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2025

6-17

一、仿生設計：從人體關節(jié)到試驗機的技術遷移人體關節(jié)生物力學特性運動模式：髖關節(jié)的屈伸/旋轉、膝關節(jié)的滾動-滑動復合運動，以及關節(jié)軟骨的彈性變形與潤滑機制。潤滑機制：邊界潤滑(蛋白吸附層)、混合潤滑(流體動壓與邊界潤滑共存)、彈流潤滑(高接觸壓力下的流體膜形成)。試驗機仿生設計實現(xiàn)運動副模擬：采用球-盤、球-凹面或定制化關節(jié)頭-窩結構，復現(xiàn)人體關節(jié)的接觸幾何與運動軌跡。載荷與位移控制：通過伺服電機與力傳感器，實現(xiàn)步態(tài)周期內(nèi)的動態(tài)載荷(如髖關節(jié)峰值載荷達2.5倍體重)與位移同步控...

2025

6-12

高瞬變熱循環(huán)載荷下帶孔薄壁結構的疲勞斷裂行為研究

高瞬變熱循環(huán)載荷下帶孔薄壁結構的疲勞斷裂行為研究杜宸宇*，崔海濤*，張宏建**(南京航空航天大學能源與動力學院，江蘇210016)1.研究背景隨著現(xiàn)代航空技術的飛速發(fā)展，航空發(fā)動機的耐久性與可靠性指標正面臨的嚴苛要求。作為發(fā)動機熱端核心部件，熱端靜子部件在服役過程中承受著復雜的熱循環(huán)載荷：在機動飛行時，部件表面承受劇烈的溫度波動；而在巡航階段，則持續(xù)暴露在高溫環(huán)境中。這種復雜的工況導致熱端靜子部件主要產(chǎn)生兩種疲勞行為：基于循環(huán)熱應力的熱疲勞（ThermalFatigue,TF...

2025

6-11

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）在應力和氫的共同作用下，其塑性和韌性顯著下降，從而導致脆性斷裂的現(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。在應力（外加應力或殘余應力）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...

2025

6-11

水凝膠特性及應用

水凝膠是一類具有交聯(lián)親水網(wǎng)絡和高含水量的仿生、仿生和生物功能材料。水凝膠的化學、結構和功能可以被操縱以用于潛在的應用，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，導致有關水凝膠的論文數(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...

2025

6-11

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)的凝聚介導組裝至關重要。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復雜結構和生物物理特征的仿生材料。受原彈性蛋白結構的啟發(fā)，華南理工大學邊黎明教授、趙鵬超教授以及香港中文大學王一教授開發(fā)了一個由交替排列的疏水基團和共價交聯(lián)結構域組成的設計極簡模型。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...

2025

6-11

多功能關節(jié)摩擦磨損試驗機：模擬復雜運動環(huán)境下的關節(jié)磨損行為

在人工關節(jié)置換和生物醫(yī)學工程領域，準確評估關節(jié)假體的磨損性能是保障植入物長期可靠性的關鍵。多功能關節(jié)摩擦磨損試驗機作為一種測試設備，能夠高度仿真人體關節(jié)在日常活動中的復雜運動狀態(tài)和力學環(huán)境，為關節(jié)假體的研發(fā)、優(yōu)化和性能評估提供科學依據(jù)。人體關節(jié)在日常活動中承受著多種形式的運動，包括屈伸、旋轉、滾動和滑動等，同時伴隨著復雜的力學載荷變化。多功能關節(jié)摩擦磨損試驗機的特殊之處在于其能夠精確模擬這些復雜的運動模式。通過運動控制系統(tǒng)，它可以精確控制關節(jié)假體的運動軌跡、速度、角度和加速度...

2025

6-9

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、化學特性、生物特性等。其中，作為材料的基本性質(zhì)之一，力學性能是水凝膠作為材料使用的一項重要指標。本期，EFL將帶大家了解水凝膠力學性能相關測試方法（拉伸、壓縮等）的簡要原理及用途，讓非相關專業(yè)研究人員能更好地理解和應用這些測試方法。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...

2025

6-5

水凝膠綜述

1.水凝膠的基礎特性與調(diào)控機制定義與結構：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)絡結構，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）和結合水（與聚合物氫鍵結合）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...

2025

6-4

CoCrFeNi高熵合金在準靜態(tài)單軸拉伸條件下的載荷-位移及真實應力-應變特性

研究背景高熵合金性能優(yōu)異，但目前研究多基于單軸應力狀態(tài)，無法準確反映其在復雜應力下的真實力學行為。CoCrFeNi高熵合金的雙軸力學性能研究幾乎是空白。因此，開展其準靜態(tài)和動態(tài)雙軸拉伸試驗，對揭示其復雜應力下的力學性能具有重要意義。西北工業(yè)大學團隊發(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)應變率和應力狀態(tài)對其力學性能有顯著影響研究人員準靜態(tài)單軸試驗件設計依據(jù)國標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)單軸試驗件設計依...

2025

5-29

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)與其微觀結構密切相關，但傳統(tǒng)表征技術存在明顯局限。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，結合改...

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