采用聚多巴胺接枝化学镀铜方法在316L不锈钢表面制备载铜聚多巴胺涂层,使用扫描电镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、电感耦合等离子体质谱仪等手段表征其表面形貌、成分和铜离子释放量并将其与细菌和细胞共培养,研究了涂层的抗感染、抗结石性能和生物相容性。结果表明,载铜涂层的厚度为27 nm,分布均匀,其中的铜以Cu、CuO和Cu₂O的形式存在。将涂层在人工尿液中浸泡14 d,铜离子每天的释放量接近。将涂层分别与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养24 h后,抗菌率为96.2%和95.9%。在金黄色葡萄球菌悬液中浸泡30 d后在涂层表面沉积的钙离子和镁离子含量分别为48.7 mg/L和235.3 mg/L,明显低于对照组。细胞增殖实验的结果表明,这种涂层无细胞毒性。

使用MMS-200热力模拟实验机研究了工程用铸态退火2024合金(ϕ247 mm)在不同温度下的变形行为,建立了热变形的本构方程和DMM(Dynamic material model)加工图。分析了铸锭退火态、等温挤压及等温挤压退火实验件的微观组织和力学性能,结果表明：根据DMM加工图确定的热变形温度395~450℃和应变速率0.01~0.1 s^-1工艺,可制备出组织明显细化、力学性能优异的大挤压比2024铝合金等温挤压件。

对硼钢进行电化学充氢和低应变率拉伸,分别画出了纯剪切、单向拉伸及近似平面应变状态下淬火态硼钢充氢前后的应力-应变曲线,并基于等效塑性应变量化了硼钢的氢脆敏感性,研究了应力三轴度对淬火态硼钢的力学性能和氢脆敏感性的影响。用SEM及EBSD表征试样断口的微观组织,根据淬火态硼钢充氢前后断裂模式的变化分析了硼钢在不同应力状态下的氢脆机理。结果表明,淬火态硼钢在剪应力状态下的氢脆机理与拉伸应力状态显著不同,使其氢脆敏感性比拉伸应力状态显著降低。

利用电子万能试验机与激光拉曼光谱仪对蜘蛛大壶状腺丝的反复拉伸力学行为及其拉伸后蛋白二级结构的变化进行测试研究。结果表明,大壶状腺丝具有优良的反复拉伸特性,且越拉越硬,但其屈服强度基本保持不变；前后两组分别定伸长间隔15~25 s和5 min拉过屈服点甚至拉伸至加强区的力学行为曲线均重叠良好；前后两组拉伸长时间(≥23 min)间隔后,只需一次拉伸就能不受拉伸历史的影响重现之前的力学行为,表现出类似橡胶的粘弹性力学行为特征；大壶状腺丝被反复拉伸时无规则卷曲之间的氢键断裂,停止拉伸卸载松弛后间隔时间的延长使部分结构恢复,同时形成β-转角或β-弯曲以及PGⅡ β-折叠的新结构,经多次反复拉伸后原有的β-折叠结构逐渐被破坏,断裂时被全部破坏。本研究结果对人们进行新型功能纤维材料的仿生设计具有重要的指导意义。

用传统固相法制备了Bi_7-x Er _x Ti_4.5W_0.5O₂₁(BTW-BIT-xEr³⁺,x=0.05、0.10、0.15、0.25、0.35)共生铋层结构无铅压电陶瓷,用BTW-BIT-xEr³⁺的XRD和SEM表征其相结构和形貌,研究了Er³⁺掺杂对其上转换发光性能和电学性能的影响。结果表明：在这种陶瓷中生成了铋层状结构的单一晶相。在980 nm光波激发下所有组分的上转换荧光谱中都能清晰地观察到两个绿光和一个红光发射峰,峰的中心分别位于532 nm、548 nm和660 nm处。改变掺杂Er³⁺离子浓度可调节其强度比。根据BTW-BIT-0.15Er³⁺样品在532 nm和548 nm绿光的光强比拟合了290~440 K的温度灵敏度,结果表明440 K处的灵敏度最大为0.0023 K^-1。Er³⁺离子替代BTW-BIT-xEr³⁺伪钙钛矿层的Bi³⁺使氧空位浓度的降低,降低了高温介电损耗,提高了激活能和压电常数。BTW-BIT-0.15Er³⁺陶瓷的综合电学性能最优,分别为d₃₃=14 pC/N、T_c=697℃,tanδ=0.53%、Q_m=2055。这种陶瓷材料具有最优的发光性能和良好的热稳定性。

