2023年輕質(zhì)材料與輕量化制造技術(shù)國際會議召開

2023年10月24～25日，由香港城市大學(xué)、中國航空制造技術(shù)研究院聯(lián)合主辦的輕質(zhì)材料與輕量化制造技術(shù)國際會議（2023 International Conference on Lightweight Materials and Manufacture，LMM 2023）在深圳召開，來自英國、意大利、波蘭、新加坡、中國等多個國家及地區(qū)的120余位專家學(xué)者齊聚一堂，帶來60余場精彩學(xué)術(shù)報告，就輕質(zhì)材料與輕量化制造技術(shù)的前沿動態(tài)、應(yīng)用研究等熱點話題進(jìn)行了交流和探討。

本屆會議由香港城市大學(xué)深圳福田研究院、香港城市大學(xué)深圳研究院、先進(jìn)航空制造技術(shù)基礎(chǔ)研究國際聯(lián)合中心、高能束流加工技術(shù)重點實驗室、高能束流增量制造技術(shù)與裝備北京市重點實驗室、增材制造航空科技重點實驗室承辦，中南大學(xué)極端服役性能精準(zhǔn)制造全國重點實驗室、大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院協(xié)辦。

帝國理工學(xué)院教授、英國皇家工程院院士林建國致歡迎詞。法國國家技術(shù)科學(xué)院院士呂堅，帝國理工學(xué)院教授、英國皇家工程院院士John Dear，意大利巴勒莫大學(xué)教授Livan Fratini，波蘭基礎(chǔ)技術(shù)研究所教授Zbigniew Kowalewski，新加坡制造技術(shù)研究院高級研究員王盼，巴林大學(xué)教授Ghulam Hussain，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員張文武，南京理工大學(xué)教授劉婷婷，電子科技大學(xué)深圳高等研究院教授李雪松，東莞材料基因高等理工研究院院長張書彥，中國航空制造技術(shù)研究院研究員陳瑋做了特邀報告。

本次大會還設(shè)置了“輕質(zhì)材料設(shè)計與制備”、“輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造”、“特種加工”3個分論壇，由北京理工大學(xué)教授王俊升，南京航空航天大學(xué)教授徐正揚(yáng)擔(dān)任分論壇主席。左下圖為2023年輕質(zhì)材料與輕量化制造技術(shù)國際會議主論壇現(xiàn)場。

（本刊記者 逸飛）

中國科學(xué)院物理所與網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)布AI模型MatChat，預(yù)測無機(jī)材料合成路徑

近期，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心SF10組和中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心共同合作，將AI大模型應(yīng)用于材料科學(xué)領(lǐng)域，將數(shù)萬個化學(xué)合成路徑數(shù)據(jù)投喂給大語言模型LLAMA2-7b，從而獲得了MatChat模型，可用來預(yù)測無機(jī)材料的合成路徑。該模型可根據(jù)所詢問的結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯推理，并輸出相應(yīng)的制備工藝和配方。目前已部署上線（http://chat.aicnic.cn/onchat），并向所有材料科研人員開放使用，為材料研究和創(chuàng)新帶來了新啟發(fā)和新思路。

該工作為大語言模型在細(xì)分科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，提出了一種有可能的解決思路，并初步展示出了方法的可行性。通過自然語言模型提取文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)用于語言模型訓(xùn)練是發(fā)展細(xì)分科學(xué)領(lǐng)域的一條可行路徑。這項工作展示了無機(jī)材料合成路徑預(yù)測領(lǐng)域的“萊特兄弟一分鐘飛翔”，受限于數(shù)據(jù)集的數(shù)量和質(zhì)量，模型預(yù)測精度尚受到一定限制。未來合作團(tuán)隊計劃將更多的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、Atomly.net 數(shù)據(jù)庫等諸多高質(zhì)量數(shù)據(jù)集用于模型訓(xùn)練，讓無機(jī)材料合成路徑預(yù)測技術(shù)發(fā)展得更高更遠(yuǎn)。

這一成果近期以MatChat: A large language model and application service platform for materials science為題，發(fā)表于Chinese Physics B。

（本刊記者 逸飛）

中國科學(xué)院蘇州納米所團(tuán)隊成功實現(xiàn)＞7 GPa碳納米管纖維制備

碳納米管纖維是由大量在理論上具備超高的力學(xué)與電學(xué)性能的一維碳納米管組裝而成的宏觀纖維材料，展現(xiàn)出兼具金屬纖維、高分子纖維及碳纖維的綜合性優(yōu)勢。

中國科學(xué)院蘇州納米所李清文團(tuán)隊開發(fā)出一種針對浮動催化法碳納米管纖維的新型綜合后處理增強(qiáng)策略，主要包括氯磺酸輔助牽伸取向與輥壓致密，可實現(xiàn)碳納米管纖維中碳納米管取向度及管間堆積致密度的同步提升。此外，通過纖維表面及斷面的高分辨SEM、廣角X射線散射（WAXS）、偏振Raman光譜及BET分析等多種微觀結(jié)構(gòu)表征手段，揭示出纖維微觀結(jié)構(gòu)演變對纖維力電性能的影響及增強(qiáng)機(jī)理。研究表明，纖維內(nèi)碳納米管彎曲、纏結(jié)及管間孔隙等缺陷在后處理過程中得到顯著降低，對纖維性能提升十分有利。

