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材料结构 材料结构是材料科学的核心研究领域之一,它直接决定了材料的物理、化学和力学性能。从微观的原子排列到宏观的组织形态,材料结构的多尺度特性为人类提供了丰富的设计空间,使得我们可以根据不同的应用需求开发出性能各异的材料。 材料结构的基本概念与层次。材料结构是指组成材料的原子、分子或离子在空间中的排列方式及其相互作用关系。根据观察尺度不同,材料结构可以分为四个主要层次:原子结构,这是最微观的层次,研究原子核外电子的排布及其相互作用。晶体结构,当大量原子或分子按一定规则周期性排列时,就形成了晶体结构。显微组织,这是在光学显微镜或电子显微镜下观察到的结构特征,包括晶粒大小、形状、相分布等。宏观结构,这是肉眼可见的结构特征,如复合材料中的纤维分布、铸造件中的气孔和裂纹等。根据原子排列的有序程度,材料结构可分为三大类:晶体材料、非晶材料和准晶材料。 材料结构的表征技术。现代材料科学已经发展出多种先进的表征技术来研究材料结构:X射线衍射,这是确定晶体结构最常用的方法,通过分析衍射花样可以获得晶格常数、晶体取向等信息。电子显微镜,包括透射电子显微镜和扫描电子显微镜,可以在纳米甚至原子尺度观察材料结构。原子力显微镜,能够在原子尺度研究材料表面形貌和力学性能。中子衍射,特别适用于研究轻元素在材料中的分布和磁性结构。同步辐射技术,提供高亮度、高分辨率的X射线源,可用于实时观察材料结构在外部场作用下的演变。材料结构与性能的关系。材料结构与其性能之间存在密切的关联:力学性能,材料的强度、硬度、韧性等力学性能很大程度上取决于其结构。电学性能,金属的导电性源于其自由电子,而半导体的导电性则与能带结构和掺杂浓度密切相关。热学性能,材料的热导率与声子的传播有关,而晶体缺陷会显著散射声子,降低热导率。光学性能,光子晶体的特殊周期性结构可以产生光子带隙,从而控制特定波长光的传播, 随着计算材料学和先进制备技术的发展,材料结构设计进入了新时代:多尺度结构设计,通过在不同尺度上协同设计材料结构,可以获得传统材料无法实现的性能组合。拓扑优化材料,利用计算机算法设计具有最优性能的材料微观结构,这种材料在航空航天领域有广泛应用前景。超材料,通过精心设计的亚波长结构,可以实现自然界材料不具备的特殊性能,如负折射率、完美吸波等。高熵合金,由多种主元元素组成的固溶体合金,其独特的局部结构畸变带来了优异的力学性能和耐腐蚀性。
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incoloy825是什么材料 Incoloy 825 是一种镍铁铬合金,具有以下特性和应用领域: 化学成分 主要成分包括镍(Ni)、铁(Fe)、铬(Cr),还含有钼(Mo)、铜(Cu)等元素。其典型的化学成分(质量分数)为:镍 38% - 46%,铬 19.5% - 23.5%,铁 22% - 28%,钼 2.5% - 3.5%,铜 1.5% - 3.0%,此外还含有少量的钛(Ti)、铝(Al)等元素。 材料特性 耐腐蚀性:对各种酸类,如硫酸、盐酸、硝酸等具有良好的耐腐蚀性。在硫酸和盐酸中,其耐蚀性优于普通不锈钢。同时,它对氯化物应力腐蚀开裂具有高度的抵抗力,适用于含氯化物的环境。 抗氧化性:在高温下能形成致密的氧化膜,具有较好的抗氧化性能,可在一定程度的高温环境中使用。 机械性能:具有良好的强度和韧性。在常温及高温下都能保持较高的强度,同时具备一定的延展性和韧性,使其易于加工和成型。 加工性能:具有较好的加工性能,可以通过锻造、轧制、焊接等多种加工方式制成各种产品,如板材、管材、棒材等,满足不同工业领域的需求。 应用领域 化工行业:用于制造处理各种腐蚀性介质的反应釜、换热器、管道等设备。例如,在硫酸生产中,可用于制造吸收塔、酸冷却器等部件。 石油和天然气行业:在油气开采和加工过程中,用于抵抗含硫、含酸等腐蚀性介质的侵蚀,如油井管、海底管道、炼油设备中的减压塔等。 水处理行业:用于处理含有氯化物等腐蚀性物质的水,如海水淡化设备、污水处理设备中的热交换器、管道等。 食品加工行业:由于其良好的耐腐蚀性和卫生性能,可用于食品加工设备中与腐蚀性食品接触的部件,如蒸发器、储存罐等。
