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2019年第6期(发布时间: Jul 12, 2019 发布者:杨雨寒)  下载: 2019年第6期.doc       全选  导出
1   2019-06-05 10:52:20.423 粉末冶金Al-SiC纳米复合材料在相似和不同激光焊接过程中的稳定性,微观结构和力学性能 (点击量:6)

通过粉末冶金(P / M)固结的铝基纳米复合材料考虑到其令人钦佩的强度重量比和良好的耐腐蚀性,在航空航天和汽车工业中具有显着的实际应用潜力。由于传统P / M制造路线的尺寸限制,类似和不同的连接对于设计复杂结构是必不可少的,然而,Al基质纳米复合材料在连接过程中的稳定性是一个关键问题。在这项研究中,激光连接过程中评估了Al-6 vol%(50nm,非原位)SiC-2 vol%(15nm,原位)Al2O3杂化P / M纳米复合材料的稳定性,与相似和不同的相比用商业纯铝(AA1050合金)接头。加工参数经过优化,焦距恒定为200μm,激光功率为4kW,行程速度为8m / min,可实现全穿透接头。根据实验结果,类似的P / M纳米复合材料在激光焊接过程中表现出不稳定的行为,这是由于在SiC纳米颗粒附近形成了与聚集和空洞扩展相关的孔隙。因此,由相似和不相似的含纳米复合材料组成的两种接合设计中的熔合区由于簇和收缩微孔的存在而变得不均匀。焊件的机械性能显着恶化,硬度分布波动较大,连接效率低(<30%)和脆性断裂。不同焊缝中存在的缺陷主要位于纳米复合材料侧。

——文章发布于2019年6月24日

2   2019-06-10 11:31:34.997 热轧工艺与双螺杆流变挤压工艺制备铝基纳米复合材料的比较 (点击量:2)

在球磨机中对SiC纳米颗粒进行固态改性是已知的方法,用于在金属载体床中使原样纳米颗粒解聚集,这也有助于它们更好地注入和释放到熔体中。熔体的熔融温度和条件对于包括陶瓷纳米颗粒和金属载体的复合粉末与熔体的更好的相互作用是非常重要的。在这项研究中,铝A356基质纳米复合材料是在715°C下通过液态搅拌铸造生产,然后是半固态的双螺杆流变挤压(TSRE),以提高生产的复合材料性能。为此目的,使用具有微米级钛和镍(单独)作为载体试剂的SiC纳米粉末的球磨来制备SiC纳米复合材料超结构。此外,热轧(HR)工艺应用于液态搅拌铸造纳米复合材料,以比较轧制板与TSRE处理棒的机械性能。实验结果表明,在TSRE和HR之前的搅拌样品包含各种类型的缺陷,纳米颗粒在某些区域的分散性差。然而,在TSRE之后获得了更好的纳米颗粒分散体,并且与TSRE棒相比,HR和轧制板具有显着改善的机械性能。后一种改进被确定主要是由于共晶硅,富含Ti和富含Ni的金属间相的大量碎裂和分散。

——文章发布于2019年7月8日

3   2019-06-10 16:34:47.263 发现薄膜磁体之间的新的相互作用 (点击量:1)

我们无处不在地传输视频,我们将有声读物下载到移动设备,我们在设备上存储了大量照片。简而言之,我们所需的存储容量正在快速增长。研究人员正在努力开发新的数据存储选项。一种可能性是跑道存储装置,其中数据以相反磁化区域的形式存储在纳米线中,即所谓的域。这项研究的结果最近发表在科学杂志“自然材料”上。

来自德国约翰内斯古腾堡大学(JGU)的研究团队,以及荷兰埃因霍温科技大学的同事以及大邱庆北科技学院和韩国西江大学的研究团队现在已经发现了一个可以显着的发现改进这些赛道记忆设备。未来可以将信息存储在三维旋转结构中,而不是使用单个域,使存储器更快,更稳健并提供更大的数据容量。

