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1. Simulation of spatial strain inhomogeneities in lithium-ion-cells due to electrode dilation dependent on internal and external cell structures

内外部结构相关的电极膨胀引起的锂离子电池

空间应变不均匀性的模拟

翻译：李红刚

图1.(a) 18650电池的外部绕圈中的高应变梯度区域和增加的局部析理；(b) 硬壳电池中的局部析理；(c) 软包电池中的局部析理区域。

Ebert F, Spielbauer M, Bruckmoser M, et al. Simulation of spatial strain inhomogeneities in lithium-ion-cells due to electrode dilation dependent on internal and external cell structures, Journal of Energy Storage 2022; 49: 104143.

2. In-situ imaging of flexure-induced fracture in tape-laminate composites using high-resolution X-ray computed tomography

采用高分辨率X射线计算机断层扫描方法对因弯曲引起层合复合材料断裂的原位成像

翻译：王焕芳

为了观测层合复合材料层间及层内渐进损伤断裂情况，该文基于X射线计算机断层扫描（CT）技术开展了原位弯曲试验，并给出了详细的层级损伤实验观测方法。该研究中试样是垂直安装的，通过原位单轴加载，使试样承受两个偏心压缩载荷，从而转变为弯曲加载。采用该套试验装置，该文对两种不同层合堆叠顺序的试样进行测试、成像和分析。作者发现对于相邻层之间角度变化较大的准各向同性层合板（LA），层合板中平面下方几乎同时出现横向裂纹和脱层。对于相邻层之间夹角较小的层板（SA），横向裂纹网络的广泛形成穿透了板厚度，而不会出现延迟增长。该文提出的试验和图像数据分析方法对层合板的断裂过程提供了重要的见解，并指出渐进损伤分析模拟中应考虑的固有层间几何变化。

图2.（a）原位垂直弯曲试验装置；（b）LA及SA试样分割后的层级结构图；（c）LA及SA试样的载荷-垂直位移曲线；（d）LA试样断口表面随位移的演化。

  Wingate BP, Czabaj MW. In-situ imaging of flexure-induced fracture in tape-laminate composites using high-resolution X-ray computed tomography. Compos. Sci. Technol. 2022; 220: 109288.

3. A novel and robust method to quantify fatigue damage in fibre composite materials using thermal imagine analysis

基于热成像分析和鲁棒法的纤维增强复合材料的疲劳损伤量化方法

翻译：李爱家

由于传统的疲劳热成像法缺乏对疲劳损伤的量化分析，该文提出了一种全新的方法用于预测疲劳寿命和表征疲劳损伤演化。首先，研究人员设计了具有不同缺口位置的试样（如图3（a）所示）和配套的绝热疲劳试验装置（如图3（b）），采集了不同载荷下试样表面的温度场。之后，该文结合热力学理论和温度场数据，计算了单个循环周期下的焓变。结合纤维增强复合材料的疲劳损伤机理分析，该文将疲劳损伤归纳为了三种不同的阶段，并且通过理论公式建立了疲劳损伤与焓变之间的联系。最后，作者将该方法计算的疲劳参数和能量耗散数据与传统疲劳试验作了对比，结果表明该方法的计算精度较高，可以应用于带缺陷复合材料的疲劳评估。此外，该文的试验采用的是绝热加载方法，与大部分试验的恒温加载不同，对未来的疲劳试验技术研究具有一定的参考价值。

图3. （a） 不同缺口位置的试样；（b）绝热环境下的疲劳试验装置

Eder MA, Sarhadi A, Chen X. A novel and robust method to quantify fatigue damage in fibre composite materials using thermal imagine analysis. Int J Fatigue 2021;150:106326.

4. Kirigami-Inspired Highly Stretchable, Conductive, and Hierarchical Ti₃C₂T_x MXene Films for Efficient Electromagnetic Interference Shielding and Pressure Sensing

