BioMGE——一个用于采集和分析生物医用材料和多组学数据的数据库

随着机器学习技术的发展,生物医用材料的科学研究也逐渐走向数据驱动,利用生物测序技术来测试生物医用材料的生物功能,需要对生物医用材料进行进一步优化.因此,一个开放、共享的基础设施来存储来自不同研究领域的异构科学数据是多学科交叉联合分析的基石.本文介绍了BioMGE,一个基于灵活的自定义平台NMDMS(国家材料数据管理与服务平台)实现的数据库建设案例,用于收集生物医用材料和多组学测序数据.NMDMS的动态容器框架允许用户定义个性化的数据提交模式,存储来自生物医用材料和多组学研究领域的数据.自2019年以来,BioMGE已收集了1547100个生物医用材料和多组学数据集.BioMGE提供了数据导出接口,方便用户直接导出数据以进行数据分析.以组学数据可视化为例,提供BioMGE-viewer模块以实现对生物染色质结构数据从一维到三维的数据可视化.该数据库可为其他跨领域研究的数据共享提供了新的思路和平台.

材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心的建设

清华大学材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心开展了高危、高成本、极端条件下的材料制备、分析及加工的虚拟仿真实验教学,建设了安全可靠、绿色节约、可视化的虚拟仿真实验教学平台。中心以国际一流的科研项目和学科优势为依托,形成科教结合、虚实结合的实验教学特色,在精品课程建设、师资队伍建设、实验教学特色、实验教学成果等方面取得了丰硕成果。

原位合成MoSi_2/SiC复合材料的组织缺陷

ＴＥＭ和ＨＲＥＭ研究表明，原位合成ＭｏＳｉ２基复合材料的组织中，基体ＭｏＳｉ２中存在较 多的位错，而且尤以ＭｏＳｉ２与ＳｉＣ的界面处位错最为集中，ＳｉＣ颗粒的内部缺陷的主要形式为孪 晶和层错．纳米力学探针分析表明，ＭｏＳｉ２／ＳｉＣ界面附近存在明显的硬度梯度，在材料制备冷却 过程中，因ＭｏＳｉ２基体与ＳｉＣ颗粒之间的热膨胀系数（ＣＴＥ）的差别而导致的其中的残余热应力 是造成上述组织特征的原因．

柔性石墨材料和膨胀石墨材料的现状及发展趋势

柔性石墨与膨胀石墨都是纯碳材料，因结构不同，各自具有优异的特性和不同的应用领域。本文简要介绍了这两种材料的应用现状，并展望了它们的发展前景。

纳米Al_2O_3包覆LiFePO_4/C正极材料的结构和电化学性能(英文)

主要研究了纳米氧化铝包覆对LiFePO4/C复合正极材料结构和电化学特性的影响。采用溶胶凝胶方法把纳米氧化铝包覆在商业LiFePO4/C颗粒表面。研究了Al2O3包覆层的量对LiFePO4电极在室温和高温充放电性能的影响。结果显示:2wt%Al2O3包覆层能有效增加电池的循环容量,能延缓电池在高温条件下充放电的容量衰减,减小电极的界面阻抗。这归因于氧化铝包覆层对磷酸铁锂晶粒的表面起保护作用,减少电解液对磷酸铁锂晶粒表面的腐蚀,从而改善循环过程中磷酸铁锂的表面结构的完整和稳定,确保锂离子扩散通道的畅通。

锂离子电池负极用纤维状炭材料

纤维状炭材料有各种尺度和形貌,由于成本和性能缺乏竞争力,制约其在锂离子电池负极材料中的应用。随着纳米技术的发展,一些改性后的新型炭纤维表现出良好的负极材料性能。文章综述了近年各种纤维状炭材料用作锂离子电池负极材料的国内外研究进展。依据纤维状炭材料的结构、性能及其研究思路,分别归纳了石墨纤维、炭纤维及具有各种微观结构的炭纳米纤维作为负极材料的电化学性能及应用前景。结果表明,纤维状炭材料作为锂离子电池负极材料的研究,经历了从石墨化炭纤维到非石墨化炭纤维,从微米级直径到纳米级直径,从注重研究工艺参数到注重研究和设计微观结构的过程。从提高容量和倍率性能的潜力及成本和可工业化角度考虑,纤维状炭材料极有可能是未来炭负极材料的重要选择。

原位合成MoSi_2-SiC复合材料的室温增韧

原位合成 ＭＯＳｉ２－ＳｉＣ复合材料的断裂韧性明显高于单一ＭｏＳｉ２的断裂韧性.组织结构的ＴＥＭ与ＨＲＥＭ研究结果表明：原位合成 ＭｏＳｉ２／ＳｉＣ界面为直接的原子结合，无ＳｉＯ２非晶层存在结合对该复合材料的ＫＩｃ断口形貌及压痕裂纹连续扩展路径的观察分析表明，其室温增韧机制为 ＭｏＳｉ２－ＳｉＣ界面间较高的结合力、ＭｏＳｉ２基体晶粒细化及裂纹偏转和桥接．

