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材料工程
中国航发北京航空材料研究院
材料工程

中国航发北京航空材料研究院

曹春晓

月刊

1001-4381

matereng@biam.ac.cn

010-62496276

100095

北京81信箱44分箱

材料工程/Journal Journal of Materials EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊创刊于1956年，现由北京航空材料研究院主办，国内外公开发行。该刊主要刊登有关材料科学与工程方面的学术论文及研究报告，同时刊登综合性评述，报道新材料、新工艺、新产品信息，及时准确反映我国材料领域最新成就和最新进展。《材料工程》涉及航空航天及各种军民用材料领域，专业包括：金属材料（含金属间化合物），非金属材料，复合材料（聚合物基，金属基，陶瓷基），陶瓷材料，功能材料，工艺（铸造，热变形，焊接，粉末冶金，热处理，表面处理，非金属成型等），理化测试，性能表征，无损检测，失交分析，材料标准化等。该刊是美国工程索引（EI）和金属文摘（MA）收录期刊，据1998年统计，本刊在EI收录的中国科学技术论文数较多的100种期刊中排名第四（167篇）。是中国科技论文统计分析用刊，同时入选《中文核心期刊要目总览》、中国科学引文数据库、中国学术期刊综合平价数据库、中国学术期刊（光盘版）及万方数据“数字化期刊群”和中国期刊网。在国内外材料科技期刊有一定的地位和影响。
正式出版
收录年代

    基于摩擦伏特效应的柔性直流电源研究进展

    孟佳蒲雄王中林
    1-14页
    查看更多>>摘要：摩擦起电(triboelectrification,TE)是几乎所有材料表面都存在的物理现象,而半导体材料的TE不同于起静电的介电材料.在半导体与半导体或金属的动态接触界面上,机械摩擦导致界面原子间化学键合的不断破坏和重建过程,释放能量量子(也称键合子)来激发半导体界面的非平衡电子-空穴对,被激发的电子-空穴对在p-n结(或肖特基结、半导体异质结)的内建电场的作用下分离,从而在外电路产生直流电,该现象被称为摩擦伏特效应.此过程类似于光伏效应,不同之处在于能量的来源.在摩擦伏特效应中,电子-空穴对是由界面处原子瞬时跃迁释放的能量或界面处形成新键时释放的能量来激发,而光伏效应则是由光能激发.本文综述了基于摩擦伏特效应的直流发电机的研究进展,包括机理研究、材料与器件设计、表面改性增强策略等多个方面,并讨论了摩擦伏特器件在可穿戴设备领域作为柔性直流电源的设计开发、性能优化以及未来潜在应用场景.

    摩擦伏特效应摩擦纳米发电机直流发电机柔性电源摩擦伏特纳米发电机

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    可穿戴摩擦纳米发电纺织品:材料、制造与应用

    孙莹史浩雨刘金霖车秋凌...
    15-28页
    查看更多>>摘要：目前智能可穿戴设备大多为智能手表、手环等,具有刚性大、舒适性差和需要频繁充电的问题,难以满足人体工效学和服装舒适性的要求,无法长久穿戴实现全天候的监测.基于纺织品的摩擦纳米发电机(textile triboelectric nanogenerator,T-TENG)可集成到鞋服中作为柔性电源和自供电传感器使用,是一种理想的人体主动健康监测和执行的可穿戴器件.然而,目前报道的柔性可穿戴织物基器件大多需要经过封装处理后再集成到服装上,造成服装透气性下降.此外,目前的研究大多数处于实验室阶段,没有充分考虑T-TENG在实际使用过程中耐久性、灵敏性和稳定性等性能.本文综述了T-TENG的基本工作模式、材料选择、制造方法、集成鞋服的方式及应用场景,重点讨论了纳米纤维膜和纺织复合材料的T-TENG、纤维/纱线基T-TENG和织物基T-TENG的制备方法,提出了未来舒适型T-TENG的研发与在服饰上的集成新策略,包括T-TENG的规模化制备、T-TENG与传统服饰的一体化集成、T-TENG的监测精度与舒适性的兼容以及T-TENG的耐用性和稳定性.