“我们能够展示迄今为止尚未发现的相互作用,”美因茨大学的Kyujoon Lee博士解释说。 “它发生在由非磁性层隔开的两个薄磁层之间。”通常,自旋彼此平行或反平行排列。对于这样的两个单独的磁性层也可以预期这一点。然而,这项工作的情况有所不同,因为研究人员已经能够证明,在特定的系统中,两层中的自旋相互扭曲。更确切地说,它们以90度的角度耦合成彼此垂直对齐。这种新的层间耦合相互作用在理论上通过PeterGrünberg研究所(PGI)的项目合作伙伴和ForschungszentrumJülich的高级模拟研究所(IAS)进行的理论计算得到了解释。

美因茨的研究人员研究了多层材料的多种不同材料组合。他们能够证明这种先前未知的相互作用存在于不同的系统中,并且可以通过层的设计来设计。理论计算使他们能够理解这种新颖效应的潜在机制。

根据他们的结果,研究人员揭示了这些层之间相互作用中缺失的成分。 “这些结果对于科学界来说非常有趣,因为它们表明存在缺失的层间相互作用的反对称元素,”JGU的Dong-Soo Han博士评论道。这开辟了设计各种新的三维旋转结构的可能性,这可能导致长期的新磁存储单元。

该出版物的高级作者MathiasKläui教授补充说:“我很高兴这个国际团队的合作工作为三维结构开辟了新的道路,可以成为新3D设备的关键推动者。通过财政支持德国研究基金会和德国学术交流中心DAAD,我们能够与外国合作伙伴交换学生,教职员工和教授,以实现这项令人兴奋的工作。“

——文章发布于2019年6月3日

4   2019-07-01 16:06:20.38 使用异质外延技术的原子'拼凑'用于下一代半导体器件 (点击量:1)

来自东京都立大学的研究人员已经生长出原子级薄的过渡金属二硫化物(TMDC)结晶层,其在空间上具有不同的成分,不断地将不同类型的TMDC喂入生长室以定制性质的变化。实例包括由具有原子直接界面的不同TMDC包围的20nm条带和分层结构。他们还直接探测了这些异质结构的电子特性;潜在的应用包括具有无与伦比的电源效率的电子产品。

半导体在现代是不可或缺的;基于硅的集成电路支持数字万物的运营,从计算机,智能手机和家用电器等分立设备到各种工业应用的控制组件。广泛的科学研究已经针对半导体设计的后续步骤,特别是新材料的应用,以设计更紧凑,有效的电路,该电路利用纳米长度尺度的材料的量子力学行为。特别感兴趣的是具有根本不同维度的材料;最着名的例子是石墨烯,一种原子级薄的二维碳原子晶格。

过渡金属二硫化物(或TMDC)是掺入新半导体器件的有希望的候选物。由钼和钨等过渡金属和硫或硒等硫属元素(或16族元素)组成,它们可形成层状晶体结构,当金属元素发生变化时,其性质会发生巨大变化,从普通金属到半导体,甚至到超导体。通过可控地将不同TMDC的区域编织成单个异质结构(由具有不同组成的区域制成),可以生产具有与现有装置截然不同的优异特性的原子级薄电子器件。

由Yu Kobayashi博士和来自东京都立大学的Yasumitsu Miyata副教授领导的团队一直处于使用气相沉积技术创建具有不同TMDC的二维异质结构的最前沿,将前体材料以蒸汽状态沉积到其上表面形成原子级平坦的结晶层。他们面临的最大挑战之一是在不同域之间创建一个完美平坦的界面,这是充分利用这些设备的基本功能。现在,他们成功地设计了一个连续工艺,在现有区域的边缘生长明确定义的不同TMDC的晶体条带,创建了具有不同成分的20nm薄的条带。他们的新工艺使用液体前体,可以顺序进料到生长室中;通过优化生长速度,他们能够生长具有不同域的异质结构,这些域在原子直边上完美连接。他们使用扫描隧道显微镜(STM)直接对连接进行成像,发现与理想界面应该是什么样的第一原理数值模拟非常一致。该团队使用了四种不同的TMDC,并实现了层上异质结构。

通过创建原子级锐利的界面,电子可以有效地限制在这些2D器件上的一维空间中,以精确控制电子传输和电阻率以及光学性质。 该团队希望这可以为具有无与伦比的能效和新颖光学特性的设备铺平道路。

——文章发布于2019年6月29日

5   2019-06-24 11:41:31.293 南非实地观察揭示了铂金沉积的秘密 (点击量:1)

