强激光与粒子束
2024, 36(2): 025017
强激光与粒子束
2024, 36(2): 025018
江苏苏博特新材料股份有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室,南京 211103
聚羧酸减水剂(PCE)为改善碱激发矿渣(AAS)胶凝材料的分散性能和工作性能提供了新途径。本文综述了PCE的分子结构和溶解度对AAS浆体分散性能和工作性能的影响,以及PCE对AAS的作用机制。马来酸酐合成的烯丙基聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂(APEG PCE)结合钙离子能力比丙烯酸合成的APEG PCE强,分散性能更具有优势; 甲基烯丙醇聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂(HPEG PCE)酸醚比7,侧链长度7个环氧乙烷(EO)且具有更多的AAA(A=丙烯酸)和AAE(A=丙烯酸,E=甲基烯丙醇聚氧乙烯醚)的分子结构序列,对提高AAS浆体的流动度和工作性能有利; PCE 在AAS浆体中的溶解度和分散性能没有相关性。最后提出当前PCE在AAS胶凝材料中存在的问题和今后研究的方向,可推动建筑行业的绿色低碳化发展。
聚羧酸减水剂 分子结构 碱激发矿渣 溶解度 分散性能 工作性能 polycarboxylate superplasticizer molecular structure alkali-activated slag solubility dispersity workability
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
3 3.上海交通大学 医学院附属仁济医院, 上海市肿瘤研究所 癌基因与相关基因国家重点实验室, 上海 200032
4 4.上海市疾病预防控制中心, 上海 200336
新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)疫情大流行引起全球对此重大突发公共卫生事件的高度关注。新型冠状病毒(SARS-CoV-2)经过多次突变, 出现传染速度加快、免疫逃逸、隐匿性传播等特性, 令防控形势至今仍异常严峻。对患者的早发现、早隔离仍然是目前最有效的防控措施。因此, 迫切需要快速、高灵敏的检测手段来甄别此病毒, 以便及早识别感染者。本文简要介绍了SARS-CoV-2的一般特征, 并针对核酸、抗体、抗原及病原体作为检测靶标的不同检测手段及最新进展进行分类概述; 对一些光学、电学、磁学以及可视化的新型纳米传感器在SARS-CoV-2检测技术上的应用进行了分析。鉴于纳米技术的应用在提高检测灵敏度、特异性以及准确率上具有优势, 本文详细介绍了新型纳米传感器在SARS-CoV-2检测中的研究进展, 包括表面增强拉曼基生物传感器、电化学生物传感器、磁纳米生物传感器以及比色生物传感器等, 并探讨了纳米材料在新型生物传感器构建中的作用和挑战, 为纳米材料研究人员开发各种类型的冠状病毒传感技术提供思路。
SARS-CoV-2 检测方法 核酸 抗体 抗原 纳米材料 生物传感器 综述 SARS-CoV-2 detection method nucleic acid antibody antigen nanomaterial biosensor review
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
近年来, 我国科研人员在材料生物传感技术的合理设计、制备、功能化修饰、理化机理探索以及生物医用等方面做出了许多代表性工作。为集中展示我国科学家在生物医学检测领域的最新研究成果, 激发社会各界对生物材料及传感新技术的广泛兴趣, 本人应《无机材料学报》编辑部邀请担任特邀编辑, 组约稿件出版 “抗疫生物材料”专栏。本专栏收录了病毒、细菌、癌细胞检测和诊断相关的最新综述文章和研究论文, 涉及用于新冠病毒检测的新型生物传感技术(电化学传感器、SERS生物传感器、SPR生物传感器等), 荧光检测技术、抗菌纳米酶技术等。希望通过本专栏的一得之见, 促进来自多个领域、具有不同学科背景的研究人员合作, 共同推动生物医学检测这一领域的发展, 以期创新、发展临床医学对各种疾病的诊断和治疗方式, 更好地造福人类健康。
1 中国科学院宁波材料技术与工程研究所,浙江 宁波 315201
2 宁波大学机械工程与力学学院,浙江 宁波 315211
3 浙江省航空发动机极端制造技术研究重点实验室,浙江 宁波 315201
