简讯

“鲲龙”AG600已具备执行灭火任务能力

近日，我国自主研制的大型灭火/水上救援水陆两栖飞机AG600 已完成典型灭火场景验证试飞科目，这标志着“鲲龙”AG600 已具备执行灭火任务能力。近年来，航空工业“鲲龙”AG600 项目研制团队着眼森林防火迫切需要，坚持并行推进适航取证和实战应用验证，按照“先平台后任务、先平原后高原”循序渐进的思路，重点推进适航验证机安全性、灭火功能效能、平原/高原典型任务场景等方面验证工作。

2023年上半年，“鲲龙”AG600 三架试飞机并行在珠海、蒲城、荆门、安顺、六盘水、西昌累计开展172 架次/430 h 试飞，完成飞机本体失速、机动特性等平台操稳科目及灭火任务系统验证；完成12 t 齐投、6 t/3 t 连投等不同投水模式，平飞、转弯、俯冲不同投水姿态，23～100 m 不同投水飞行高度，220～284 km/h 不同投水速度等各种任务模式验证，相关技术指标均符合设计要求，现阶段已具备安全出动执行灭火任务的实战化应用能力。据介绍，当前具备完全自主配套核心机载系统的“鲲龙”AG600 已全面进入适航验证阶段，计划2024 年度取得型号合格证。后续航空工业将进一步加大国产航空装备融入国家应急救援体系研究，深入开展国产航空装备体系化市场开拓、综合化运营保障、实战化应用演练，加快形成以“鲲龙”AG600为龙头的国产航空应急救援装备体系，满足国家应急救援体系和我国自然灾害防治体系建设需要，支撑“平安中国”战略，实现建设航空强国目标。

（本刊记者 逸飞）

天津大学团队：新型有机长余辉喷雾助力表面无损探伤

近日，天津大学胡文平/汪天洋团队成功研发出一种多功能有机长余辉喷雾，可实现溶剂化制备并实现大面积喷涂，在信息标记与保护、表面无损探伤领域展现出独特的应用思路。相关成果以UV-curing-enhanced organic long-persistent luminescence materials为题发表在Advanced Materials 上。

无定形有机长余辉发光材料可以实现简单的溶液加工和大面积均匀发光，但这类材料的发光性能受材料本征刚性环境的影响较大。为此，研究人员提出了一种紫外光固化增强（UV-curingenhanced）有机主客体掺杂体系长余辉性能的普适策略，即通过光固化构建的刚性环境促进主客体之间的相互作用，从而诱导出高性能长余辉发射。利用这种可溶液加工、可大面积涂覆和“易于实现”的材料制备策略，有望促进无定形有机长余辉材料在信息标记与保护、表面无损探伤等领域的深度应用。同时，在表面无损探伤领域，对比磁粉检测和渗透检测，这类具有自主知识产权的新型试剂类无损探伤方法的成像更加便捷迅速，且技术附加值更高，有望为有机长余辉材料打开一个重要的商业应用出口。

该项研究得到了国家自然科学基金委、天津市科技局和天津大学科技创新领军人才培育计划（“攀登计划”）的支持，论文的第一作者为理学院化学系硕士研究生梁依萌和刘曼，通讯作者为理学院化学系汪天洋副教授。

（本刊记者 逸飞）

合肥物质院与哈工大团队在超高温陶瓷粉体研制方面取得新进展

近期，中国科学院合肥物质院固体所李越研究员团队与哈尔滨工业大学张幸红教授团队合作，在超细、高纯超高温陶瓷粉体制备与机理研究方面取得新进展，发展了一种液相陶瓷前驱体碳/硼热还原新工艺，该工艺可实现批量化制备多种高纯、超细硼化物陶瓷粉体。相关成果相继发表在Journal of Materials Science & Technology 和ACS Applied Engineering Materials 等期刊上。