相關(guān)工作以Carbon nanotube fibers with excellent mechanical and electrical properties by structural realigning and densification為題發(fā)表于Nano Research。

左下圖為碳納米管纖維后處理及相應(yīng)微觀結(jié)構(gòu)演變示意。

（本刊記者 逸飛）

東南大學(xué)抗多相物質(zhì)積聚長效超疏水涂層最新研究成果

近期，東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張友法課題組在超疏水涂層應(yīng)用領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，設(shè)計了一種單元胞顆粒，將其分散于不同樹脂中，可同時賦予涂層超疏水性和機(jī)械穩(wěn)定性。相關(guān)成果以Ultradurable superhydrophobic cellular coatings為題發(fā)表在Nature Communications上。

通常情況下，設(shè)計一種同時具有長效性、多相排斥性的超疏水涂層非常困難，因為超疏水涂層的這兩種特性是相互矛盾的。首先，粗糙的微結(jié)構(gòu)能夠貯存空氣墊，有利于排斥液體，但容易遭受高的局部應(yīng)力破壞，且導(dǎo)致氣體滲透和固體釘扎。其次，降低涂層的表面能可以減弱多相物質(zhì)的吸附傾向，相反地會減少涂層內(nèi)的化學(xué)鍵合，即犧牲涂層的內(nèi)聚力和附著力。保持涂層功能性的同時提高其壽命一直是超疏水涂層領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)之一。

針對超疏水涂層長效性與多相排斥性相矛盾的瓶頸問題，張友法教授團(tuán)隊提出了一種單元胞策略：該單元胞由硬質(zhì)多孔的硅藻土微殼和可釋放的納米種子構(gòu)成，具有獨(dú)特的物化性質(zhì)，可同時提高涂層的超疏水性和機(jī)械性能，使超疏水涂層的耐磨性和耐沖擊性分別提高30～100倍和120倍。更重要的是，單元胞涂層可防止鹽霧、鹽水、混凝土等不同相物質(zhì)黏附，以及促進(jìn)露滴、霜層脫附，顯著提高換熱器傳熱效率。

（本刊記者 逸飛）

第二十七次全國焊接學(xué)術(shù)會議在南京舉行

2023年10月23～24日，第二十七次全國焊接學(xué)術(shù)會議在南京市成功召開，大會以“提高自主創(chuàng)新能力、賦能制造強(qiáng)國建設(shè)”為主題，來自280余家高校、企業(yè)和科研院所的800余位焊接科技工作者代表參加了會議。

會議開幕式由中國機(jī)械工程學(xué)會焊接分會副主任委員、中國機(jī)械總院集團(tuán)哈爾濱焊接研究所有限公司董事長楊玉亭研究員主持。中國機(jī)械工程學(xué)會左曉衛(wèi)副秘書長，南京理工大學(xué)付夢印校長，焊接分會田志凌主任委員分別致辭。

會上，鞏水利副主任委員介紹了開展“焊接領(lǐng)域前沿科學(xué)問題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題”和“焊接領(lǐng)域科技創(chuàng)新成果”征集、梳理和遴選情況，并代表焊接分會發(fā)布了征集結(jié)果。都東副主任委員向與會代表介紹了第四版《焊接手冊》編撰工作啟動和進(jìn)展情況，宣讀了新版《焊接手冊》主要編審人員名單，并由焊接分會田志凌主任委員和王國慶主任委員向主審、主編、副主編頒發(fā)了聘書。

本次會議分為大會主旨報告和分會場報告兩個環(huán)節(jié)。特別邀請中國航天科技集團(tuán)有限公司王國慶院士、中國機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司總工程師杜兵研究員、南京理工大學(xué)王克鴻教授、鄭州機(jī)械研究所有限公司總工程師龍偉民研究員等做了大會報告，報告圍繞戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展對先進(jìn)焊接制造技術(shù)要求，聚焦工業(yè)母機(jī)、先進(jìn)焊接工藝、新材料連接、微納連接、數(shù)值模擬仿真等焊接科技熱點，展示了焊接領(lǐng)域最新成果和發(fā)展趨勢，引起了廣大焊接科技工作者的強(qiáng)烈共鳴。