    摩擦纳米发电机智能可穿戴设备智能纺织品主动健康

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    柔性锌离子电池在可穿戴传感器中的应用研究进展

    司惠楠苏如峰陈煜
    29-41页
    查看更多>>摘要：可穿戴传感器在运动、医学、康复等多个领域的应用极大地方便了对人体运动指标信号的捕捉和监测,有效避免了运动损伤,降低了就医频率甚至挽救了许多生命.随着可穿戴传感器的应用和普及,与之适配的柔性能源供应系统成为其发展的关键.近年来研究者们基于不同的能量释放方式,研究和设计了多种柔性能源供应系统,其中柔性锌离子电池以其高能量密度、高弹性模量、高循环稳定性和高安全性在众多供能体系中脱颖而出,成为可穿戴传感器最具潜力的柔性能源供应系统之一.本文综述了柔性锌离子电池近年来在可穿戴传感器方面的研究进展,主要介绍和总结了电池各组件(集流体、电极(正极、负极)、隔膜、电解质、封装)的材料类型、特点以及与可穿戴传感器集成的应用情况,最后讨论了柔性锌离子电池目前面临的问题和挑战.

    可穿戴传感器柔性材料供能系统锌离子电池

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    柔性电子材料与器件在可穿戴传感领域的发展现状、挑战与创新策略

    彭玉鑫陈雪垠章阳坤
    42-58页
    查看更多>>摘要：可穿戴材料与器件正朝着柔性、轻薄、无感、智能化和可长期佩戴等方向发展,以满足人体生理心理等个性化需求.这一趋势为运动健康监测领域带来了革新,并得到了学术界和工业界的广泛关注.然而,在满足人体个性化发展需求的同时,可穿戴柔性材料与器件本身也面临着机械鲁棒性、信号稳定性、软硬接口连接和生物相容性等性能方面的挑战.因此,本文旨在从实际运动健康监测需求的角度出发,讨论构建可穿戴柔性材料与器件的材料、结构和制备工艺.同时,深入探讨了其在机械、电气和生物性能等方面所面临的主要挑战因素及其解决路径.最后,预测了未来可穿戴柔性电子材料与器件的发展方向,包括全柔性集成、机械鲁棒性的增强、信号解耦与识别的高精度化、监测的稳定性与灵敏度、快速响应性、超薄无感设计、多模态信号处理以及智能化自适应反馈等.

    可穿戴电子器件材料结构机械鲁棒性拉伸性信号灵敏性信号准确性传感器智能化

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    面向电子皮肤的智能材料构建策略

    何孟涵陈煜
    59-75页
    查看更多>>摘要：电子皮肤作为具有模仿人类皮肤感知功能的新型的柔性可穿戴传感器,具有轻薄、柔软、灵活等特点,可将外界刺激转化为不同的输出信号,近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力.本文从构建电子皮肤的智能材料角度出发,对电子皮肤常用基体和导电填料及其几何结构构建等方面进行了综述,并基于电子皮肤应用所需面对的复杂环境对其生物相容性、黏附性、自修复性、自供电性等应用性能需求进行讨论,进而指出电子皮肤在研究过程中仍然存在对人体皮肤的综合感知性能差、制备工艺复杂且昂贵、感知刺激信号存在滞后性等问题,通过材料和结构优化提升电子皮肤基础性能,从而构建优异性能、多功能化、多种外界刺激同步检测成为电子皮肤发展趋势,并且在医疗诊断、软体机器人、智能假肢和人机交互等领域表现出极大的潜力.

    电子皮肤智能材料传感构建性能

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    可穿戴设备在药物递送中的研究进展

    房东阳金义光
    76-86页
    查看更多>>摘要：可穿戴设备具有良好的便携性和隐蔽性,可在人体穿戴后实现预设功能.药物递送指将药物通过合适载体或技术以一定方式和规律运输到患者体内产生治疗作用,可提高药物的稳定性与生物利用度.将可穿戴设备与药物递送相结合,可实现根据患者疾病信号或人为指令的释药,以及对患者体内药物浓度的监控,取代对医生和医院的依赖,获得最佳疾病治疗时机和治疗效果.可穿戴药物递送系统可直接佩戴在体表,具有无创和自行给药的特点.微针皮肤贴片、伤口愈合贴片、智能隐形眼镜等是最常见的可穿戴药物递送系统.本文对近5年可穿戴设备在治疗糖尿病、伤口愈合、眼部疾病和癌症等疾病和药物递送中的最新研究进展进行了综述,对可穿戴药物递送系统发展面临的问题和挑战进行了简单总结,并对其发展方向进行了展望.