世界上大多数经济上可行的铂金矿床都是层状侵入体中的“珊瑚礁” - 薄层硅酸盐岩石含有富含铂族元素的硫化物,这对于现代人类社会的可持续发展至关重要。

关于如何形成铂沉积物有两个相互竞争的想法:第一个涉及在腔室地板上重力引起的晶体沉降,而第二个想法暗示晶体直接在岩浆室的地板上生长。

通过检查南非Bushveld综合体的Merensky Reef,它拥有世界铂金和其他贵金属的大部分份额,Witwatersrand大学地球科学学院的Sofya Chistyakova博士和她的合作者已经确定晶体生长原位,具有高铂金状态,而其所有矿物都沿着岩浆室的冷却边缘结晶。他们的研究发表在科学报告的一篇论文中。

Bushveld Complex的一个显着特征是,在Merensky Reef形成时,由于圆形凹陷(坑洼),其室底的某些部分非常不规则。 Merensky Reef的这种坑洼最好暴露在铂矿的地下暴露中。

“我们的关键发现是,这些坑洼中的整个Merensky Reef包装可能会形成一个'外皮',覆盖所有的室内地板凹陷和顶点,即使这些都垂直或悬垂,”Chistyakova说。

这一发现表明,Merensky Reef不可能通过晶体沉降在室底上形成,因为下沉的晶体不能穿透形成坑洞悬垂的固体岩石。这有力地支持了铂沉积物的硅酸盐矿物和硫化物直接在岩浆室底部生长的概念。

“这是我们工作中最基本的结论,它可能适用于其他分层侵入体中的铂沉积物,也可能扩展到其他类型的岩浆沉积物,例如,镁铁矿中的铬铁矿和Fe-Ti-V磁铁矿 - 超基性复合物“Chistyakova说。

——文章发布于2019年6月19日

6   2019-07-01 16:04:17.247 研究人员将钻石内的信息传送出去 (点击量:1)

横滨国立大学的研究人员在钻石范围内安全地传送量子信息。该研究对量子信息技术具有重要意义 - 信息敏感信息的共享和存储方式的未来。

研究人员于2019年6月28日在Communications Physics上发表了他们的研究结果。

“量子隐形传输允许将量子信息传输到其他无法进入的空间,”横滨国立大学工程学教授,该研究的作者Hideo Kosaka说。 “它还允许将信息传输到量子存储器中,而不会泄露或破坏存储的量子信息。”

在这种情况下,难以接近的空间由钻石中的碳原子组成。钻石由链接但单独包含的碳原子制成,是量子隐形传送的完美成分。

碳原子在其原子核中保持六个质子和六个中子,被六个旋转电子包围。当原子结合成金刚石时,它们形成了一个众所周知的强大晶格。然而,当在碳原子应该存在的两个相邻空位之一中存在氮原子时,钻石可能具有复杂的缺陷。该缺陷称为氮空位中心。

被碳原子包围,氮原子的核结构产生了Kosaka所谓的纳米磁铁。

为了操纵空位中的电子和碳同位素,Kosaka和团队将大约四分之一宽度的人发连接到钻石表面。他们在电线上施加微波和无线电波,在钻石周围形成振荡磁场。他们塑造了微波,为钻石内的量子信息传递创造了最佳的受控条件。

然后Kosaka使用氮纳米磁铁来固定电子。利用微波和无线电波,Kosaka迫使电子自旋与碳核自旋缠绕 - 电子的角动量和碳原子的核。电子自旋在纳米磁体产生的磁场下分解,使其易于缠结。一旦两个部分纠缠在一起,意味着它们的物理特性交织在一起,就不能单独描述,应用保持量子信息的光子,电子吸收光子。吸收允许光子的偏振态转移到碳中,这是由纠缠电子介导的,证明了在量子水平上的信息的隐形传送。

“另一个节点中光子存储的成功确立了两个相邻节点之间的纠缠,”Kosaka说。被称为量子中继器的过程可以在量子场中从节点到节点获取单独的信息块。

“我们的最终目标是实现可扩展的量子中继器,用于长距离量子通信和分布式量子计算机,用于大规模量子计算和计量,”Kosaka说。

——文章发布于2019年6月28日