科研人员基于溶胶-凝胶协同碳/硼热还原法，提出以山梨醇作为碳源，硼酸为硼源，使溶胶前驱体体系中碳、硼和金属3种元素有效连接，实现了分子级混合，在较低裂解温度下实现陶瓷化，保障了粉体纯度的同时降低了粉体粒径，获得了高纯超细的ZrB2陶瓷粉体。科研人员通过添加系列分散剂（如聚乙二醇（PEG）、油酸等），有效减小了陶瓷粉体的粒度并抑制了粉体的团聚，合成的硼化物粉体颗粒尺寸可低至数百纳米；同时也揭示了溶胶-凝胶协同碳/硼热还原法制备硼化物粉体的高温生长机制及分散剂对超高温陶瓷粉体的影响，为解决工程化制备硼化物陶瓷粉体过程中易形成大尺寸颗粒和高团聚现象提供了技术方案，奠定了试验基础。

为了进一步提高批量化制备高纯超细陶瓷粉体效率，科研人员后续开发了一种絮凝沉淀辅助碳/硼热还原合成超高温陶瓷粉体的方法。通过将反应试剂溶解在酸性溶剂中并螯合成混合物，实现了碳、硼和金属源在前驱体阶段分子级混合并固化沉淀；通过严格控制化学计量比，可有效控制硼化物产物中的碳和硼元素，获得碳和氧含量极低的高纯度硼化物陶瓷粉体。

上述工作得到了国家自然科学基金、安徽省重大科技项目以及合肥物质院院长基金项目等资助。

（本刊记者 逸飞）

中国科学院兰州化物所宏观结构超滑研究获新进展

近日，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室纳米润滑课题组研究人员在面向工程应用的宏观结构超滑尺度设计与实现等方面取得新进展。

研究人员开发了一种通过掺入石墨烯边缘氧削弱纳米粉体边缘钉扎效应的简易方法，实现了二维纳米粉体到异质结转化，制备了大量纳米尺度同质结和异质结共存的材料，实现了载荷、速度等可调、宽温域（-200～300 ℃）和宏观尺度结构超滑，揭示了异质滑移和同质锁定的超滑调控机制。

相关研究成果以Tunable, widetemperature and macroscale superlubricity enabled by nanoscale van der Waals heterojunctiont o - homojunction transformation 为题发表在Advanced Materials 上。

兰州化物所杨兴博士后为论文第一作者，张俊彦研究员和王永富副研究员为通讯作者。

该工作得到了国家自然科学基金项目、中国科学院“西部之光”人才项目、中国科协海智计划等的支持。

左图为整体研究思路图。 （本刊记者 逸飞）

首台可见光波长飞秒光纤激光器面世

目前，加拿大拉瓦尔大学科学家开发出了第1台可在电磁光谱的可见光范围内产生飞秒脉冲的光纤激光器，这种能产生超短、明亮可见波长脉冲的激光器可广泛应用于材料加工、生物医学等领域。

通常产生可见光飞秒脉冲的设备复杂且低效，光纤激光器则拥有稳定可靠、占地面积小、效率高、成本低、亮度高等优点，是一种非常有前途的替代方案。但迄今为止，这种激光器还无法直接产生持续时间在飞秒（10-15s）范围内的可见光脉冲。

该研究团队负责人表示，他们研制出了首台能在可见光范围内工作的飞秒光纤激光器。该激光器基于镧系元素掺杂的氟化物光纤，能发射635 nm 的红光，实现了持续时间168 fs、峰值功率0.73 kW、重复频率137 MHz 的压缩脉冲。而且，他们在设备中使用商用蓝色激光二极管作为能量光源，使整体设计更加坚固、紧凑且具有成本效益。

该研究团队指出，如果在不久的将来能够获得更高的能量和功率，可广泛应用于许多领域。潜在应用包括高精度、高质量的生物组织消融和双光子激发显微镜。飞秒激光脉冲还可在材料加工过程中对其进行冷消融，鉴于这一过程不会产生热效应，因此在进行切割时比用长的脉冲更加清洁。

接下来，研究人员计划改进这项技术，使装置完全单片化，这意味着各个光纤光学组件都将直接互连，减少装置的光学损耗，提高效率，进一步提高激光器的可靠、紧凑和坚固性。他们还在研究提高激光脉冲能量、脉冲持续时间和平均功率的不同途径。

（本刊记者 逸飞）

中国科学院力学所团队获得多分岔裂纹应力强度因子的半解析解

裂纹分岔是断裂力学的经典问题之一。由于动态加载或者裂纹扩展至不均匀介质中所造成的不稳定性，在工程实践中经常可以观测到裂纹分岔的现象。在安全分析中，裂纹的偏折与分岔对结构寿命的影响至关重要。

