编辑荐读 | Journal of Materials Science精选文章2024 Issue 11 (下)
稀土掺杂和静水压下CsPbBr3钙钛矿的相稳定性和电子结构
Phase stability and electronic structure of CsPbBr3 perovskites under rare-earth doping and hydrostatic pressure
作者：Xiang Wang, Xueling Xu, Deqi Fan, Guangyao Zhang & Yi Lu Jiayi Yang, Yang Liu, Yongmao Cai, Yu Zhang, Pengyu Zhou, Bao Liu & Yuqiang Li
CsPbBr3钙钛矿材料因其高发光色纯度、可调谐带隙和高光致发光量子产率的优点，在各种光电设备中有着广阔的应用前景。在此，我们使用密度泛函理论计算研究了稀土（RE）掺杂和静水压下CsPbBr3的相稳定性、电子结构和光学性质。我们总结了钙钛矿性质与不同RE掺杂和压力之间的关系。随着掺杂RE离子半径的减小，CsPbBr3:RE的带隙出现了减小，这可以指导带隙的调整。未掺杂的CsPbBr3的压力系数为-0.016 eV/GPa，而RE掺杂的CsPbBr3的压力系数平均为-0.0144 eV/GPa。RE掺杂和压力的结合为带隙提供了更宽的可调谐范围。稀土掺杂和施加压力对于调节钙钛矿的性质具有重要意义。我们的工作为揭示掺杂效应和压力工程的潜在机制提供了机会。
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由对齐纳米线组装的金属镍的各向异性异常奈恩斯特效应
Anisotropic anomalous Nernst effect of metallic nickel assembled by aligned nanowires
作者：Yuekui Xu, Ziyang Zhang, Hang Sun, Huiqian Min & Zhiyong Qiu
异常奈恩斯特效应（ANE），作为铁磁材料中的三维热电效应，有望突破传统塞贝克效应的限制，从而提高热电转换效率。本研究报告了由纳米线对齐组装的金属镍中的各向异性异常奈恩斯特效应。研究发现，ANE电压随着角度到金属镍平面内纳米线对齐方向的变化而变化。当磁场平行于纳米线的对齐方向施加时，ANE电压在纵向温差为23 K时达到530 nV，这是其在垂直方向上的值的143%。这种对各向异性材料的设计概念可能为基于ANE的热电设备提供一种提高热电效率的新途径。
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利用3D打印GelMA/SF/Haps复合水凝胶推进膝关节软骨修复以增强软骨细胞再生
Advancing knee cartilage repair with 3D printed GelMA/SF/Haps composite hydrogels for enhanced chondrocyte regeneration
作者：Peiyi Hou, Xiaoning Yang, Zixian Liu, Yanyan Cao, Dan Han, Meng Li, Wendan Jia, Rong Cheng, Zhizhong Shen & Shengbo Sang
膝关节软骨损伤和缺损的修复在人体关节手术领域中是一个重大挑战。一个有前景的解决方案涉及到三维打印和关节软骨组织工程的协同作用。这项研究主要关注由明胶甲基丙烯酸酯（GelMA）、丝素蛋白（SF）和羟基磷灰石（Haps）组成的复合水凝胶的配方，并对其形态和机械性能进行了深入的检查。我们还对堆叠高度和网格面积进行了测试，以评估GM/SF/Haps墨水的3D打印性。为了评估GM/SF/Haps支架在软骨再生中的适用性，我们在水凝胶表面接种了小鼠软骨细胞（ATDC5）进行了2D培养，并在打印支架中混合ATDC5进行了3D培养。评估涉及到各种技术，如活/死染色，细胞计数试剂盒-8（CCK-8）测定，免疫荧光染色和细胞骨架染色。这项调查的结果显示，Haps的包含显著增强了复合支架内细胞的生存能力，细胞增殖和软骨细胞的分化。因此，这项研究强调了GM/SF/Haps支架在软骨再生领域的有前景的潜力。
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中断拉伸试验揭示了通过摩擦搅拌焊处理的AZ31镁合金焊接接头的非均匀拉伸变形
Interrupted tensile tests to reveal the non-uniform tensile deformation of AZ31 magnesium alloy welding joint processed by friction stir welding
