关键词： 骨植入材料   钛种植体   材料微结构   机械敏感通道蛋白   成骨分化   PIEZO1  

摘要： 背景:骨植入材料表面微纳结构仿生设计可模拟人体天然骨组织中细胞外环境的结构,从而获得较为理想的骨整合功能,但骨植入材料表面微纳结构调控细胞功能及促进成骨的机制还有待进一研究。目的:分析钛片材料微结构表面对MC3T3-E1成骨细胞成骨分化的影响。方法:(1)在5 V或20 V恒定电压下,采用酸蚀和阳极氧化技术在钛片表面制备不同管径的纳米管阵列,分别记为R5组、R20组。检测纯钛片(未经酸蚀和阳极氧化处理)、R5组、R20组的表面形貌、粗糙度与亲水性。(2)将对数生长期的MC3T3-E1成骨细胞分别接种于纯钛片、R5组、R20组钛片表面,成骨诱导培养24 h后,采用RT-PCR检测与免疫荧光染色分析细胞机械敏感通道蛋白1的表达;加入含或不含机械敏感通道蛋白1激活剂Yada1的成骨诱导基,培养7 d后进行碱性磷酸酶染色,培养14 d后进行茜素红染色。结果与结论:(1)扫描电镜下可见纯钛片表面光滑,R5组、R20组钛片表面可见分布相对均匀且有序的纳米管阵列,平均直径分别约30 nm和100 nm,原子力显微镜进一步验证了扫描电镜观察结果。R5组钛片表面粗糙度大于纯钛片(P <0.05),水接触角小于纯钛片(P <0.05);R20组钛片表面粗糙度大于R5组(P<0.05),水接触角小于R5组(P<0.05)。(2)RT-PCR检测与免疫荧光染色显示,R5组细胞机械敏感通道蛋白1的表达高于纯钛片组(P <0.05),R20组细胞机械敏感通道蛋白1的表达高于R5组(P <0.05)。在成骨诱导条件下,与未加入Yada1情况相比,纯钛片组加入Yada1后的细胞碱性磷酸酶活性、钙化结节沉积均无明显变化,R5组、R20组加入Yada1后的细胞碱性磷酸酶活性、钙化结节沉积均显著增加(P <0.05);在加入或未加入Yada1情况下,R5组细胞碱性磷酸酶活性与钙化结节沉积均多于纯钛片组(P <0.05),R20组细胞碱性磷酸酶活性与钙化结节沉积均多于R5组(P <0.05)。(3)结果表明,钛片表面微结构可通过激活机械敏感通道蛋白1促进成骨细胞MC3T3-E1的成骨分化。

关键词： 纳米晶Nd-Fe-B磁体   混合稀土合金   扩散   粗晶区   细晶区  

摘要： 纳米晶Nd-Fe-B磁体因其晶粒细小而具有优异的磁性能。首先将Nd-Fe-B磁粉与高丰度稀土合金粉末混合,后通过热处理进行扩散,发现PrLaCu合金粉末可显著提高磁粉的矫顽力。以扩散磁粉为前驱体,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备纳米晶Nd-Fe-B磁体。微结构表征显示,磁体整体呈现粗细晶区交替分布的特征。通过调控高丰度稀土合金粉末中的La/Ce含量,可以有效调控粗细晶区的晶粒尺寸及其宽度,从而实现高矫顽力纳米晶Nd-Fe-B磁体的制备。与对照磁体相比,矫顽力最大可提升36.2%,这表明该方法是一种有效提高纳米晶NdFe-B磁体磁性能的策略,具有重要的实际应用价值。

关键词： Ag/Ti_(2)SnC复合材料   微/纳米力学行为   微结构演变   COMSOL模拟   多场耦合侵蚀  

摘要： 实际服役过程中低压开关的过早失效主要归因于电弧侵蚀,因此阐明材料微观结构、力学性能退化及电弧侵蚀机理对进一步开发环保MAX相增强银基复合电接触材料进而推动低压开关材料更新换代具有重要意义。本工作沿Ag/Ti_(2)SnC电触头横截面从电弧侵蚀层到近电弧侵蚀层再到基体内部依次进行了微/纳米压痕实验,分析对比了不同区域显微硬度、纳米硬度、弹性模量、蠕变以及塑性/弹性性能沿电弧侵蚀方向的梯度变化行为。在综合分析不同区域微观形貌和元素组成的基础上,揭示了增强相Ti_(2)SnC和Ag基体的结构和成分演变,解析了Ag/Ti_(2)SnC复合材料微观结构梯度变化与微/纳米力学性能之间的内在关系。使用COMSOL模拟进一步验证了多场耦合侵蚀下Ag/Ti_(2)SnC复合材料的物理特征,进而提出电弧侵蚀机理。

关键词： 高熵合金   SiC纳米颗粒   微观结构设计   核壳结构   拉伸性能   强塑性协同效应  

摘要： 受天然生物材料结构的启发，通过机械球磨和真空热压烧结（VHPS）成功制备具有新型核壳结构的SiC@CoCrFeMnNi高熵合金（HEA）基复合材料（SiC@HEA）。烧结后的SiC@HEA基复合材料微观结构由FCC固溶体，Cr23C6碳化相和Mn2SiO4氧硅相组成。含有1.0 wt.% SiC的SiC@HEA基复合材料的密度和硬度分别为98.5%和358.0 HV，抗拉强度为712.3 MPa，应变为36.2%。核壳结构对裂纹具有显著的偏转作用，这种效应使复合材料有效地保持基体的优异塑性。结果表明，SiC@HEA复合材料的核壳结构通过多种机制获得优异的强度和塑性。