湿热舒适与卫生保健复合材料的结构设计及在纺织领域的应用

对湿热舒适(吸湿快干、智能化透湿、智能化调温)和卫生保健(抗菌)复合功能材料进行了结构设计,并介绍了此类复合材料在纺织领域的应用。

先进材料多维多尺度高通量表征技术

1项目基本情况项目名称：先进材料多维多尺度高通量表征技术项目类型：国家重点研发计划项目编号：2016YFB0700400项目负责人：黄晓旭教授项目牵头单位：重庆大学项目参与单位：清华大学、中国科学院上海应用物理研究所、上海大学、西安交通大学、苏州热工研究院有限公司、中国工程物理研究院材料研究所和清华大学深圳研究生院。

羟基磷灰石复合骨组织工程支架的研究进展

近年来,以生物活性陶瓷、聚合物等材料为基础复合而成的人工骨骼材料得到了广泛的研究并取得了巨大的进展。纳米羟基磷灰石(nano Hydroxyapatite,n HA)因其具有良好的生物相容性和生物活性,被大量应用于骨组织的移植与修复,但由于现有工艺制备的磷灰石本身力学性能不够完美,进而限制了其应用的广泛性,因此,制备综合性能优越的纳米羟基磷灰石/聚合物复合生物材料是当今骨组织工程中研究的热点。在此,就纳米羟基磷灰石与壳聚糖、胶原、聚乳酸等高分子材料复合而成的新型骨移植替代材料的合成方法、力学性能和生物相容性进行简单的介绍。

结构稳定的高质量荧光材料CaAl_4O_7:Tb^(3+),Ce^(3+)

在本文中制作了CaAl4 O7:Tb3+,Ce3+新荧光材料。烧结温度为 130 0℃ ,烧结环境为N2 + 5 %H2还原气。TEM实验结果表明样品的粒度小于 1μm。X 射线和HRTEM实验证实 ,样品的晶格点阵十分规则 ,而且没有发现掺杂和助溶剂对基质结构的影响 ,表现出十分好的材料质量。光学实验观测到对应于Tb3+离子的 5D4 到7FJ(J=6 ,5 ,4,3) 的跃迁发射峰在 485 ,5 45 ,5 90和 6 2 0nm。CaAl4 O7:Tb3+,Ce3 +降低了基质结构的不确定性 ,同时保持了Tb3+发光中心的特性。

AA6061-31%B_4C复合材料的制备与表征（英文）

开发一种高效液态搅拌铸工艺制备AA6061-31%B_4C复合材料。研究该工艺的关键参数,并对复合材料的显微组织和力学性能进行表征。结果表明,真空搅拌/浇铸、B_4C/Mg加料方式和铸锭冷却是AA6061-31%B_4C复合材料成功制备的关键参数。化学腐蚀检测结果证实复合材料中含有设计含量的B_4C;X射线荧光检测表明,复合材料基体中Mg和Si含量符合工业标准;扫描电镜和X射线衍射结果表明,B_4C颗粒均匀分布在基体中,颗粒之间为时效析出的Mg2Si相;拉伸结果表明,AA6061-31%B_4C复合材料的抗拉强度为340 MPa,比AA1100-31%B_4C复合材料的抗拉强度提高了112.5%,这归因于基体铝合金强度的大幅提高。

陶瓷电介质储能材料研究进展

为了更好地推动高储能密度和高效率无铅陶瓷介质电容器的研究与发展,本文综合介绍了陶瓷电介质储能材料的储能原理及分类,比较分析了近年来线性电介质、铁电体、弛豫铁电体和反铁电体储能材料的研究进展,主要研究体系和性能优劣。总结了陶瓷储能材料目前面临的挑战以及改善其储能性能的策略,展望了其未来在5G通信、新能源汽车、消费电子等工业应用中的发展及小型化、高耐电压性、高可靠性的技术发展趋势。

基于大气压低温等离子射流处理的材料亲水性实验教学研究

通过大气压下低温等离子体射流对材料表面进行处理,可以极大地提高材料表面的亲水性。该方法有别于传统的共混、表面接枝和界面聚合等方法对膜材料亲水性改性,利用悬浮电极射流源产生的等离子体化学活性强、气体温度低,而且操作简单、成本低廉。通过水接触角测量仪测量射流处理前后材料表面的水接触角,从而表征材料表面亲水性改性。该实验可以吸引学生的注意力,帮助学生加深了解材料及物理等交叉学科基本知识,培养学生运用材料物理基础理论知识和实验技能进行材料研究开发的基本能力,可为中国大学材料及物理相关专业的本科实验教学提供参考和启示。

纳米技术在镁质耐火材料中应用的研究进展

利用纳米技术制备复相镁质耐火材料,不仅可以缓解高温工业对高性能镁质材料的需求,而且又能实现镁质耐火材料的轻质化和多功能化,进而达到提高产品附加值的目的.因此,利用纳米技术制备复相镁质耐火材料具有较高的研究意义.从镁质耐火材料损毁机制的角度,综述了近年来国内外纳米技术在低碳镁碳质、镁钙质、镁铝质耐火材料中的研究现状和进展,并且分析了纳米技术在镁质耐火材料中的作用机理,最后指出了纳米技术在镁质耐火材料中应用所面临的挑战和发展方向.