受剪纸工艺启发的高拉伸性导电性与分层性Ti₃C₂T_x用于高效电磁干扰屏蔽和压力传感的 MXene 薄膜

翻译：张美合

为柔性电子设备设计出一款具有高可拉伸性的电极是目前科研界所面临的一个巨大挑战。收剪纸结构高延展性的启发，该文设计出一款用于高效电磁干扰屏蔽和压力传感的 MXene 薄膜，通过自下而上方法在柔性 PDMS 基板上构建起皱的 MXene 图案，以创建具有主要和次要表面褶皱的分层表面。该结构通过表面存在的类似于剪纸结构的脊结构起到应变非均匀化的效果。如图所示，在拉伸应变下，初始裂纹多萌生于脊结构之间，由于PDMS脊结构的偏转和钝化效应，裂纹在垂直方向上的传播受到有效限制。具体而言，分层PDMS脊可以通过改变裂纹扩展方向来防止裂纹向大裂缝的过渡，并且可以钝化尖锐的裂纹尖端，从而有效地缓解应力集中，整体机械性能得到了优化。具有不同脊高的薄膜电极裂纹长度、裂纹密度与电阻率增加趋势如图所示，图中可见一系列实验得到的类似于剪纸结构的脊结构能够有效限制裂纹扩展。通过有限元分析也验证了褶皱结构对于裂纹形成的影响。随着PDMS脊振幅的增加，即褶皱程度越明显脊结构之间的应变分布越低。在预拉伸/释放循环期间，通过非均匀变形在分层膜中产生的自控微裂纹使分层PDMS/MXene膜具有高拉伸性（100%），应变不变电导率在0%-100%的应变范围内，并且在1000循环疲劳测量中具有稳定的电导率。

图4.（a）具有不同脊高的分层PDMS/MXene薄膜的横截面扫描电镜图像；（b）表面形貌；（c）在 50% 的拉伸应变下，具有不同脊高的分层 PDMS/MXene 薄膜的裂纹密度和长度；（d) 在50%的拉伸应变下，具有不同脊高的分层PDMS/MXene薄膜的电阻变化；(e) 不同脊高的应变分布；（f）较高脊高下不同拉伸应变下的应变分布情况。

Chen W, Liu L, Zhang H. Kirigami-Inspired Highly Stretchable, Conductive, and Hierarchical Ti₃C₂T_x MXene Films for Efficient Electromagnetic Interference Shielding and Pressure Sensing. ACS Nano. 2021; 15,4: 7668–7681.

5. Integrated 3D printing of flexible electroluminescent devices and soft robots

柔性电致发光器件与软体机器人的一体化3D打印

翻译：崔泽森

柔性可拉伸发光器件正推动可穿戴电子设备、软体机器人等领域的快速发展，然而，传统制造方法在柔性电致发光器件的开发上仍存在步骤繁琐及高成本等问题。该文开发了一种基于墨水直写（DIW）的3D打印技术，实现了柔性电致发光器件与软体机器人的一体化成型。研究人员首先开发了一系列3D打印墨水，分别用于制备离子导电层、电致发光层及介电绝缘层。打印过程如图5（a），各层之间通过共价键形成坚固的界面，保证了成型后的器件在拉伸、弯曲和扭曲等载荷下仍具有稳定的发光性能（图5（b））。该文仿造变色龙的伪装机制（图5（c）），将3D打印柔性发光单元与感光单元集成到软体机器人上，构建出人工智能伪装机器人。该机器人可以实时接受环境光信号并转换为电信号以控制不同的发光单元，从而实现机器人的环境感知并迅速做出伪装反馈（图5（d））。

图5.（a）柔性器件打印过程示意图；（b）柔性器件在扭转与弯曲载荷下的发光性能；（c）软体机器人环境匹配发光策略示意图；（d）软体机器人在不同颜色背景下的发光响应。

P. Zhang, L. M. Lei, G. Chen, et al., Integrated 3D printing of flexible electroluminescent devices and soft robots, Nature Communication 13 (2022) 4775.

6. Bio-inspired, intelligent flexible sensing skin for multifunctional flying perception

用于多功能飞行感知的生物启发的智能柔性传感蒙皮

翻译：强钰钊

通过模仿生物系统发展多功能飞行感知能力，对于飞机适应复杂和模糊的流动环境是非常有意义的。该文研究表明飞行生物的综合能力（皮肤、突触、免疫系统和大脑）可以作为仿生灵感。作者开发一种具有类似组件的智能柔性传感（iFlexSense）蒙皮，即类似皮肤的机械感知、类似神经元的数据传输、类似免疫系统的冲击监测和类似大脑的人工智能。iFlexSence蒙皮通过包括气流感知、状态感知和复杂表面的自我诊断等多功能为飞机带来了实质性的改进。该研究通过安装在NACA 0012机翼上的风洞试验验证了这一点，它准确地测量了表面压力、温度、壁面剪切应力和颤振，定位了突然的冲击，并正确预测了分离和失速的发生。该蒙皮显示了未来风洞试验的巨大潜力，并扩展了无人驾驶航空器和水下航行器的能力。

图6. "基于感觉飞行"的生物和人工体感系统示意图。

Xiong, W., Zhu, C., Guo, D., Hou, C., Yang, Z., Xu, Z., Qiu, L., Yang, H., Li, K., &; Huang, Y. A. (2021). Bio-inspired, Intelligent Flexible Sensing Skin for multifunctional flying perception. Nano Energy, 90, 106550. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106550