简讯

西工大翼身融合民机技术研究取得重大突破

近日，西北工业大学研制的翼身融合大型客机的缩比试验机试飞成功。作为系列关键设计技术飞行验证的摸底试飞试验，此次试验进行了试验机的起降、通场、规划航线自主飞行等科目测试，完成了预期的飞行计划。

据介绍，飞行试验由西工大牵头的国内翼身融合民机技术研究团队组织实施，是翼身融合民机技术研究从概念研究到技术验证的关键一步。

西北工业大学牵头的国内翼身融合民机研究团队汇集了国内航空院所、相关高校的优势力量，是国内最早、国际上深入该领域研究的团队之一，经过多年的技术攻关，团队取得了一系列国际领先的研究成果。

经过系列大型风洞试验、数值仿真与缩比飞行等关键技术验证，该团队攻克并掌握了总体、气动、飞机-发动机匹配、飞行控制等一批系列关键设计技术，并在飞机系列化发展、中央机体特殊结构、噪声抑制等技术方面取得了重要进展。

在双碳目标背景下，节能减排成为中国航空运输业发展的重中之重。目前，该团队已经在新能源翼身融合民机技术方面展开研究，已完成了氢能翼身融合民机概念方案初步设计。

下一步，该团队将进一步验证完善翼身融合民机总体综合设计技术，攻克结构、降噪等关键技术，并聚焦新能源飞机技术发展方向，攻克背撑式/背负式/分布式发动机布局设计技术，为电能/氢能动力翼身融合民机发展提供技术储备。

（本刊记者 逸飞）

中国科大提出热固性材料的新型3D打印方法

近日，中国科学技术大学工程科学学院机器人与智能装备所张世武教授研究团队李木军副教授，近代力学系王柳特任教授与南加州大学Yong Chen教授合作，提出了一种原位双重加热（In situ dual heating, ISDH）策略，成功实现了对具有多种流变性质和功能特性的热固性材料的墨水直写（Direct ink writing, DIW）打印。研究成果以3D printing of thermosets with perse rheological and functional applicabilities为题发表在Nature Communications上。

该研究提出通过邻接层快速加热和焦耳加热器加热的双重加热方式，使得代表性的热固性材料Sylgard 184最快可以在2 s内固化，从而成功实现了未经改性的低黏度Sylgard 184的直接3D打印，打印结构与模具铸造结构的力学性能类似。通过采用不同直径的喷头（0.025～1 mm），该方法的尺寸可扩展性得到了验证，实现了120 mm的最大打印高度和50 μm的分辨率。

该研究还展示了ISDH打印丰富的功能性，包括打印多材料异质结构，以及不同NdFeB含量的磁响应柔性结构等。通过与“Pick-and-Place”工艺结合，ISDH打印还可以制造柔性电子设备。

以上工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划、安徽省自然科学基金支持。

下图为ISDH打印低黏度Sylgard 184。

（本刊记者 逸飞）

SerialRED新方法实现多晶材料快速、高通量物相分析

近日，瑞典斯德哥尔摩大学邹晓冬院士（瑞典皇家科学院、工程院双院院士）与中国石化上海石油化工研究院杨为民院士团队合作在Nature Chemistry上发表了题为High-throughput phase elucidation of polycrystalline materials using serial rotation electron diffraction的研究成果。

该成果报道了自动化、高通量SerialRED新方法在复杂微晶/纳米晶材料快速、高通量物相分析和结构解析方面的巨大优势。SerialRED的使用将有可能改变矿物、金属/金属氧化物、陶瓷、半导体、骨架类型材料、有机小分子以及药物等重要多晶材料的研究和开发方式。

基于透射电镜开发的SerialRED方法可以自动、快速识别多晶样品中成百上千个亚微米或纳米晶体并采集每个晶体的三维电子衍射（3D ED）数据。这使得SerialRED能够实现对复杂多相纳米/亚微米晶样品的快速、高通量物相分析和结构解析。在这项工作中，邹晓冬院士/杨为民院士合作团队以典型的多晶材料分子筛的合成为实例，来展现SerialRED方法在辅助探索复杂体系合成新型材料、快速获取物相组成和结构信息及加速材料开发等方面的优势。

