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2025
06-11

什么是氫脆？
氫脆（HydrogenEmbrittlement）是一種材料失效現(xiàn)象，指的是金屬材料（尤其是高強度鋼、鈦合金等）在應(yīng)力和氫的共同作用下，其塑性和韌性顯著下降，從而導(dǎo)致脆性斷裂的現(xiàn)象。簡單來說，就是金屬“吸”了氫之后，變得又“脆”又“弱”，在遠低于正常斷裂強度的應(yīng)力下就可能突然發(fā)生斷裂，而且常常沒有明顯的塑性變形先兆，危險性很高。以下是氫脆的關(guān)鍵點：核心機制：氫原子非常小，能夠滲透進入金屬的晶格內(nèi)部。在應(yīng)力（外加應(yīng)力或殘余應(yīng)力）的作用下，氫原子會遷移并聚集在金屬內(nèi)部的微觀缺陷處（如晶界、位錯、夾雜
2025
06-11

水凝膠特性及應(yīng)用
水凝膠是一類具有交聯(lián)親水網(wǎng)絡(luò)和高含水量的仿生、仿生和生物功能材料。水凝膠的化學(xué)、結(jié)構(gòu)和功能可以被操縱以用于潛在的應(yīng)用，例如藥物輸送、形狀變形、形狀記憶、軟執(zhí)行器、傳感器、人造肌肉、軟機器人和組織工程（僅舉幾例）。這些令人著迷的材料越來越引起了許多研究人員的興趣，導(dǎo)致有關(guān)水凝膠的論文數(shù)量激增。大多數(shù)傳統(tǒng)水凝膠由于網(wǎng)絡(luò)和交聯(lián)分布不均勻而較弱。由于缺乏能量耗散機制，它們在機械負載下變得脆弱易碎。長期以來，人們需要設(shè)計增韌和能量耗散機制來提高水凝膠的強度、韌性和抗疲勞性。例如，通過摻入不同的官能團或生物
2025
06-11

水凝膠，最新Nature Chemistry！
異質(zhì)水凝膠可控液-液相分離及其隨后的定向相變特性對于細胞外基質(zhì)(ECM)的凝聚介導(dǎo)組裝至關(guān)重要。這種時空可控的ECM組裝可用于開發(fā)基于凝聚層的聚合物組裝策略，以生成能夠模擬ECM復(fù)雜結(jié)構(gòu)和生物物理特征的仿生材料。受原彈性蛋白結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，華南理工大學(xué)邊黎明教授、趙鵬超教授以及香港中文大學(xué)王一教授開發(fā)了一個由交替排列的疏水基團和共價交聯(lián)結(jié)構(gòu)域組成的設(shè)計極簡模型。通過提高疏水基團的價態(tài)并增強其相互作用強度，他們可以控制組裝程度以增強相分離特性，從而模擬原彈性蛋白的細胞外凝聚過程，包括液滴形成、聚結(jié)和成
2025
06-09

水凝膠機械性能測試：壓縮、拉伸、斷裂、剝離！
生物醫(yī)用水凝膠作為現(xiàn)代生物醫(yī)用材料的重要類別之一，其在使用前必然要經(jīng)過嚴(yán)格的性能評估檢測。通常，水凝膠的性能檢驗內(nèi)容一般包含物理特性、化學(xué)特性、生物特性等。其中，作為材料的基本性質(zhì)之一，力學(xué)性能是水凝膠作為材料使用的一項重要指標(biāo)。本期，EFL將帶大家了解水凝膠力學(xué)性能相關(guān)測試方法（拉伸、壓縮等）的簡要原理及用途，讓非相關(guān)專業(yè)研究人員能更好地理解和應(yīng)用這些測試方法。01壓縮測試用于確定材料在施加斷裂載荷下的性能，通過使用壓盤或通用測試機上的專用工裝對試樣（一般為長方體或圓柱幾何體）施加壓縮壓力得到
2025
06-05

水凝膠綜述
1.水凝膠的基礎(chǔ)特性與調(diào)控機制定義與結(jié)構(gòu)：水凝膠是由親水性聚合物通過共價交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠吸收并保持大量水分（5%-90%）。其核心性能由平衡含水量（EWC）、水狀態(tài)和交聯(lián)密度決定。EWC的計算公式為：EWC=溶脹凝膠總質(zhì)量/溶脹凝膠中水的質(zhì)量×100%自由水（可凍結(jié)）和結(jié)合水（與聚合物氫鍵結(jié)合）的比例通過差示掃描量熱法（DSC）分析，直接影響材料的滲透性和血栓形成風(fēng)險。生物相容性機制：水凝膠的高含水量（40%）使其表面接近生物組織的親水性，減少蛋白質(zhì)吸附和免疫排斥反應(yīng)。此外，水凝膠的
2025
06-04