    可穿戴设备微针糖尿病癌症药物递送

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    壳聚糖导电水凝胶在功能性柔性应变传感器中的应用研究进展

    巫舒嵇俊苏浩源安淑雅...
    87-97页
    查看更多>>摘要：壳聚糖水凝胶具有优异的可降解性和生物相容性,已成为构筑柔性应变传感器的重要材料.基于壳聚糖导电水凝胶的柔性应变传感器具有超强的环境适应力,广泛应用于健康监测、植入式设备等生物医学领域中.本文综述了壳聚糖导电水凝胶的制备方法和导电机制,总结了壳聚糖导电水凝胶在耐低温型、自修复型及自黏型的功能性柔性应变传感器中的应用现状,最后指出制备工艺的优化、新材料的应用、人工智能化是壳聚糖导电水凝胶柔性应变传感器未来的重点研究方向,旨在为柔性应变传感器多功能应用的进一步发展提供理论基础和实践指导.

    壳聚糖导电水凝胶制备柔性应变传感器应用

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    智能可穿戴柔性压力传感器的研究进展

    宿荣芳文心仪王俊苏业旺...
    98-108页
    查看更多>>摘要：柔性压力传感器可以附着在人体皮肤感知外界压力信号,且具有传感范围广、响应时间短、灵敏度和耐久性高等特点,因此被广泛应用于电子皮肤和人机交互等领域.柔性压力传感器通常由柔性基底、活性材料、导电电极组成.其中,一种或多种活性材料通过与柔性基底复合形成传感材料,其受外界刺激产生的变形会引起阻值等变化,进而实现传感功能.此外,通过引入微结构可增加传感材料的可压缩性以及对微小压力的敏感度,提升传感性能.本文围绕薄膜和织物两类基底,综述了在其中掺杂碳基、金属基与黑磷基等活性材料的柔性压力传感器的研究,重点论述了不同传感器的制备方法、机电性能与应用场景,总结了各类传感器的优缺点.在此基础上,对未来智能可穿戴柔性压力传感器如何实现宽范围压力检测、商业化以及制作流程无毒化与长时期生物相容性实验等方面的研究做出了展望.

    智能可穿戴柔性压力传感器活性材料柔性基底

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    元素掺杂对TiAlN涂层刀具性能影响的研究进展

    周兰罗定文安国升马蓉...
    109-121页
    查看更多>>摘要：随着我国制造业的快速发展与难加工材料的接连涌现,迫切需要切削技术不断更新迭代,而切削刀具的发展成为提升加工效率的关键因素.近年来,涂层技术成为提高刀具切削性能的有效途径,特别是TiAlN涂层凭借良好的耐磨性与稳定性,被广泛应用于切削刀具.然而,传统TiAlN涂层刀具难以承担热力化多重耦合的苛刻工况.如何通过元素掺杂,形成固溶强化与细晶强化,便捷、高效地提升TiAlN涂层刀具的切削性能,成为该领域的研究热点.针对此问题,本文概述了TiAlN涂层的作用机理与制备方法,分析了不同工艺所获涂层的微观形貌与物相结构,阐述了高温工况TiAlN涂层由于氧化与相变导致的使用局限性,着重综述了掺杂Si,C,Cr,B与V元素对TiAlN涂层微观结构、硬度、耐磨性、抗氧化性与刀具使用寿命的影响,最后对TiAlN涂层刀具的未来发展进行了总结.

    切削涂层刀具TiAlN元素掺杂

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    旋转摩擦挤压加工对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响

    涂文斌夏春王善林徐卫平...
    122-129页
    查看更多>>摘要：采用旋转摩擦挤压(rotational friction extrusion,RFE)工艺对不同时效态6061铝合金进行加工,研究RFE对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:RFE能够破碎6061铝合金中的难熔AlFeMnSi相,导致合金中的AlFeMnSi相细小且分布均匀.预析出粗大Mg2Si相在RFE加工过程中摩擦热和变形作用下,回溶后重新析出,致使预析出粗大Mg2Si相对材料动态再结晶中的粒子激发形核(particle stimulated nucleation,PSN)机制无影响,RFE加工后的晶粒尺寸变化较小.RFE使淬火态6061铝合金强度下降,但长时间时效态6061铝合金经RFE加工后强度得到提升.然而,RFE加工的材料内部存在孔洞,合金断后伸长率降低.

    6061铝合金旋转摩擦挤压析出相动态再结晶

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