因不需要纯相样品即可进行物相分析和结构解析，SerialRED能够在合成开发的早期阶段检测有价值的晶相并确定其结构，这为新型多晶材料的设计合成和快速开发提供了新的机会。同时，当检测晶体数量足够多时，SerialRED可以定量分析物相组成。此外，SerialRED试验只需微量样品，就可与纳摩尔级高通量合成筛选技术结合加速材料开发。

（本刊记者 逸飞）

西安交大在新型熔滴+电弧增材制造铝合金研究方面取得新进展

近日，西安交大魏正英教授金属增材制造科研团队研究比较了电弧增 材GMA-AM（气 体金属电弧增材制造）、激光-GMA混合制造、旁路耦合WAAM、气体钨丝电弧（GTA）增材等技术，提出了一种新型熔滴+电弧增材制造方法（DAAM），实现了铝合金部件的高质量和高效率制造。在DAAM系统中，该团队设计了一种特殊的熔滴发生系统（DGS）来取代传统的送丝系统，使材料添加过程和弧热输入过程成为两个独立的部分。采用变极性气体钨弧（VP-GTA）作为热源，选用2219铝合金作为沉积材料，分析了熔滴生成过程和熔滴+电弧沉积特性，提出一种热输入策略，实现具有良好形貌的薄壁构件的制备。在此基础上，研究了微观结构分布和晶粒形貌，以及不同工艺条件下的拉伸性能和断裂特性。

相关研究成果以A novel droplet + arc additive manufacturing for aluminum alloy:Method, microstructure and mechanical properties为题发表在Additive Manufacturing上。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助。下图为电弧增材制造2219铝合金薄壁件。

（本刊记者 逸飞）

清华大学深圳国际研究生院弥胜利课题组在力学超材料领域取得新进展

力学超材料通过对其内部几何结构进行精心设计来获得增强的或自然材料无法拥有的功能，这使其受到科学及工程领域的广泛研究。磁驱动材料因能够实现远程、快速和可逆的形状变形而常被用作赋予超材料可编程性和可重构性的策略。传统的磁驱动材料并没有充分利用超材料的设计机制，同时具有磁编程角度单一，制造完成后整体形状无法改变等问题。

清华大学深圳国际研究生院弥胜利课题组创新性地提出一种基于磁驱动的可编程、可重构的模块化力学超材料，融入超材料的折纸与剪纸设计机制，使其具有多种预定义变形形状，从而能更好地适应外界环境的变化与要求。研究将运动和变形设计到预定义的可互相转化的折痕和剪痕中，允许更多的离散运动和力传递，可融合折纸的折叠、剪纸的旋转及以剪痕为导向的折叠等变形方式，为形成复杂三维结构奠定了基础。该研究从新角度建立基本运动变形模型，进行相关试验和有限元分析，以定量了解所提出的模块化力学超材料运动变形特性。与磁纯弹性体材料相比，所提出的模块化力学超材料在变形过程中的能量损失大大减少。该研究也展示了所提出模块化超材料在信息存储及显现、机械逻辑计算、可重构机器人、可部署机构等领域的应用。结果表明，高度可编程性和可重构性扩大了其应用潜力，进而能满足更多的需求。

近日，上述研究成果以Magnetic-driven modular mechanical metamaterials with high programmability,reconfigurability, and multiple applications为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。左图为模块化超材料的制造过程和设计机制。

（本刊记者 逸飞）

宁波材料所在树脂基三维碳材料制备方向取得新进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所新型热固性树脂团队刘小青研究员基于多年的生物基热固性树脂研究经验，提出开发生物基材料的本质是为了实现对生物碳的高效利用。基于此，该团队利用激光烧蚀的方法，将生物基热固性树脂转化为功能性碳材料，拟完成从“生物碳”到“生物基树脂”再到“功能碳”的闭环转化。