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树脂是什么树脂是一类具有特定物理和化学性质的有机高分子材料,广泛应用于工业、生活和科技领域。以下是关于树脂的详细介绍: 1. 定义与特性 树脂通常是指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下呈固态、半固态或液态的有机聚合物。广义上,可作为塑料制品加工原料的任何高分子化合物都可称为树脂。 特性包括:一般不溶于水,能溶于有机溶剂;具有软化或熔融温度范围,破裂时常呈贝壳状;分子量较高,结构多样(如线性、网状)。 2. 分类 按来源分类: 天然树脂:由自然界中动植物分泌物所得,如松香、琥珀、虫胶等,具有天然化学结构,环保性较好。 合成树脂:通过化学合成或天然产物化学反应制得,如聚乙烯、环氧树脂等,性能可定制化,是塑料的主要成分。 按加工行为分类: 热塑性树脂:可反复加热熔融,如聚丙烯、ABS树脂,便于加工成型。 热固性树脂:加热固化后不可逆,如酚醛树脂、环氧树脂,常用于需要耐高温、高强度的场景。 按合成反应分类: 加聚物:由加成聚合反应制得,链节结构与单体分子式相同,如聚乙烯、聚苯乙烯。 缩聚物:由缩合聚合反应制得,结构单元与单体分子式不同,如酚醛树脂、聚酯树脂。 3. 主要应用领域 塑料工业:合成树脂是塑料的核心成分,用于制造包装材料、日用品、工程零件等。 涂料与胶粘剂:利用其成膜性和粘附性,用于建筑涂料、家具胶水等领域。#树脂 #化工#片碱 #纯碱#染料#颜料 #助剂
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袁岚峰2月前
最值得人工智能做的是什么?是科学本身 如果问近年来最热的科学领域是什么,那无疑是人工智能。不过,人工智能最大的用处是什么呢?#知识前沿派对 #量子化学 #人工智能 #AI4S #量子力学 现在的最新趋势是,科学。 这话的意思是,大家逐渐认识到,最值得用AI去追求的东西就是科学成果,即AI for science,这比用AI聊天或者生成图像与视频有价值得多。聊天聊得再好也不能产生新的知识,而科学是真能改变世界的。从科学到AI,又从AI到科学,闭环了。 有一点大多数人会感到吃惊的是,AI for science这个词是中国科学家提出来的!不久前,我在跟东方卫视合作的《锚点》节目中访问北京科学智能研究院理事长张林峰博士时谈到,2018年,中国科学院院士鄂维南和汤超等人在北京大学组织了一次会议,这个会议的名称就是AI for science。 鄂维南院士是著名的应用数学家、我的科大师兄,他在深度学习刚出来的时候就敏锐地意识到,许多领域的困难都可以归结为维数灾难,而深度神经网络正是提供了一个克服维数灾难的机会,因为它是一种逼近高维函数的方法。在他的指导下,张林峰等年轻科学家取得了很多突破,例如把高精度分子动力学模拟的原子数一下子提高了五个量级,获得2020年戈登·贝尔奖,这个奖被称为高性能计算应用最高奖。 这方面的研究对我来说其实非常熟悉,因为我的专业叫做理论与计算化学,分子动力学就是其中的一部分。理论与计算化学还有一部分叫做量子化学,即用量子力学原理直接计算原子分子体系的性质。今天,我们就来介绍一个量子化学的最新进展。 10月21日,来自字节跳动、伦敦国王学院和北京大学等单位的科学家在《Nature Communications》上发表了一篇文章,标题是《一种多分辨率、可系统改进的大规模表面化学计算量子嵌入方案》(A multi-resolution systematically improvable quantum embedding scheme for large-scale surface chemistry calculations)(https://www.nature.com/articles/s41467-025-64374-2)。呃,这说的是啥? 实际上,这里的关键是“可系统改进”。
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