火开裂的关键因素,采用扫描电镜、透射电镜以及三维原子探针等多尺度表征手段对NP550淬火未开裂钢板表面和淬火开裂钢板表面和心部的微观组织、合金元素分布以及力学性能进行了对比分析。结果表明,开裂钢板的裂纹起始于板厚中心区域的原奥氏体晶界处并沿原奥氏体晶界扩展。钢板心部原奥晶粒粗化、沿晶界的铁素体和脆性渗碳体的析出以及硼元素被晶界含硼相的消耗是导致开裂钢板,特别是板厚中心处强度和塑性降低的主要原因。钢板在淬火应力下发生剧烈开裂。结合淬火工艺,生产过程中应注意控制高压水的出水量,保证冷却速率,有效防止淬裂现象发生。

胶体量子点激光器研究现状和展望(特邀)

2023年诺贝尔化学奖颁发给了Moungi G.Bawendi、Louis E.Brus和Alexei I.Ekimov,以表彰其在量子点领域的开创性研究工作。虽然量子点为基础物理研究提供了理想的平台,但在应用方面还远未展现其天赋。其中,量子点独特的电子结构和可溶液加工特性,使其在低成本、高性能激光领域具有广阔的前景。经过20余年的研究,胶体量子点激光器取得了令人瞩目的进展,然而,目前的胶体量子点激光器仍未实现商业化,这说明人们对胶体量子点激光器基础物理的理解以及对关键制备技术的掌握仍有欠缺。基于此,笔者对胶体量子点激光器在近年来的工作进展进行了梳理,并提出了胶体量子点激光领域所面临的挑战,以及克服这些挑战的研究思路。最后,对胶体量子点激光器的未来前景和潜在应用进行了展望。

多层高温作业防护服的导热模型及设计算法

针对高温作业防护服的设计问题,建立了基于傅里叶定律的“外界环境—材料层—空气层—人体皮肤”的非稳态导热模型,给出了适当的初始条件和边界条件,并采用有限差分格式进行离散求解,计算出了高温作业防护服在给定的工作环境条件下,温度的空间分布和时间变化情况。现有的实验数据验证了该模型的有效性。在此基础上,根据二分法完成了热防护服的最优厚度设计,为高温作业防护服的设计提供了合理建议。

分子基导电聚合物吸波材料:进展与未来挑战

随着科技的发展,电磁辐射泄漏引起的电磁污染问题日趋严峻.电磁污染不仅会影响电子设备的功能,而且会对人体健康产生不良的影响.为解决这一问题,研发具有各种新颖结构的电磁波吸收材料具有重要的意义.分子基导电吸波材料因其独特的物理化学特性展现出良好的吸波潜能,吸引了研究者的广泛兴趣.本文综述了近年来有关分子基导电吸波材料的相关研究成果.首先,介绍了分子基导电吸波材料的吸波原理.然后,聚焦分子基导电吸波材料中的三大类材料,即导电高分子聚合物、导电共轭聚合物和导电金属-有机配合物吸波材料,讨论了其结构设计调控策略和吸波损耗机制.此外,本文还介绍了典型的制备分子基导电吸波材料的方法.最后,结合面向前沿的吸波材料的需求,指出了分子基导电吸波材料未来研究亟待解决的挑战.

27MnB5钢连铸坯中硼元素分布

利用三维原子探针技术系统研究了27MnB5钢连铸坯边缘、宽度1/4处和宽度中心处的硼元素分布行为。结果表明,钢连铸坯组织由先共析铁素体和珠光体组成。在铁素体内部存在纳米尺寸的片状渗碳体和富钛、碳的纳米析出相。在连铸坯不同位置,硼元素都只存在于原始奥氏体晶界及其附近的渗碳体中。在富钛、碳的纳米析出相和铁素体基体中均没有硼元素存在。在冷却速度较慢的铸坯中心处以及1/4处,硼主要分布在原始奥氏体晶界附近的渗碳体中。在冷却速度较快的边缘处,硼在原奥氏体晶界上出现明显偏聚,且晶界附近渗碳体中偏聚量也明显上升。这表明冷却速度是控制连铸坯硼元素分布行为的主要因素。

破解非晶结构之谜:连接非晶态和晶态的中程序结构单元

非晶态结构本质一直是凝聚态物理和材料科学中最有趣和最基本的问题之一。非晶合金因其简单的金属键结合及密堆积结构而成为研究非晶物理的理想材料模型。研究发现,非晶中存在着不同尺度的局域有序结构,其中5~20埃米尺度范围对应中程序。近来研究揭示其在非晶合金的相变和形变过程中发挥了越来越关键的作用。现有的理论或者实验结果难以确定非晶态材料与其对应的晶态材料间是否存在中程或更大尺度范围的结构联系,同时现有的表征手段难以精确解析其短程到中程尺度有序结构,导致中程序结构解析问题十分复杂。最近在经典大块非晶合金体系钯-镍-磷中通过对一种独特的亚稳立方中间相进行解析,发现了一种桥接非晶态与晶态的手性中程序结构基元六元三帽三棱柱(6M-TTP)。该结构的短程序团簇以一种奇特的手性结构构成约12.5埃米的中程序结构基元,其在铸态为长程无序堆积,而在一定温度可以转变成有序堆积的亚稳立方相。中程序结构的捕获和解析为揭示非晶态结构本质提供了新的结构模型,并且对非晶合金亚稳态中间相的析出动力学规律提出了新的解释。这些发现将有助于阐明非晶合金在中程序以及更大尺度上的结构排列,为解析非晶态的结构本质提供新的思路。