作者：Jin-Hua Peng, Xiao-Xin Hu, Peng-Fei Zhao, Ze-Xin Wang, Liang-Yu Chen, Dubovyy Oleksandr & Sheng Lu
对FSWed AZ31 Mg合金进行了中断拉伸试验，以揭示焊接接头沿线的非均匀拉伸变形和潜在的变形机制。在拉伸试验中，塑性变形在拉伸样品中是不均匀的。拉伸变形集中在焊接接头，特别是在NZ和TMAZ之间的中间区域。根据纹理变化，得出不同的变形机制是导致这种不均匀变形的原因。每种变形机制的激活应力从前进侧到后退侧逐渐变化。{101¯2}孪晶，棱滑移和基面滑移是TMAZ，NZ及其中间区域的主导变形机制。因此，在焊接接头的中心线上发现了不均匀变形，并产生了不同的工作硬化。通过沿中心线的微硬度分布验证了中间区域具有最高的微硬度改善。本研究中提出的结果清楚地阐述了在Mg合金焊接接头中诱导不均匀变形的变形机制。
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在干湿循环下研究超吸水聚合物改善地聚物的机械性能损伤机制
Study of the damage mechanism on mechanical properties of super absorbent polymer-improved geopolymers under dry–wet cycling
作者：Xuefeng Zhang, Xiangdong Zhang, Jiaze Li, Lijuan Su & Jiashun Liu
超吸水聚合物（SAP）被用于改善地聚物处理，通过数字图像单轴试验研究了在干湿循环影响下，不同剂量SAP改善地聚物的峰值强度的降解规律，以建立干湿循环下SAP改善地聚物的强度降解指数。结合XRD、SEM和MIP测试，分析了改性地聚物的水化产物、微形态演变和孔隙分布，探讨了改性地聚物的降解机制。测试结果显示，与地聚物相比，改善地聚物的抗压强度随SAP剂量的增加显著增加，峰值强度最高增加62.24%。SAP能有效提高改善地聚物的干湿耐久性。含2% SAP的改善地聚物在9个干湿循环后，其抗压强度仍保持在初始强度的75%以上。考虑到SAP剂量和干湿循环次数的影响，提出了SAP改善地聚物的强度恶化指数，并证实其准确性。XRD、SEM和MIP测试结果显示，地聚物的主要水化产物是CSH、CAH和CASH，其胶结和填充效果增强了粒子之间的粘附力，形成了密实的结构。SAP相当于在干湿循环过程中在地聚物内部形成了一系列的水库，可以充分利用水分子，组织它们，并控制地聚物内部自由水和凝胶材料的结合，有序地产生水化产物，从而提高地聚物的强度。提高地聚物的强度。这些结果为路基损伤机制的分析和管理提供了科学依据。
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通过脉冲电处理（PET）快速控制CuCrZr合金的性能和微观结构
Controlling CuCrZr alloy properties and microstructure rapidly by pulsed electric treatment (PET)
作者：Qiang Li, Mingxia Wu, Ling Xue, Ju Huang, Zhenshang Hu, Gaolei Xu, Cunhui Wu, Xing Lou & Yi Yang
脉冲电处理（PET）是一种改善性能的有前景的方法，由于其清洁、高效、方便、环保和可持续的特性，从而满足了减少碳排放和高质量生产的目标。以前的研究主要集中在沉淀相上。相比之下，我们主要强调探索微观结构方面，以阐明CuCrZr通过PET性能提升的原因。在这项工作中，我们研究了冷轧CuCrZr合金板材在PET后的性能和微观结构，并揭示了PET的机制。CuCrZr合金的强度、应变和电导率分别提高了约19.5%、约186%和约73.1%。上述性能的改善是由于PET可以定制位错的分布，实现晶粒细化，并促进不同纹理的转变。值得注意的是，随着PET电压的增加，位错从内部移动到粒界周围，并在高温下逐渐消失。同时，电流可以增强<111>和<101>取向，并增加{112}<011>纹理和{112}<110>纹理的体积分数。与传统热处理相比，PET可以在适当的处理参数下更好地改善性能。并且，PET可以诱导CuCrZr合金在低温下再结晶。
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期刊简介
Journal of Materials Science 作为Springer材料学科的经典期刊，发表基于材料结构、加工和性能之间关系的重要原始研究成果和技术，已经成为了科学家们研究工程材料结构和性能的主要交流渠道。
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