近日，中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室魏宇杰研究团队通过平面弹性理论以及共形映射变换，将多分岔裂纹边界映射到复平面的单位圆上，提出了多分岔裂纹的弹性边界值问题，实现了裂纹尖端应力强度因子的半解析求解。研究以工程中常见的三分岔裂纹和四分岔裂纹为例，讨论了应力状态和裂纹形状对分岔裂纹尖端应力强度因子及应变能释放率的影响，并基于能量释放率准则分析其对裂纹进一步扩展的影响。该研究为理解裂纹的分裂与裂纹网的形成提供了基本的理论工具。

相关研究成果以A semi-analytical solution to the stress intensity factors of branched cracks 为题发表在Journal of the Mechanics and Physics of Solids 上。第一作者为博士研究生刘卓尔。

该研究工作得到了国家自然科学基金基础科学中心“非线性力学中的多尺度问题”项目的支持。

（本刊记者 逸飞）

科学家发现金属裂纹可自动修复

金属碎片在没有任何人为干预的情况下断裂，然后融合在一起，这一过程推翻了基本的科学理论。如果这种新发现的现象能够被利用，可能引发一场工程革命——自我修复的发动机、桥梁和飞机可以逆转磨损造成的损害，从而更安全、更耐用。

2023 年7 月19 日，美国桑迪亚国家实验室和得克萨斯农工大学联合研究小组在Nature 上描述了他们的这一发现，论文题目为Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding。

桑迪亚国家实验室材料科学家Brad Boyce说:“我们已经证实，金属有自己内在的、自然的自我愈合能力，至少在纳米级疲劳损伤的情况下是这样。”

当时，他们只是想使用他们开发的一种专门的电子显微镜技术评估裂纹是如何在纳米尺度铂片中形成和扩散的，该技术可在金属末端以200 次/s 的速度对其反复拉扯。令人惊讶的是，试验开始约40 min 后，损伤发生了逆转。裂缝的一端融合在一起，仿佛在倒退，没有留下之前损伤的痕迹。随着时间推移，裂纹沿着不同的方向重新生长。研究人员认为这是“前所未有的洞见”。

“这些发现在多大程度上具有普遍性，很可能成为广泛研究的一个课题，”Boyce 说，“我们展示了这种情况在真空中的纳米金属中发生，但我们不知道这种现象是否也会在空气中的常规金属中存在。”

然而，尽管存在种种未知，这一发现仍然是材料科学前沿的一次飞跃。

（本刊记者 逸飞）

韩国科学家开发出迄今机械性能最高自增强复合材料

近日，韩国科学家使用一种聚丙烯聚合物，成功开发出一种纯净的自增强复合材料，其机械性能位居同类自增强复合材料榜首，有望替代飞机用碳纤维增强复合材料，加速“空中出租车”时代的到来。该研究成果以True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility为题发表在Chemical Engineering Journal 上。

为推进城市空中交通等未来出行方式的实现，科学家们需要开发出具有优异物理性能和可回收性能的新材料。自增强复合材料价格低廉、重量轻，且在处理和回收方面具有优势，因此被寄望于能替代飞机用碳纤维增强复合材料。

目前，科学家们在制造自增强复合材料时，会将化学成分不同的物质混合在增强体或基体内，以提高流动性和渗透性，但这样会使所得到的材料物理性能和可回收性较差。

在此研究中，韩国科学技术研究院、汉阳大学和全北国立大学研究人员组成的联合团队，通过四轴挤出工艺调整聚丙烯基体的链结构，成功控制了其熔点、流动性和浸透程度，开发出了一种纯净的自增强复合材料。

与先前的研究相比，新获得的自增强复合材料拥有迄今最高水平的机械性能，其黏附强度、拉伸强度和抗冲击性分别提高了333%、228%和2700%。而且，当被用作小型无人机的框架材料时，该材料比传统的碳纤维增强复合材料轻52%，飞行时间增加了27%，证实了其在下一代飞行应用中的潜力。

下图为100%自增强复合材料的制备与应用。

（本刊记者 逸飞）