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基于物理知识的机器学习框架,用于统一预测超导转变温度
Ehsan Alibagheri | Mohammad Sandoghchi | Alireza Seyfi | Mohammad Khazaei | S. Mehdi Vaez Allaei量子物理与物质学院,基础科学研究所(IPM),德黑兰 19538-33511,伊朗摘要超导材料在量子技术和能源系统中具有巨大的潜力。然而,它们的发现受到传统计算方法复杂性和现有机器学习(ML)模型范围有限的阻碍。我们提出了一个基于物理原理(PI)的机器学习框架,能够预测所有超导家族(包括传统和非传统超导材料)的临界转变温度(Tc)。通过设计33个量子力学相关的描述符(例如铜氧化物CuO2层、铁基系统的Fe
来源:Materials Today Physics
时间:2025-12-05
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透明柔性的水性丙烯酸纳米复合涂层,用于户外木材的防紫外线保护
本研究聚焦于开发适用于木材外防护的透明、柔韧且具有优异抗紫外线性能的水性丙烯纳米复合涂层。通过创新性地采用原位乳液聚合技术,将纤维素纳米晶体(CNC)与金红石相二氧化钛(TiO₂)纳米粒子协同引入聚合物基体,成功解决了传统木保护涂层存在的脆性大、耐候性差等核心问题。研究团队以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和2-乙基己基丙烯酸酯(2-EHA)为单体体系,通过半连续乳液聚合工艺构建基础聚合物。该选择基于双单体协同效应形成的低玻璃化转变温度(Tg)共聚物,为后续添加纳米增强相奠定了基础。值得注意的是,聚合过程中引入的表面活性剂不仅稳定了乳液体系,更通过分子结构设计实现了纳米粒子与聚合物链的定向偶联。在纳米
来源:Materials Today Communications
时间:2025-12-05
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TiB2添加对LPBF 2195 Al-Li合金微观结构和力学性能的影响
Al-Li合金作为第三代高强轻质合金的代表,其应用在航空制造领域具有战略意义。本研究聚焦激光粉末床熔融(LPBF)工艺中2195 Al-Li合金的缺陷控制与性能优化,通过系统研究不同TiB₂添加量(0、1、2wt%)对材料组织调控和力学性能的影响,揭示了异质形核与晶界钉扎协同作用的强化机制。研究结果为高强轻质合金的增材制造工艺优化提供了理论支撑。在材料体系选择方面,2195 Al-Li合金因其优异的比强度(约130MPa·g/cm³)和室温抗拉强度(超过300MPa)成为研究重点。传统熔模铸造工艺中,该合金易出现枝晶偏析导致的粗大柱状晶,引发裂纹扩展风险。LPBF技术特有的逐层熔凝特性,在获得
来源:Materials Today Communications
时间:2025-12-05
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通过常压干燥工艺制备的开笼结构POSS改性双马来酰亚胺气凝胶,具有优异的热性能和较低的介电常数
气凝胶材料作为先进复合材料的研究热点,因其轻质、高比表面积和优异热绝缘性能备受关注。传统气凝胶制备工艺多采用超临界CO₂干燥或冷冻干燥技术,这些方法虽然能保持三维多孔结构,但设备成本高昂且操作复杂,难以实现规模化生产。近年来,研究者开始探索室温干燥制备气凝胶的可行性,但普遍存在孔隙结构控制困难、材料界面相容性差等问题。西北工业大学材料学院研究团队在气凝胶改性策略和制备工艺方面取得突破性进展,开发出一种基于POSS分子功能化的新型BMI树脂气凝胶制备体系。研究团队针对当前低介电材料存在的三大技术瓶颈展开攻关:首先是如何在高温环境下维持材料结构完整性,其次是如何实现介电常数低于2.0的技术突破,最
来源:Materials Today Chemistry