CoCrFeNi高熵合金在準(zhǔn)靜態(tài)單軸拉伸條件下的載荷-位移及真實應(yīng)力-應(yīng)變特性
研究背景高熵合金性能優(yōu)異，但目前研究多基于單軸應(yīng)力狀態(tài)，無法準(zhǔn)確反映其在復(fù)雜應(yīng)力下的真實力學(xué)行為。CoCrFeNi高熵合金的雙軸力學(xué)性能研究幾乎是空白。因此，開展其準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)雙軸拉伸試驗，對揭示其復(fù)雜應(yīng)力下的力學(xué)性能具有重要意義。西北工業(yè)大學(xué)團隊發(fā)表文章，研究了高熵合金在動態(tài)和比例加載下的雙軸拉伸行為。研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)變率和應(yīng)力狀態(tài)對其力學(xué)性能有顯著影響研究人員準(zhǔn)靜態(tài)單軸試驗件設(shè)計依據(jù)國標(biāo)GB/T228.1-2021《金屬材料拉伸試驗第1部分:室溫試驗方法》，動態(tài)單軸試驗件設(shè)計依據(jù)GB-T30069
2025
05-29

清華先進材料實驗室攻克鎳基單晶高溫合金蠕變碳化物跨尺度原位解析難題
研究背景鎳基高溫合金在各種環(huán)境下的性能表現(xiàn)與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，但傳統(tǒng)表征技術(shù)存在明顯局限。例如，單束掃描電子顯微鏡（SEM）難以兼顧高分辨率與大視場成像，導(dǎo)致無法全面統(tǒng)計納米級碳化物的分布特征。多束SEM雖提高了通量，卻無法同時獲取形貌與成分信息，從而限制了研究者對碳化物空間分布、界面行為及動態(tài)演化規(guī)律的深入理解。此外，傳統(tǒng)方法依賴人工標(biāo)注海量圖像數(shù)據(jù)，效率低下且難以精確量化Re元素對碳化物粗化的影響。為此，清華大學(xué)先進材料實驗室開發(fā)了一種創(chuàng)新的單束高通量SEM技術(shù)，結(jié)合改進的深度學(xué)習(xí)模型，實
2025
05-29

裂紋擴展測試的實驗流程及注意事項
實驗流程1.試樣制備：-選擇合適的試樣類型，如緊湊拉伸試樣（CT）、單邊缺口彎曲試樣（SENB）等。-采用線切割加工初始缺口，寬度應(yīng)盡量小，一般≤0.1mm。-若采用高頻疲勞預(yù)裂，應(yīng)控制應(yīng)力強度因子范圍（ΔK）約為0.6KIC，頻率為10~50Hz。2.試驗設(shè)備準(zhǔn)備：-將試樣裝置在試驗機上，確保試樣受載對稱分布。-檢查試驗機的載荷校正情況，靜態(tài)下校正載荷誤差不超過示值的1%，動態(tài)下校正載荷誤差也需符合要求。-確保試驗機帶有準(zhǔn)確的計數(shù)裝置。3.試驗參數(shù)設(shè)置：-根據(jù)試樣和材料的性質(zhì)，設(shè)置循環(huán)加載的參
2025
05-29

有“生命”的材料——自愈合水凝膠
在自然界中，生物體具有自我修復(fù)的能力。例如，當(dāng)我們的皮膚被割傷時，它會自動愈合。而在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，研究人員也希望能創(chuàng)造出具有“自愈”能力的材料，來模擬這一自然過程。自愈合材料，尤其是自愈合水凝膠，正逐漸成為新材料科學(xué)的重要前沿。它不僅能應(yīng)對機械損傷，還能夠恢復(fù)其功能，極大地拓寬了其在醫(yī)療、電子、環(huán)境保護等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。今天我們就來了解一下究竟什么是自愈合水凝膠？它的原理又是怎樣的？??創(chuàng)傷愈合過程（圖片來源：[1]）什么是自愈合水凝膠？水凝膠是一類含有大量水分的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料，它能夠吸水膨脹
2025
05-28

X80鋼管環(huán)焊縫接頭的顯微組織與力學(xué)性能
近年來，中國的長輸管線建設(shè)取得了迅速的發(fā)展，西氣東輸、中亞管線、中俄東線等重大管道工程相繼建設(shè)。長輸管線材料主要采用X70、X80管線鋼，其口徑大、壓力高，因此管道的安全性能尤為重要。長輸管道現(xiàn)在的連接方式是焊接，環(huán)焊縫接頭的性能和質(zhì)量對管道運行期間的穩(wěn)定性和安全性有決定作用。國家管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)DEC-OGP-G-WD-002-2020-1《油氣管道工程線路焊接技術(shù)規(guī)定》對油氣管道的焊接方法、焊接材料、焊接工藝評定，以及現(xiàn)場焊接質(zhì)量進行了規(guī)定，要求對L485（X70）及以上鋼級管道環(huán)焊縫焊接接頭進行C
2025
05-23