关键词： CeO_(2)/CuCrO_(2)纳米线   静电纺丝   微观结构   光学特性  

摘要： 本文采用静电纺丝法制备了CeO_(2)/CuCrO_(2)纳米线,采用XRD、SEM、TEM、EDS及UV-Vis等手段分析了其微结构与光学特性。微结构分析表明,所有样品中都只有CeO_(2)与CuCrO_(2)两种目标相,材料表面呈纤维状结构,直径为70~90 nm,纤维表面的晶粒尺寸皆控制在24nm以内,表明采用静电纺丝法能够成功制备出具有小晶粒的CeO_(2)/CuCrO_(2)纳米线。光学特性分析表明,在可见光范围内样品的吸收度随着CeO_(2)/CuCrO_(2)摩尔比的减小而逐渐变大,即CuCrO_(2)占比越多的纳米线其光学吸收性越好,光学能隙约在2.95~2.98eV之间。

关键词： 水分迁移   后续水化   养护制度   水中水化温度   结合水   微结构  

摘要： 通过后续水化试验,研究了不同养护制度和水中水化温度下水泥基材料的水分迁移规律,分析了水分迁移对水泥基材料后续水化与微结构的影响.结果表明:水泥基材料结合水量随试件深度增加呈减小趋势,后续水化35 d时,试件深度160 mm处的结合水量较深度0 mm处降低6.4%;试件深度80 mm处的后续水化结合水量(前期)随高温水浴养护时间延长呈减小趋势,随水中水化温度升高而增大;当水中水化温度过高(60℃)时,水泥基材料内部生成微裂缝,孔结构粗化,后续水化表现为损伤作用.

关键词： 再生骨料   纳米纤维素   界面过渡区   微结构表征  

摘要： 将建筑垃圾中的废弃混凝土破碎后作为骨料形成的再生混凝土,是一种环保、可持续发展的建筑材料。然而,再生骨料表面相较于天然骨料存在更多裂纹和缺陷,因此再生骨料界面过渡区是再生混凝土的薄弱环节。为改性再生骨料界面,提出在基体中掺入纳米纤维素的方法,采用热重分析、扫描电镜和能谱分析等微观测试技术,探究纳米纤维素掺量对再生骨料界面微结构特征的影响规律。结果表明,再生混凝土老界面过渡区结构松散、存在较多孔洞,而掺入适量纳米纤维素后新界面处水泥水化程度、微观结构的致密性以及元素含量分布均匀性都得到改善。适量的纳米纤维素在养护阶段对水分子在水泥颗粒之间均匀分布及充分反应发挥积极作用,且纳米纤维素能与水泥水化产物形成较为致密的网状结构,增强各物相之间的紧密性。

关键词： 微结构材料   多孔材料   夹芯材料   轻量化  

摘要： 微结构材料以其优异的性能逐渐受到青睐,对微结构材料的概念、原理及构型进行了介绍,列举了常见的微结构材料种类,包括多孔金属、多孔陶瓷、泡沫塑料、夹芯材料等,分析了其在汽车安全、噪声、振动与声振粗糙度(NVH)、热管理方面的应用,并对材料-结构-功能一体化产品开发理念进行了阐述和展望。

摘要： 改善材料性能、发展新型品种一直是含能材料研究的核心任务.任何材料的宏观性能都是由其化学组成和组织结构两个要素决定的,含能材料的发展以往偏重于组成变化,即研发新化合物和新配方,近年来,含能材料的多尺度结构对其性能的影响越来越受到关注,对含能材料结构的设计和调控已成为改善含能材料性能的有效手段,复合含能材料的组装也成为新材料创制的一个深具潜力的方向,为含能材料的发展注入了新的活力.

关键词： 细胞膜仿生   金纳米颗粒   肝星状细胞   细胞表型   超微结构  

摘要： 目的:探究细胞膜仿生金纳米颗粒在和膜来源细胞相互作用过程中对细胞增殖、生长、凋亡等表型及细胞超微结构的影响,评估纳米颗粒和细胞的共存状态。方法:利用混合机械挤压法得到肝星状细胞膜仿生金纳米颗粒(hepatic stellate cell membrane biomimetic gold nanoparticle,AuNP@HSCM);利用高分辨透射电子显微镜表征AuNP@HSCM的纳米-仿生膜互作结构,并对AuNP@HSCM干预前后肝星状细胞LX-2的亚细胞超微结构变化特征进行分析;利用光学显微镜、流式细胞术和CCK-8法检测肝星状细胞LX-2的生长状态、增殖和凋亡等表型特征。结果:AuNP@HSCM的细胞膜和纳米颗粒表面耦合良好;相较于聚乙二醇化的金纳米颗粒(polyethylene glycol modified gold nanoparticle,AuNP@PEG),AuNP@HSCM可输运至细胞核,具有更强的细胞内化能力;与AuNP@PEG引起胞质中细胞器结构退化不同,AuNP@HSCM引发了LX-2细胞近细胞膜处的泡状结构的产生;与AuNP@PEG作用于LX-2细胞相比,AuNP@HSCM在低剂量质量浓度(≤1.5μg/mL)下具有更弱的细胞毒性,能够显著降低LX-2细胞凋亡水平。结论:细胞膜仿生金纳米颗粒AuNP@HSCM具备稳定的纳米-仿生膜耦合结构,与膜来源细胞LX-2能够更好地实现结构和功能共存。