时间:2025-12-05
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具有持续释放性和生物相容性的工程化负载白芍苷的壳聚糖纳米颗粒
娜英|安书雅|吴舒|杨静|季俊|苏浩源|段家旺|潘洪志|曾东东上海医药卫生科技大学智能眼科技术与设备创新中心摘要由于传统眼药水的生物利用度低且清除速度快,角膜损伤的治疗面临重大挑战。虽然黄芩素具有强大的抗炎和抗氧化作用,但其临床应用受到眼部滞留性差和膜渗透性低的限制。为了解决这一问题,我们开发并系统优化了载有黄芩素的壳聚糖纳米颗粒(BC-NPs),作为一种新型的缓释、黏膜粘附性眼部递送系统。通过采用两阶段统计设计——Plackett–Burman设计(PBD)来确定关键因素,以及Box–Behnken设计(BBD)进行微调,我们实现了封装效率的显著提升(46.2 ± 0.5%),超过了基于黄酮
来源:Materials Today Communications
时间:2025-12-05
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YAP介导的VEGFA-VEGFR2信号通路在机械刺激的成纤维细胞外泌体中的激活可促进血管生成
慢性伤口愈合过程中,血管生成能力的不足是导致组织修复障碍的核心问题之一。近年来,外泌体作为细胞间通信的重要载体,在调控血管生成方面展现出独特优势。研究团队通过构建三维工程真皮(TED)模型系统,揭示了机械应力如何通过激活YAP蛋白介导的信号通路,调控成纤维细胞分泌的外泌体蛋白组成,进而增强其促血管活性。在实验设计上,研究者采用3D打印技术构建工程真皮模型,将成纤维细胞暴露于静态培养和机械应力加载两种不同微环境中。通过蛋白质组学分析发现,机械应力显著上调了外泌体中与VEGFA-VEGFR2信号通路相关的蛋白表达,其中BMP2和CXCL8的浓度提升尤为显著。这些外泌体通过激活靶细胞内的相同信号通路
来源:Materials Today Communications
时间:2025-12-05
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直接Z型结构InS/WSe范德华异质结:用于高效光催化水分解和氢气生产
郑伟良|罗向燕|陈志英莎|钱国林|牟磊|邱子怡贵州大学新光电材料与技术研究所大数据与信息工程学院,贵阳,550025,中国摘要面对日益严重的环境污染和能源短缺问题,开发可持续能源技术至关重要。构建范德华(vdW)异质结以实现高性能光催化剂是推动该领域发展的核心策略。本研究采用系统的第一性原理计算方法,全面研究了InS/WSe2异质结的结构稳定性、电子性质和光学行为,结果如下:基本性质:该材料是一种间接带隙半导体,带隙为1.48电子伏特(eV),属于II型带对齐结构,其带边完全满足光诱导水分解所需的氧化还原电位条件。光学性能:与原始的单层WSe2和InS相比,该异质结在紫外(UV)和可见光(Vi
来源:Materials Today Communications
时间:2025-12-05
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新型四元硫属化合物Cu₃MScSe₄(其中M = Zn、Cd、Hg)的理论设计与探索,用于光伏应用
近年来,太阳能电池材料的研究正朝着高效、低成本和环保方向快速发展。传统材料如铜铟镓硒(CIGS)和镉碲化物(CdTe)虽然在实验室取得较高转换效率(约22.6%),但其依赖稀缺金属(铟、镓)和有毒元素(镉、碲)的缺陷制约了大规模应用。在此背景下,四配位硫属化合物(QCs)因其元素丰富性、环境友好性和可调控的光电特性,成为研究热点。这类材料以通式Cu2–II–IV–VI4(II'=Sr/Ba,II=Zn/Cd/Hg,IV=Sn/Ge,VI=S/Se)为典型代表,其中Cu3MScSe4(M=Zn/Cd/Hg)体系因其独特的立方晶体结构(空间群P-43m)和可调带隙特性,展现出替代传统光吸收材料的潜