凱爾測控試驗機：橡膠裂紋擴展測試的可靠之選
在橡膠材料的性能檢測中，裂紋擴展測試是至關(guān)重要的一環(huán)。它能夠幫助我們深入了解橡膠在不同應(yīng)力條件下的耐久性和穩(wěn)定性，從而為橡膠制品的設(shè)計、生產(chǎn)和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。凱爾測控試驗機以其性能和精準(zhǔn)的測試結(jié)果。高精度測試，還原真實性能凱爾測控試驗機搭載自主研發(fā)的電磁直線電機，直接將電能轉(zhuǎn)化為機械能，頻率可達100Hz，確保了測試過程的高精度和高穩(wěn)定性。在橡膠裂紋擴展測試中，這臺試驗機能夠精確地施加和控制應(yīng)力，實時監(jiān)測裂紋的擴展情況，為研究人員提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。多功能性，滿足多樣化需求該試驗機不僅適用于橡
2025
05-22

有效提高金屬材料高溫拉伸試驗準(zhǔn)確性的方法
高溫拉伸試驗是科學(xué)評價金屬材料高溫力學(xué)性能的一種試驗方法。相比室溫拉伸試驗高溫拉伸試驗增加了溫度控制和測量系統(tǒng)，試驗結(jié)果的影響因素也更加復(fù)雜。對于航空發(fā)動機、壓力容器、核電設(shè)備以及熱力管道等高溫環(huán)境下使用的金屬材料，高溫拉伸性能數(shù)據(jù)是最基礎(chǔ)的考核數(shù)據(jù)。符合《GB/T228.1-2010金屬材料拉伸試驗第1部分:室溫試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)符合《GB/T2039-2012金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)符合《GB/T3075-2008金屬材料疲勞試驗軸向力控制方法》標(biāo)準(zhǔn)配合高溫夾具實現(xiàn)金屬材料高溫拉伸、疲
2025
05-21

動態(tài)力學(xué)性能表征研究
動態(tài)力學(xué)性能表征是材料科學(xué)和工程中的重要研究領(lǐng)域，主要用于分析材料在交變載荷或周期性變形下的力學(xué)行為（如黏彈性、阻尼性能、疲勞特性等）。以下是該研究的主要內(nèi)容、方法和應(yīng)用方向的系統(tǒng)梳理：1.核心研究內(nèi)容動態(tài)力學(xué)響應(yīng)：研究材料在正弦波、脈沖波等動態(tài)載荷下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，包括儲能模量（彈性響應(yīng)）、損耗模量（黏性響應(yīng)）和損耗因子（tanδ）。頻率依賴性：分析材料力學(xué)性能隨頻率的變化（如時溫等效原理）。溫度依賴性：通過動態(tài)力學(xué)熱分析（DMTA）研究玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、次級松弛等。微觀機制關(guān)聯(lián)：建立
2025
05-20

不銹鋼復(fù)合材料的力學(xué)性能和應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
研究背景不銹鋼包層鋼是一種通過冶金結(jié)合技術(shù)（如軋制包覆、爆炸焊接）將不銹鋼（304）與碳鋼（Q235）復(fù)合而成的層狀材料，兼具兩者的優(yōu)勢（如耐腐蝕性、高強度），同時降低合金元素消耗和成本。然而，其力學(xué)性能（如應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)、斷裂機制）及現(xiàn)有本構(gòu)模型的適用性尚未充分研究，制約了其在工程中的應(yīng)用。研究方法1.理論分析：基于層合板力學(xué)模型，推導(dǎo)復(fù)合材料的彈性模量、屈服強度等參數(shù)，驗證混合規(guī)則（MixtureRule）的適用性。2.實驗測試：化學(xué)組成測試：通過光譜儀驗證基材（Q235）與包覆層（304）
2025
05-16

不同性能水泥基材料在沖擊荷載作用下的力學(xué)性能及應(yīng)用研究
刊登期刊：《ConstructionａndBuildingMaterials》——[Volume464],21February2025,140227研究團隊：WuShaokanga,ZhangJunwena,\*,XuYoulinb,SongZhixianga,ZhangYanga,DongXukaia,ZengBanquana,WangShijia,XingChaoruia,BaiXuyanga,ZhangSuilina,LiXiana,XuWeizhenga研究背景與挑戰(zhàn)現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)面臨
2025
05-16