Pd-Si金属玻璃液-液相变过程的短程-中程序结构演变规律

液-液相变(liquid-liquid phase transition,LLPT)通常发生在多组元金属玻璃超过冷液相区。由于二元合金体系玻璃形成能力有限,LLPT易受结晶干扰,所以二元金属玻璃LLPT的研究鲜有报道。为了揭示二元金属玻璃的液-液相变机制,本工作通过原位同步辐射X射线和透射电子显微镜(TEM)研究了Pd_(82)Si_(18)金属玻璃在超过冷液相区的相变问题。研究发现,在等温退火的初始阶段发生了LLPT,散射结果表明LLPT会降低过冷液体密度,而且使原子结构的关联长度减小。对分布函数结果显示在LLPT过程中,中程尺度上类似于fcc结构的原子-原子连接得到了增强,但短程尺度结构则变得更加无序。TEM结果进一步表明,在LLPT过程中存在纳米尺度的结构不均匀性,印证了LLPT过程的两相共存状态。研究结果为二元合金超过冷液体发生LLPT提供了新的证据,也为揭示金属玻璃中局域结构演变和相变过程提供了新模型。

纳米非晶及其在生物医学中的应用

晶态合金在人类发展史上占据了数千年的历史,不过近年来,非晶合金由于具有更高的强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性和生物兼容性,在生物医学工程领域展现出更广阔的应用前景。然而,由于非晶合金处于亚稳态,热稳定性较差,而纳米结构的引入可以通过原子弛豫降低界面自由能,增强非晶材料的热稳定性,同时可以提高表面与细胞的有效接触面积,增强其生物相容性。因此,纳米结构与非晶材料的结合是解决块体非晶合金(BMG)应用局限性的一种有效方法。综述了BMG和纳米非晶(NG)的特点及其在生物医学中的应用,介绍了NG的优越性能以及主要制备方法,并将合金、BMG和NG在生物医学中的应用做了简单比较,展示了NG在生物医学一些特别领域的独特应用和光明前景。此外,就NG目前遇到的困难挑战和未来发展方向进行了展望。

具有异常放热现象的Fe-Nb-B-Y非晶合金燃烧机理

通过同步辐射原位高能X射线衍射,结合差式扫描量热、热重分析、X射线光电子能谱等检测手段,对具有异常放热现象的铁基非晶合金条带的燃烧机理进行了系统研究。结果表明,相比不具有异常放热现象、无法自蔓延燃烧的Fe-Nb-B-Y非晶合金成分,具有异常放热现象的(Fe_(0.72)B_(0.24)Nb_(0.04))_(95.5)Y_(4.5)非晶条带由于快速晶化放热过程的催化,能够实现低着火点及自蔓延燃烧。与液-液相变相关联的异常放热现象诱导了升温过程中的快速晶化,并导致高温下的多步氧化反应。同时液-液相变导致高温氧化阶段的激活能降低,从而降低反应能垒,促进高温下的氧化反应。研究表明异常放热现象及其关联的液-液相变对铁基非晶合金的燃烧有"诱导活化"作用。

镍基合金表面激光熔覆MoSiNi-SiC复合涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在镍基合金表面制备了SiC增韧增强的硅化钼复合涂层,研究SiC含量对涂层的裂纹与气孔的形成、组织结构特征、物相组成及硬度、高温摩擦磨损和高温抗氧化性能的影响。结果表明,随着混合粉末中SiC含量的增加,涂层的显微硬度值逐渐增大,高温摩擦磨损性能和高温氧化性能增强,但过高的SiC加入量会使熔覆层的气孔和裂纹倾向明显增大。在SiC含量最高为15%时,涂层无明显成形缺陷,熔覆层组织主要由γ-Ni、Mo_(2)Ni_(3)Si、MoSi_(2)及SiC等相组成,显微硬度值可达814 HV,是基体的5.4倍。

退火处理对铜导线晶界特征分布及导电性能的影响

对拉拔法制备的工业纯铜导线进行不同参数下的退火处理,并采用电子背散射衍射(EBSD)技术对退火前后样品的晶界特征分布(GBCD)进行了测试。结果表明:退火处理后,铜导线导电率和特殊晶界比例均有一定的提高,导电率随Σ3晶界比例增大而提高,而晶粒尺寸对导电率没有明显的影响。550℃退火15 min时,特殊晶界比例达到最高值57.59%,Σ3晶界比例达到最高值49.80%,导电率可达59.29%IACS,是退火前的2.56倍。