来源:Materials Today Chemistry
时间:2025-12-05
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9CrSi沉积金属的微观结构依赖性蠕变断裂行为
本研究聚焦于铅-铋冷却快堆(LFR)关键构件用9Cr钢焊接材料的耐蠕变性能调控机制。针对焊接材料普遍存在的硅含量与蠕变抗力矛盾问题,通过对比0.25wt%和1.07wt%两种硅含量(25Si与107Si)的9Cr钢 deposited metals的蠕变行为,揭示了微观组织演变与应力水平对断裂机制的协同作用规律。实验采用多道次TIG焊接工艺制备试样,经750℃消除应力退火后进行550℃恒应力蠕变测试,应力范围覆盖205-240MPa工业应用典型区间。在微观组织调控方面,研究证实纳米MX相(以NbC为例)的定向析出是提升蠕变性能的核心机制。高硅材料(107Si)在焊接过程中形成超细MX相(<50
来源:Materials Advances
时间:2025-12-05
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一种新型层状三元硒化物半导体In₂Ge₂Se₆的原子尺度结构与性质
卢璐|彭丽|吴涛涛|张传林|张虎|刘永利|米少波中国佛山市,528200,季华实验室摘要具有独特范德华(vdWs)键合层的硫属化合物因其卓越的物理性质和潜在的技术应用而引起了广泛的研究兴趣。本文报道了通过固态烧结合成的三元层状硫属化合物3R-In2Ge2Se6的结构和电子性质。3R-In2Ge2Se6的晶体结构属于R3¯空间群,其结构是通过校正像差的扫描透射电子显微镜和X射线衍射的Rietveld精修方法确定的。此外,我们发现层错的存在会导致局部形成2T-In2Ge2Se6,这种物质由相同的单层组成,但在垂直于vdWs能隙的方向上堆叠顺序不同。3R-In2Ge2Se6与2T-In2Ge2Se6
来源:Materials Advances
时间:2025-12-05
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基于二维MXene的镁合金复合涂层:近期进展及其在防腐蚀保护方面的应用前景
Z. Sangarimotlagh|A. Fattah-alhosseini|B. Dikici|D.A. Torres-Ceron|M. Kaseem伊朗哈马丹布阿里·西纳大学工程学院材料工程系章节摘要Ti3C2Tx MXene简介Ti3C2Tx属于基于Ti的MXene家族,其特点是具有层状六角结构,每一层由三层Ti原子与两层碳原子交替组成(Ti–C–Ti–C–Ti)(见图2(a)和(b) [43], [44])。这种结构特性直接决定了Ti3C2Tx的稳定性和反应性,使其表面化学性质成为实际应用中的关键因素。外层的Ti原子通常带有功能基团,这些基团来源于...Ti3C2Tx的耐腐蚀性能尽管T
来源:Materials Characterization
时间:2025-12-05
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镱和钕共掺杂对CH₃NH₃PbI₃钙钛矿太阳能电池性能的影响
钙钛矿太阳能电池的稀土元素共掺杂机制研究近年来,太阳能电池技术持续突破,其中钙钛矿材料因其优异的光电特性备受关注。本研究聚焦于镧系元素掺杂对钙钛矿太阳能电池性能的影响机制,通过系统性的实验设计与理论模拟,揭示了稀土元素在晶体生长调控、光吸收增强及稳定性优化等方面的协同作用。在材料体系方面,研究基于甲胺铅碘(MAPbI3)钙钛矿晶体进行改性。通过引入铒系元素(Yb³⁺和Nd³⁺)的共掺杂策略,发现两种稀土离子的协同效应显著优于单一掺杂。实验表明,当Yb和Nd的掺杂浓度达到0.5 at%时,电池的转换效率提升至9.99%,较未掺杂对照组提高约35%。这种性能提升主要源于三方面协同作用:首先,稀土离
来源:Materials Characterization
时间:2025-12-05