左圖為會議現(xiàn)場。

（本刊記者 逸飛）

工程材料疲勞可靠性高通量快速測試方法取得進(jìn)展

近期，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心張廣平團(tuán)隊在前期小尺度材料疲勞行為研究的基礎(chǔ)上，提出了一種材料疲勞性能高通量、快速評價的思想，設(shè)計并建立了一種能夠同時對多個小微試樣進(jìn)行對稱彎曲疲勞加載的測試系統(tǒng)，并在其上對幾種典型工程材料進(jìn)行了高通量疲勞測試，通過對比和計算模擬進(jìn)行了驗證，建立了材料疲勞性能的高通量測試技術(shù)和方法。該技術(shù)既可模擬標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的疲勞極限升降法快速獲得材料的疲勞極限，也可一次性獲得應(yīng)力幅/應(yīng)變幅-疲勞壽命曲線；并在一周內(nèi)快速獲得材料的疲勞數(shù)據(jù)，耗時僅為采用前述標(biāo)準(zhǔn)測試方法的1/4；同時，基于經(jīng)典的Tanaka-Mura模型建立了該測試技術(shù)所獲得的材料疲勞極限與標(biāo)準(zhǔn)試樣疲勞極限間轉(zhuǎn)換因子的理論預(yù)測模型。

此外，利用該技術(shù)分別對經(jīng)不同溫度、長時熱暴露和經(jīng)γ射線輻照的核主泵螺栓用F316不銹鋼的疲勞性能進(jìn)行了評價，證明了該方法在工程實際中的適用性，為先進(jìn)材料的疲勞性能快速評價提供了新策略。

該高通量疲勞性能測試系統(tǒng)、技術(shù)與原理的建立不僅為核電等在役關(guān)鍵工程構(gòu)件疲勞性能測試提供了一種低成本、高效快速的新方法，且為增材制造復(fù)雜形性構(gòu)件、材料表面涂層、腐蝕層和改性層、焊縫區(qū)以及材料結(jié)構(gòu)單元和應(yīng)力/應(yīng)變集中區(qū)域等微小區(qū)域的本征疲勞性能評價提供了有效的評價策略，為在役工程構(gòu)件疲勞可靠性“體檢”提供新思路。

相關(guān)研究成果發(fā)表在International Journal of Fatigue上。

左圖為高通量對稱彎曲懸臂梁疲勞測試系統(tǒng)示意圖。

（本刊記者 逸飛）

上海交大研究團(tuán)隊實現(xiàn)超高清3D全息

全息三維顯示通過完整記錄光束的波前信息，從而準(zhǔn)確保存和重建物體的形貌信息，使人們通過肉眼即可看到逼真的三維圖像，已被廣泛用于智能制造、遠(yuǎn)程教育、醫(yī)學(xué)工程、虛擬顯示等領(lǐng)域中。

近日，上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院感知科學(xué)與工程學(xué)院楊佳苗團(tuán)隊和加州理工學(xué)院Lihong V.Wang院士合作，在超高清全息三維顯示方向取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以An ultrahigh fidelity 3D holographic display using scattering to homogenize the angular spectrum為題發(fā)表于Science Advances。

相較于以往研究，該方法逆向利用散射介質(zhì)擾亂入射光子的傳播軌跡的機(jī)制，來重新分配并充分混合光場高頻和低頻分量，將包含全部頻率成分的光場信息全部通過光致聚合物記錄下來。該聚合物具有十億量級調(diào)制模式數(shù)、半波長級別像素尺度以及連續(xù)相位調(diào)控能力，能夠在全息顯示時精確地恢復(fù)在以往全息技術(shù)中丟失的高頻信息，這些信息將能夠沿原路徑逆向通過散射介質(zhì)，從而實現(xiàn)超高清全息圖像重建，巧妙地解決了現(xiàn)有全息顯示技術(shù)高頻分量丟失和全息圖記錄精度低所導(dǎo)致的圖像清晰度不足的問題。

通過準(zhǔn)確記錄傳統(tǒng)全息技術(shù)所丟失的高頻分量，此研究使全息顯示的對比度和分辨率大幅提升，單光斑全息的峰背比達(dá)到6×106（提高約300倍），半高寬達(dá)0.5 μm（提升4.4倍），從而能夠?qū)崿F(xiàn)超高清全息顯示。與數(shù)字全息顯示技術(shù)相比，此方法具有十億級調(diào)控模式數(shù)和更小的像素尺寸（比液晶空間光調(diào)制器小97%）調(diào)控模式數(shù)，在10～40 mm軸向距離范圍內(nèi)均能夠準(zhǔn)確重建混合高低頻成分的全息圖像信息，分辨率板全息顯示的峰背比可達(dá)59（提高12倍）。

同時，得益于光致聚合物的空間復(fù)用能力，此研究利用基于數(shù)字微鏡陣列的三維焦點掃描模塊實現(xiàn)了多個全息圖的疊加記錄，并透過散射介質(zhì)全部還原，呈現(xiàn)由22個亮度均勻的聚焦光斑組成的復(fù)雜圖像。另外，利用散射介質(zhì)的傳輸通道選擇能力，實現(xiàn)了20 個亮度均勻的光斑組成的三維螺旋動態(tài)全息顯示，全息顯示空間1 mm×1 mm×26 mm。下圖為具有全頻信息記錄能力的超高清全息三維顯示原理。（本刊記者 逸飛）