针对Ti?6Al?4V钛合金深窄槽等结构的高效、精密、绿色加工难题,本团队利用同步纳秒激光辅助电解钛合金加工方法,综合利用激光加工效率高、局部温升、可直接去除表面钝化层以及电解加工表面质量好等优势,实现了钛合金材料的高效定域去除。研究了关键工艺参数(电解电压、激光功率、进给速度)对钛合金深窄槽加工精度和槽底面粗糙度的影响规律,验证了采用常温钝性盐溶液和较低的电解电压实现钛合金高效精密加工的可行性。研究结果表明:在电解电压为20 V、激光功率为3~5 W、进给速度为1.8 mm/min的参数下,可以实现钛合金的高效率、低表面粗糙度加工。本文提出了激光功率梯度变化(5 W→3 W)的钛合金三维结构高精密加工方法,并采用该方法在Ti?6Al?4V钛合金工件上实现了矩形台和深窄槽三维结构的加工。
激光技术 激光辅助电解加工 钛合金 深窄槽 表面质量 加工精度
1 南开大学现代光学研究所,天津 300350
2 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室,天津 300350
3 天津市人民医院,天津 300121
4 之江实验室智能感知研究院,浙江 杭州 310013
提出了一种利用循环生成对抗网络实现由大视场、低分辨率染色图像生成与之相匹配的高分辨率虚拟染色图像的方法,在完成了对细胞虚拟染色的同时,解决了传统光学显微镜的大视场与高分辨率两个目标无法同时满足的问题。首先,进行了理论验证,通过对选定图像的分辨率分级缩放模拟实际分辨率变化,训练对应的算法模型并与真实图像相比较,结果在主观与客观上均符合设想预期。在完成理论验证的基础上,分别进行了由10倍、4倍低分辨率真实染色图像生成25倍高分辨率虚拟染色图像的实验。通过主观视觉与客观评价指标进行评价,得到结构相似性、峰值信噪比和归一化均方根误差三个指标的具体数据。结果显示,通过循环生成对抗网络生成的虚拟染色图像与真实染色图像间的相似度较高,虚拟生成效果很好。
显微 光学显微镜 大视场 高分辨率 循环生成对抗网络 虚拟染色 细胞
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北 武汉 430071
2 上海卫星工程研究所,上海 201109
3 中国科学院大学,北京 100049
脉冲激光由于具有峰值功率高、脉冲宽度窄等特点,在激光致声、激光焊接等领域中得到了广泛应用。使用特殊波形的脉冲激光,可获得比单脉冲高斯激光更加优异的应用效果,因此脉冲激光波形调节方法具有重要的应用价值。针对这一需求,提出并实验验证了一种基于分光延时的脉冲激光波形调节方法。首先对脉冲激光分光延时叠加原理进行了理论分析,设计出基于两次分光的四脉冲分光延时叠加光路,确定了产生矩形、三角形、驼峰形和双峰形脉冲激光所需的分光比与延时。然后搭建了一套基于Nd∶YAG脉冲激光器的二倍频532 nm激光的四脉冲分光延时叠加实验装置,成功获得了矩形、三角形、驼峰形和双峰形等特殊波形的脉冲激光。
激光光学 脉冲激光 激光波形可调 分光片
青岛理工大学机械与汽车工程学院激光绿色智能制造技术重点实验室,山东 青岛 266520
针对42CrMo材质舰船艉轴等海工装备在高盐、潮湿、重载环境下的表面腐蚀、磨损问题,本团队利用激光熔覆技术在42CrMo基体表面制备FeCoNiCrNb0.5Mo0.25高熵合金熔覆层,探究了FeCoNiCrNb0.5Mo0.25高熵合金激光熔覆层在不同激光功率下的组织共晶化及其对耐磨性与耐蚀性的强化机理。研究结果表明:FeCoNiCrNb0.5Mo0.25高熵合金激光熔覆层呈现由FCC相和Laves相组成的不完全共晶组织形态;适当提高激光功率可以促进组织的共晶化,特别是当激光功率为1400 W时,高熵合金熔覆层中部呈现为层状间距约为86 nm的纳米共晶组织;过高的激光功率导致基体中的Fe元素对高熵合金熔覆层的稀释作用增强,减弱了Mo和Nb对组织共晶化的促进作用;激光熔覆功率的增加会增强基体元素对熔覆层的稀释作用,降低熔覆层的平均硬度,当激光熔覆功率为1200 W时熔覆层具有最高的显微硬度665.8 HV1.0(约为基体的2.34倍);与基体相比,FeCoNiCrNb0.5Mo0.25高熵合金熔覆层具有良好耐磨性与耐蚀性,激光功率为1400 W时层状交替排列的共晶组织和氧化物薄膜使得熔覆层的耐磨性显著增强,磨损率为0.079 mm3·N-1·m-1;当激光功率为1300 W时,熔覆层具有最低的自腐蚀电流密度1.716×10-6 A·cm-2。FeCoNiCrNb0.5Mo0.25高熵合金激光熔覆层的腐蚀机理为FCC相优先腐蚀,共晶组织的存在在一定程度上降低了熔覆层的耐蚀性;具有良好共晶组织的熔覆层(1400 W)的耐蚀性相对有所降低,自腐蚀电流密度为4.332×10-6 A·cm-2。
激光技术 激光熔覆 高熵合金 激光功率 共晶组织