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一种新型的镧六硼化物改性的水泥基复合材料:LaB6掺杂玻璃纤维增强混凝土(GFRC)系统的演变及其微观结构特征,该系统具有优异的介电响应性能
本文聚焦于玻璃纤维增强混凝土(GFRC)中引入六方硼化镧(LaB6)纳米材料的创新研究,系统探讨了这种新型添加剂对基体材料性能的多维度优化作用。研究团队通过整合材料科学、电化学和工程力学等多学科方法,揭示了LaB6在改善GFRC综合性能中的独特机制。在材料体系构建方面,研究采用符合TS EN 197-1标准的高性能白水泥作为胶凝材料,配合粒径控制在1毫米以内的硅质骨料,确保了基体材料的均质性和工作性。值得关注的是,通过引入经高温煅烧的活性黏土作为辅助胶凝材料,不仅有效提升了浆体密实度,更与后续添加的LaB6形成了协同增效机制。这种材料组合策略既保持了传统GFRC的轻质高强特性,又通过纳米级改性
来源:Materials Characterization
时间:2025-12-05
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Dy3+和Er3+修饰的ZnO纳米颗粒的光催化、光电化学及抗菌活性
该研究聚焦于通过机械化学法合成稀土掺杂氧化锌纳米材料,并系统评估其光催化降解有机污染物及抗菌性能。研究团队成功制备了Dy@ZnO、Er@ZnO及Dy-Er@ZnO三种纳米颗粒,通过多维度表征技术揭示了材料微观结构与性能优化的内在关联。在环境治理领域,这种具有双重功能的纳米材料展现出显著的协同效应,为工业废水处理提供了创新解决方案。**材料制备与结构表征** 研究采用机械化学法合成掺杂纳米材料,该方法具有工艺简单、能耗低、无溶剂污染等优势。通过球磨-煅烧两步法,在500-600℃热处理过程中实现了Dy³⁺和Er³⁺的有效掺杂。X射线衍射(XRD)显示所有样品均保持六方纤锌矿晶型,平均晶粒尺寸控
来源:Materials Chemistry and Physics
时间:2025-12-05
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全粲四夸克态自旋-宇称量子数的首次测定——LHC上CMS实验揭开奇特强子内部结构新篇章
在粒子物理标准模型中,强子作为物质的基本组成单元,其结构研究一直是前沿焦点。传统夸克模型成功描述了由三夸克组成的重子(如质子、中子)和正反夸克对组成的介子,然而对于四夸克态、五夸克态等奇特强子,其内部结构始终存在争议。2003年Belle实验发现的X(3872)粒子开启了奇特强子研究的新篇章,但这类粒子究竟是由夸克紧密束缚的纯四夸克态,还是由两个介子通过类似核力结合的松散分子态,成为困扰学界二十余年的核心难题。全重味四夸克态因其具有显著减小的量子涨落效应,被视为破解这一难题的理想体系。近年来LHCb、ATLAS和CMS实验相继在双J/ψ介子不变质量谱中发现X(6900)等共振结构,CMS实验更
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非热等离子体与铁氰化物-壳聚糖耦合作用下四环素的降解
本研究针对水体中四环素(TC)污染问题,提出了一种非热等离子体(NTP)协同铁氰化物-壳聚糖(Fc-CS)复合催化剂的创新处理方案。研究团队通过系统优化催化剂制备参数与等离子体运行条件,显著提升了TC的降解效率与系统稳定性,为抗生素废水处理提供了新的技术路径。**催化剂设计与制备优化** 研究团队采用化学偶联策略,将铁氰化物(Fc)与壳聚糖(CS)通过Schiff碱反应形成稳定共价结合的复合催化剂。壳聚糖特有的氨基和羟基官能团与铁氰化物的醛基发生特异性交联,不仅解决了游离Fe的团聚问题,更通过引入大分子载体赋予催化剂以下优势: 1. **结构稳定性增强**:共价键结合使催化剂在反应过程中不
来源:Journal of Water Process Engineering
时间:2025-12-05