螺栓連接結(jié)構(gòu)的疲勞計算（案例分享）
結(jié)構(gòu)疲勞計算的重要一點，就是將時間引入到了計算結(jié)果中，就是疲勞的計算結(jié)果和時間相連。在ANSYSWorkbench平臺下自帶的疲勞模塊，只能做線性疲勞，即把靜力學(xué)的一個狀態(tài)計算結(jié)果，通過載荷步映射到整個計算時間區(qū)域。第一步--準(zhǔn)備小試樣--做等幅對稱應(yīng)力控制疲勞試第二步--獲取得到材料S-N曲線第三步--調(diào)整S-N曲線--缺口--表面加工--表面處理--尺寸--應(yīng)力集中等第四步對應(yīng)力歷程數(shù)據(jù)進行雨流計數(shù)第五步-對每個循環(huán)計算疲勞損傷-用Miner準(zhǔn)則累計損傷-計算疲勞壽命案例分析實例分析：螺栓連
2025
05-12

金屬材料的斷裂過程表現(xiàn)
金屬材料的斷裂過程表現(xiàn)多種多樣，主要包括韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂等幾種常見形式。韌性斷裂韌性斷裂又稱延性或塑性斷裂，其特征是斷裂前發(fā)生明顯的宏觀塑性變形，斷裂過程中吸收較多能量。例如，中、低強度鋼的光滑圓柱試樣在室溫下的靜拉伸斷口是典型的韌性斷裂，宏觀斷口呈杯錐形，由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個區(qū)域組成。在微觀層面，斷口上布滿了大量的韌窩，這些韌窩形狀各異，大小、深度和分布密度與材料的塑性變形程度以及受力狀態(tài)密切相關(guān)。脆性斷裂脆性斷裂是指材料在破裂時沒有明顯宏觀塑性變形，器壁平均應(yīng)力遠未達到材
2025
05-12

如何通過原位DIC技術(shù)提升疲勞裂紋擴展測試精度？
通過原位DIC技術(shù)提升疲勞裂紋擴展測試精度可以從以下幾個方面入手：實驗準(zhǔn)備階段試樣制備：將待測試材料加工成合適形狀和尺寸的試樣，通常為薄片或小尺寸試樣，以便放入測試設(shè)備中進行觀察。在試樣表面制作高質(zhì)量的隨機散斑圖案，散斑圖案應(yīng)具有良好的對比度和隨機性，以確保DIC分析的準(zhǔn)確性。設(shè)備安裝與調(diào)試：將試樣安裝在疲勞加載裝置上，并確保其位置穩(wěn)定。同時，安裝好DIC系統(tǒng)，包括高速相機等設(shè)備，調(diào)節(jié)好相機的光圈、焦距和光源亮度，使其能夠清晰地拍攝到試樣表面的圖像。實驗過程階段在疲勞裂紋擴展測試中，設(shè)備的安裝與
2025
05-08

髖關(guān)節(jié)疲勞試驗機維護保養(yǎng)實用技巧指南
一、髖關(guān)節(jié)疲勞試驗機日常清潔與檢查外觀與接觸檢查每日啟動前檢查設(shè)備外觀，確認(rèn)按鈕、開關(guān)、接頭插座無松動或錯位，特別注意插頭插座的接觸情況，防止氧化或生銹。使用吸塵器或軟毛刷清理設(shè)備表面及內(nèi)部電氣、機械部分的灰塵，避免積累影響精度。過濾網(wǎng)與管道清潔定期(建議每月一次)清洗過濾網(wǎng)及管道，防止灰塵堵塞導(dǎo)致散熱不良或測試誤差。防塵保護每次使用后，用防塵罩覆蓋設(shè)備，避免灰塵進入系統(tǒng)，延長設(shè)備壽命。二、潤滑與緊固機械潤滑對導(dǎo)軌、絲杠等傳動部件定期加油潤滑(建議每季度一次)，使用設(shè)備制造商推薦的潤滑劑，減少磨
2025
05-07

先進高溫材料（包括金屬間化合物、陶瓷和復(fù)合材料等）的變形和斷裂
先進高溫材料的變形和斷裂是材料科學(xué)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，以下是關(guān)于金屬間化合物、陶瓷和復(fù)合材料在這方面的一些特點：金屬間化合物·變形特點o金屬間化合物具有長程有序的晶體結(jié)構(gòu)，其變形機制與傳統(tǒng)金屬不同。在較低溫度下，主要通過位錯運動來實現(xiàn)變形，但由于其晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，位錯運動的阻力較大，導(dǎo)致其室溫塑性較差。然而，在高溫下，由于熱激活作用，位錯運動能力增強，同時可能出現(xiàn)一些新的變形機制，如晶界滑動等，使其高溫塑性和強度得到一定程度的改善。·斷裂特點o金屬間化合物的斷裂通常呈現(xiàn)出脆性斷裂的特征，這是由

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