最近，基于在这两个交叉领域丰富的研究基础，该团队通过对碳前体的分子结构设计，并且利用激光刻蚀成功实现了从液态前驱体直接转化为三维石墨烯材料。这条全新制备路线集成了激光制造与液态前驱体两者的优势。

此外，制备得到的三维石墨烯材料的功能组分也具有高度的可控性。得益于液体良好的兼容性，功能性的有机或无机填料可以直接混入液态前驱体中，并在激光的辐照下原位形成石墨烯基复合材料，实现包括杂原子掺杂、金属纳米粒子掺杂、金属氧化物纳米粒子掺杂以及其他功能性组分的掺杂等。比如，将多种金属有机化合物与液体共混之后进行激光辐照可以得到高熵合金掺杂石墨烯材料。其中，高熵合金以纳米粒子的形式均匀分布在三维石墨烯的多孔骨架表面，其粒径和含量则可以通过前驱体的掺杂比例灵活调节。

相关研究成果以Direct conversion of liquid organic precursor into 3D laser-induced graphene materials为题发表在Advanced Materials上。

本工作得到了国家自然科学基金、浙江省杰出青年基金和浙江省领军型创新团队项目的支持。

（本刊记者 逸飞）

中国科学院大连化物所研发出自愈合可见光/红外隐身相变材料膜

近日，中国科学院大连化学物理研究所热化学研究组（DNL1903组）史全研究员团队通过简单易行的合成策略，研发出一种柔性自愈合相变材料膜，并实现了其在可见光/红外波段同步隐身方面的应用。

相变材料因其优异的热量管理和温度控制功能在红外隐身研究方面备受关注。然而，传统相变材料存在固相刚性大、液相易流动、形状及颜色可设计差等问题，限制了其在多波段与多场景隐身中的应用。

针对上述问题，史全团队设计并构建了一种可用于同步可见光/红外隐身的柔性自愈合相变材料膜。

该相变材料膜不仅具有稳定可调的相变温度和相变焓，还展现出优异的柔性、自愈合特性、粘附性、热塑性和形状记忆性，能够根据需求设计成不同的形状和颜色，在多场景下表现出显著的视觉与红外隐身功能，为开发多波段及多场景隐身技术提供了新思路。

相关研究成果以Synchronous visual/infrared stealth using an intrinsically flexible self-healing phase change film为题，发表在Advanced Functional Materials上。

（本刊记者 逸飞）

西工大以粉料级配设计提升光固化3D打印陶瓷型芯综合性能

近日，西北工业大学苏海军团队提出一种基于粉料级配设计方法的光固化3D打印陶瓷型芯新方法，结合合理的烧结温度选择，制备了具有高孔隙率、适当抗弯强度以及优异抗高温蠕变性能的氧化铝陶瓷型芯。研究了粉料级配设计，特别是粗粉料在光固化3D打印陶瓷型芯显微结构和性能调控中的作用。

基于不同颗粒尺寸的烧结动力学，确定了陶瓷型芯合适的烧结温度，建立了光固化3D打印氧化铝陶瓷型芯的“非骨架”微观结构模型。在孔隙率、抗弯强度和抗高温蠕变性达到平衡的情况下，大幅提高了复合材料的综合性能，获得了高孔隙率、适当强度和低高温挠度的氧化铝基陶瓷型芯，为提高光固化3D打印陶瓷型芯的综合性能提供了重要参考。

相关研究成果以Enhanced comprehensiveproperties of stereolithography 3D printed alumina ceramic cores with high porosities by a powder gradation design为题发表在Journal of Materials Science & Technology上。

下图为光固化3D打印氧化铝陶瓷型芯孔隙率的3种来源，分别为： （a）层间隙； （b）不均匀的粉料分布； （c）细粉料之间的“桥接”。

（本刊记者 逸飞）