设计了四边形、六边形和菱形十二面体微观定向骨架结构的Cu-W复合材料,研究其静熔焊性能并与无序骨架结构的Cu-W复合材料对比。根据流体力学理论,用有限元法分析不同时刻几种微观结构复合材料的温度和传导热通量并计算了导热系数。结果表明,具有微观定向骨架结构的Cu-W复合材料其接触电阻更低和更稳定,其中菱形十二面体骨架结构复合材料的接触电阻最小且更易形成导热链,更大程度地降低了区域热阻。根据马兰戈尼效应比较了不同微观结构复合材料的熔池形态,发现Cu、W两相材料规则的排列分布使其静熔焊侵蚀的范围明显减小,菱形十二面体骨架复合材料的侵蚀程度最低。

采用粉末冶金法,通过“湿法混合”、放电等离子烧结和热挤压相结合的三步工艺分别制备了石墨烯纳米片(GNP)增强铜基复合材料(GNP-Cu)和GNP-Ni增强铜基复合材料(GNP-Ni/Cu)。通过物相组成和显微组织表征,并结合致密度、电导率和力学性能测试,结果表明：GNP和Ni的含量(质量分数)分别为0.2%和1.5%的GNP-Ni/Cu复合材料,其显微硬度和屈服强度比纯Cu分别提高了38%和50%、比0.2GNP/Cu复合材料分别提高了14.0%和11.6%。这些结果表明,Ni的添加改善了GNP与Cu的界面结合,使GNP-Ni/Cu复合材料的力学性能显著提高。GNP的载荷传递强化和热失配强化以及Ni的固溶强化,是材料力学性能提高的主要原因。

对超级马氏体不锈钢进行氮合金化并进行淬火-配分工艺处理,使用OM、SEM、TEM、EBSD、BSD、万能试验机和维氏硬度计等手段对不含氮和氮含量(质量分数)分别为0.23%、0.35%的三组超级马氏体不锈钢进行表征,研究了氮元素对其组织和性能的影响。结果表明：氮的添加细化了实验钢中的马氏体板条,使其平均宽度由2.93 μm减小到0.65 μm。在配分处理过程中较高的氮富集度为逆变奥氏体的生成提供了驱动力,并使其稳定到室温。在钢中添加氮元素使钢的强度和塑性均明显比0 N试验钢的高,0.23 N和0.35 N试验钢的抗拉强度和延伸率分别为1510 MPa、24.2%和1215 MPa和35.1%。由此可见,氮合金化有利于提高超级马氏体不锈钢的力学性能。

以金属有机框架材料(ZIF-90)为固定载体,采用内部封装和表面物理吸附两种方法固定漆酶(LAC),分别制备出LAC@ZIF-90和LAC-ZIF-90复合材料,使用扫描电镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)以及荧光分析等手段分析漆酶固定前后的结构和性能,对比分析了游离漆酶和固定漆酶的使用稳定性,根据高效液相色谱(HPLC)研究了固定化漆酶对邻苯二酚的降解性能。结果表明：漆酶分子固定在ZIF-90的表面和内部,分子结构稳定。在最适当的pH值条件下,LAC-ZIF-90和LAC@ZIF-90震荡6 h对邻苯二酚的去除率分别为97%和19.4%。LAC-ZIF-90和LAC@ZIF-90经过5次重复使用后仍具有较高的活力,LAC-ZIF-90重复5次后对邻苯二酚的去除率仍高于78%。