新型无机二维材料在气体分离膜领域的研究进展

气体膜分离技术是过滤与分离工业的重要技术之一,相比于传统分离技术更加高效、节能、环保。新型无机二维材料在分离膜领域的应用,有望同时实现高选择性和高渗透率,突破商业聚合物膜渗透率和选择性相互制约的瓶颈,极大地促进高性能分离膜的发展。本文简述了膜的气体分离机制,综述了石墨烯基、过渡金属硫族化物(TMDs)和二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene)等新型无机二维材料近年来在气体分离膜领域的研究进展,包括其设计、制造和应用,探讨了不同材料分离膜的特点、面临的挑战和发展前景。此外,本文对其他新兴二维材料——层状双氢氧化物(LDHs)、六方氮化硼(h-BN)、云母纳米片等的分离膜研究也进行了概述。最后,对新型无机二维材料在气体分离膜领域的研究方向及面临的挑战作出了评价。

锌离子电池正极纳米片材料制备和电化学性能研究

锌离子电池是一种环保、廉价、安全的新型电池,它的电化学行为是正极二氧化锰通过锰的价态转换来存储二价锌离子。二氧化锰作为锌离子电池的正极材料,由于其比表面积大、导电性差等特点导致其容量并不能充分发挥。采用自反应反胶束法制备的二维超薄二氧化锰(Mn O2)纳米片作为一种储存锌离子的材料,从整体上提高锌离子电池的容量。以二维超薄二氧化锰(Mn O2)纳米片为正极的锌离子电池,当电流密度为0.1 A/g时,最高容量达到484.2 m A·h/g,接近锌离子电池的最大理论容量616 m A·h/g;当电流密度为5 A/g时,电池循环两百圈后的容量保持率也有80%,表现了很好的循环性能。

层板复合材料动态断裂韧性测试的SHPB技术研究

为测试层板复合材料的断裂韧性,对传统的Hopkinson压杆测试系统进行了改进,建立了应力波载荷作用下材料动态断裂韧性的测试方法.该方法采用三点弯曲试样进行动态断裂试验,应用动态断裂韧性测试系统ANSYSED5 4确定动态应力强度因子的响应曲线,进而测试材料动态断裂韧性.对层板复合材料试验结果的分析表明,设计的测试装置有效,建立的测试方法是对层板复合材料断裂韧性测试的有益尝试,有较大的参考价值.

铌掺杂锌离子电池正极材料的制备及电化学性能研究

以高锰酸钾和乙酸锰为原料,在利用液相共沉淀法合成二氧化锰的过程中加入草酸铌溶液来合成掺有Nb的二氧化锰。通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对合成的二氧化锰进行表征,发现掺杂Nb能够使粉末颗粒的粒径变小,但不改变材料的结构。通过将粉末材料制成锌离子电池的正极材料并组装扣式电池进行电化学测试,发现掺杂Nb离子能够提高锌离子电池的容量,在1 A/g的电池密度下掺杂Nb离子的电池放电比容量最高达到165.3 mA·h/g,相同条件下未掺杂Nb的电池放电比容量最高为146.6 mA·h/g,并且掺杂后电池的倍率性能和循环稳定性都比较优异。

锌离子电池正极材料V2O5的储能机理和容量衰减原因

采用水热法结合热处理制备了具有高结晶性的V2O5,利用X射线衍射仪、球差校正扫描透射电子显微镜和扫描电子显微镜对V2O5的物相和形貌进行了表征,发现制备的V2O5择优取向生长并且具有良好的结晶性.电化学测试结果表明,以V2O5为正极材料的电池在电流密度为0.5 A/g下首次放电比容量约为340 mA·h/g.在电流密度为5 A/g下电池的首次放电比容量为170 mA·h/g,并且循环100次后衰减为50 mA·h/g.对不同放电态的V2O5正极材料的物相进行了分析,得出了V2O5正极材料在充放电过程中发生了锌离子和质子共嵌入(脱出)的反应机理;V2O5正极材料在充放电过程中发生的非晶化和副产物碱式硫酸锌的生成是导致以V2O5作为水系锌离子电池正极材料的电池系统发生容量衰减的主要原因.