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混合构建湿地-电凝聚系统在真实纺织染料废水处理中的性能评估
克里斯蒂·K·本尼(Christy K Benny)| 杰迪普·贾达夫(Jaydip Jadav)| 萨斯瓦蒂·查克拉博蒂(Saswati Chakraborty)印度古瓦哈提理工学院(Indian Institute of Technology Guwahati)土木工程系,古瓦哈提,781039,阿萨姆邦,印度摘要纺织印染废水对环境和人类健康构成严重威胁,由于其顽固的染料和降解中间体,其处理仍具有挑战性。本研究评估了一种实验室规模的混合水平流 constructed wetland(HCW)-电凝聚(EC)系统,用于处理实际的纺织印染废水。该废水的特性如下:颜色(1698 ± 256 AD
来源:Journal of Water Process Engineering
时间:2025-12-05
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MW/CuS/H₂O工艺在去除垃圾填埋场渗滤液生物处理过程中产生的难降解有机物方面的效果及其作用机制
本研究针对垃圾填埋场膜生物反应器(MBR)出水中的难降解有机物处理难题,创新性地构建了微波辅助铜硫化物(CuS)/过氧化氢(H₂O₂)Fenton-like协同氧化体系。该工艺通过优化反应条件(pH=3.0,微波功率160W,CuS投加量96mg/L,H₂O₂浓度75mM,反应时间15分钟),实现了对MBR出水中有机污染物的高效去除,UV254去除率达69.26%,色度去除率高达94.45%,且显著降低了有机物的聚合度、芳香性特征和分子量分布,展现出与传统单一Fenton-like工艺不同的协同增效特性。研究团队通过系统性对比实验,揭示了复合工艺的优化机制。实验设计覆盖单一技术(微波、CuS、
来源:Journal of Water Process Engineering
时间:2025-12-05
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基于石墨烯的纳滤膜在生物废水下游处理中的应用
石墨烯基纳滤膜的技术突破与应用潜力研究解读在水资源安全领域,纳米structured membranes(纳米structured膜)正经历革命性发展。本研究由NematiQ Pty Ltd联合多国科研团队共同推进,通过系统化的材料表征与工程化测试,首次构建了可规模化制备的石墨烯氧化物(GO)功能化纳滤膜技术体系。该研究突破了传统纳米膜制备工艺的局限,在材料结构设计、抗污性能优化和病毒截留机制三个维度实现了创新突破。一、技术背景与核心挑战现代水处理面临双重压力:一方面,全球每年因水污染导致的疾病负担超过8000万例(WHO 2022数据);另一方面,传统纳滤膜在持续运行中存在显著性能衰减。主要
来源:Journal of Water Process Engineering
时间:2025-12-05
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在盐度逐渐增加的条件下,利用MBR(膜生物反应器)处理废旧锂离子电池放电产生的废水:性能、膜污染及微生物群落演替
锂离子电池回收废水处理技术研究进展99%的稳定去除。研究揭示了耐盐微生物(如Methyloversatilis)在降解含甲基化合物(如2-羟基乙基醋酸)中的关键作用,以及丝状菌(Pseudonocardia)促进絮体形成从而缓解膜污染的协同机制。500元/吨)、二次污染等问题,生物处理技术因盐度耐受性差面临严峻挑战。99%;3)污泥浓度维持4-8g/L,抗冲击负荷能力提升30%以上。但现有研究多聚焦低盐(<0.5%)场景,缺乏对梯度盐度(0.1%-1.3%)下系统动态响应的深入解析。(实验设计与创新)研究团队构建了三阶段梯度盐度实验体系:初期(0-30天)采用0.1%-0.6%盐度驯化污泥;中
来源:Journal of Water Process Engineering
时间:2025-12-05