1 沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁 沈阳 110136
2 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁 沈阳 110136
3 航空工业沈阳飞机设计研究所，辽宁 沈阳 110035
为进一步提高铝基复合材料的强度与韧性，避免强韧性倒置关系，通过在铝基体中加入不同体积分数与尺寸的钛合金骨架结构，制备出强韧性可调控的仿竹纤维Al-Ti复合结构。研究发现：钛合金强化骨架与铝合金基体界面间发生了扩散反应，形成了致密的冶金结合，界面内析出相为钛铝金属间化合物。与传统铝基复材相比，复合结构铝基复合材料抗压强度高达380~1085 MPa，形成一体化微/宏观“高强-高韧”纤维状复合结构。对微观变形机制进行研究：高强度化合物的析出有效阻止了异质界面内裂纹萌生、扩展。同时高分辨下观察发现，界面内析出的Ti3Al相变形后在晶粒内部形成了有效的变形孪晶，提升了界面内高、低模量析出相间协调变形能力，是复合结构增强-增韧的主要机制。
激光技术 增材制造 仿生结构 Al-Ti复合结构材料 微/宏观强韧性调控 中国激光
2024, 51(10): 1002312
重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
为了进一步提升传统金属纳米结构表面增强拉曼散射（SERS）衬底的检测灵敏度和均匀性，提出了银修饰开放纳米腔多孔阳极氧化铝模板（AAO）复合结构的SERS新衬底，利用AgNPs（Ag nanoparticles）表面的局域表面等离子共振效应、银纳米粒子之间的热点效应，以及AAO结构的开放纳米腔的腔增强效应，实现了高灵敏度分子检测。采用液-液界面自组装方法将AgNPs修饰到AAO腔体中；利用FDTD（finite difference time domain）仿真软件对结构的电磁场分布特性进行了研究；开展了系统的拉曼测试实验，实验结果表明：相较于传统SiO2-AgNPs衬底，AAO-AgNPs的拉曼光谱强度提高了4.7倍；以R6G（rhodamine 6G）为探针分子，AAO-AgNPs衬底的最大分析增强因子约为2.38×1010，检测极限可达10-16 mol/L；此外，实验验证了该复合结构的多分子检测功能。
表面光学 表面增强拉曼散射 银纳米颗粒 阳极氧化铝模板 复合结构 光学学报
2023, 43(23): 2324001
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
将银纳米粒子制备成可打印的墨水，采用喷墨打印方法将此墨水打印在纸张表面，作为柔性表面增强拉曼散射基底。重点研究了不同银墨水倍数和不同打印层数对拉曼检测灵敏度的影响。实验结果表明，以55 mmol/L浓度银墨水作为打印原料，在打印7层时，基底对罗丹明（R6G）分子的检测浓度低于10-10 mol/L，最大增强因子约为1.92×109，相对误差分析计算结果为14.3%。同时，在苹果的曲面上对该基底的拉曼增强效果进行了实际检测。最后，结合基底的扫描电子显微镜（SEM）结果，采用有限时域差分（FDTD）软件对该基底的电磁场增强特性进行了计算。
散射 拉曼散射 喷墨打印 银/纸张复合结构 表面增强拉曼散射
强激光与粒子束
2023, 35(3): 031004
1 北京交通大学光电子技术研究所，北京 100044
2 北京太阳能电力研究院有限公司，北京 101102
3 鲁东大学物理与光电工程学院，山东 烟台 264025
4 北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室，北京 100044
设计了两种具有不同参数的光刻掩模版，利用光刻技术制备了两种微米级双层复合结构。研究了曝光能量对凹形缺口深度的影响，同时采用有限差分时域法分析了掩模版曝光时的光场分布情况，阐明了微米级双层复合结构形成的物理机理。实验结果表明：通过调整曝光能量的大小，能够有效地控制凹形缺口的深度。对8 μm厚的AZ9260光刻胶来说，不高于160 mJ/cm2的曝光能量是制备出微米级双层复合结构的关键。该技术在制备微米尺寸的分层器件方面有着潜在的应用前景。
光学器件 微结构制造 光刻 微米级双层复合结构 有限差分时域法
1 陕西科技大学材料科学与工程学院, 西安 710021
2 蒙娜丽莎集团股份有限公司, 佛山 528211
作为一种轻薄、低能耗的功能化产品, 陶瓷薄板因强度低而应用受限, 如何对其进行低成本增强成为工业领域研究热点。本文以构筑“纤维布-黏结剂-陶瓷薄板”多层复合结构作为切入点, 将多种工业级纤维布、黏结剂和陶瓷薄板进行二次后加工复合, 制备了兼具低成本和优异力学性能的复合型陶瓷薄板, 探究了其断裂面微观形貌及断裂机理。经研究表明, “碳纤维布-环氧树脂-陶瓷薄板”复合型陶瓷薄板具有最佳界面结合强度及力学性能, 其抗弯强度和承载冲击能量分别为85.26 MPa和1.45 J, 与陶瓷薄板坯体相比, 性能提升幅度分别高达22.98%和141.67%。“纤维布-黏结剂-陶瓷薄板”多层复合结构能够有效提升陶瓷薄板综合力学性能, 陶瓷薄板内部存在微裂纹拓展、纤维偏转等多种良性强韧化机制。
陶瓷薄板 复合结构 纤维布 黏结剂 断裂机理 力学性能 thin ceramic tile composite structure fabric binder fracture mechanism mechanical property
1 淮阴工学院化学工程学院, 江苏省凹土资源利用重点实验室, 江苏 淮安 223003
2 中国科学院兰州化学物理研究所, 羰基合成与选择性氧化国家重点实验室, 兰州 730000
为解决具有MFI拓扑结构的沸石类分子筛(TS-1)孔道适用性窄的问题, 以原位晶化法合成核壳型介微孔复合分子筛xMCM-41@TS-1。结果表明: xMCM-41@S-1具有结晶完整的微孔核相和孔道规整的介孔壳层, 可以有效提高反应传质效率、降低扩散阻力, 促使活性钛中心的有效利用, 同时介孔复合结构有利于缩短物质的扩散路径, 使微孔中的积碳前驱体能及时扩散到表面。催化性能结果表明, xMCM-41-41@TS-1在丁二烯环氧化和环己烷氧化反应中的催化活性分别可以达到TS-1的3倍和2倍, 且循环稳定性远高于TS-1。
核壳结构 介微孔复合结构 活性钛中心 丁二烯环氧化 环己烷氧化 active titanium center butadiene epoxidation core-shell structure cyclohexane oxidation micro-mesoporous
西安理工大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710048
针对铜/不锈钢异种材料激光焊接过程中的物理性能差异较大、冶金相容性较差等问题，利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪，结合拉伸、硬度等试验研究了不同光束偏移量对焊接接头组织及性能的影响。结果表明：焊缝在金属蒸发作用力及马兰戈尼对流效应的共同影响下呈半沙漏状形貌；光束偏向铜侧时，焊缝由于液相分离导致富铁相弥散分布，造成焊缝成分和硬度分布不均匀，熔覆金属中铜的含量较多使得接头强度较低；光束偏向钢侧时焊缝组织为奥氏体和富铜相，焊接接头的强度较高，抗拉强度最高可达240 MPa，与铜母材相当；当光束偏移量为-0.4 mm时，可得到综合性能最优的焊接接头。
激光技术 激光焊接 铜/钢复合结构 光束偏移 微观组织 力学性能 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1316001
