
發(fā)布
注冊
/
登錄磷光材料設計的案例
華東理工大學田禾院士和馬驤教授團隊Angew:有機室溫磷光材料通用設計策略研究的重要進展
近日,華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心的田禾院士和馬驤教授團隊設計了一種利用離子型聚合物外部重原子效應和剛性離子鍵網(wǎng)絡的摻雜純有機室溫磷光(RTP)體系,構建了能直接從傳統(tǒng)熒光染料出發(fā),不經化學修飾設計磷光材料的普適策略。該成果近期以“Activating Room-Temperature Phosphorescence of Organic Luminophores via External Heavy-Atom Effect andRigidity of Ionic Polymer Matrix”為題,發(fā)表于國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.202108025)。
室溫磷光(RTP)是一種不同于熒光的發(fā)光現(xiàn)象,在防偽材料、分子開關和生物成像等領域有著廣泛的應用并得到了廣泛關注。與傳統(tǒng)的無機或金屬-有機磷光體系相比,純有機RTP材料具有毒性低、成本低和可加工性好等優(yōu)勢。純有機RTP材料可以通過結晶誘導磷光機制獲得。近年來通過共聚等策略實現(xiàn)的無定形RTP材料在一定程度上避免了晶態(tài)材料需要嚴格生長條件和重復加工方面的缺陷。然而,上述種種方法大部分都需要精巧的分子設計和復雜的合成手段。有機發(fā)光材料領域迫切需要直接從現(xiàn)有的熒光染料出發(fā)、無需任何化學修飾來設計純有機磷光材料的構建策略。
該策略利用了一種具有外部重原子效應和剛性網(wǎng)絡的離子型聚合物基質(PAB),構建了一種新型的摻雜RTP體系。PAB具有溴離子,可以在摻入其中的染料受激發(fā)后通過外部重原子效應促進其系間竄越(ISC)過程,從而誘導其激發(fā)三重態(tài)的產生。
展開 天津大學封偉團隊《先進功能材料》長壽命室溫磷光氟氮雙摻雜碳量子點方面取得重要進展
發(fā)光隱形材料,特別是室溫磷光材料,具有長發(fā)光壽命和獨特的單線態(tài)-三線態(tài)躍遷等優(yōu)異特征,且其磷光發(fā)射可以消除短壽命的熒光和光散射背景,能起到非常顯著的加密效果,是光子加密信息的重要載體。其在信息安全領域廣泛應用,具有非常高的經濟價值,因而引起了科學家的極大研究興趣。
室溫磷光碳量子點具有高光穩(wěn)定性、低毒性、生物相容性好、低能耗的制備過程等優(yōu)勢,使其在高信息安全領域具有非常潛在的應用價值。特別是自保護的室溫磷光碳量子點有以下幾點優(yōu)勢:1、無需考慮基質輔助的氧隔離層就可以實現(xiàn)室溫下高效磷光發(fā)射;2、外界刺激可以直接作用于裸露的碳量子點,有利于設計具有外界刺激響應性的磷光傳感器;3、可以通過噴墨打印技術實現(xiàn)復雜的圖案設計;4、磷光性能可以實現(xiàn)時間維度和空間維度的高安全信息保護。但是目前報道的絕大多數(shù)基于碳量子點的室溫磷光材料中,需將碳量子點嵌入到基質中才能獲得室溫磷光發(fā)射現(xiàn)象。如何實現(xiàn)碳量子點的自保護磷光性能仍然存在巨大挑戰(zhàn)。
近日,天津大學材料學院封偉團隊采用一步水熱法制備了具有自保護超長室溫磷光性能的氟氮雙摻雜碳量子點(FNCDs)。在雙溶劑體系(N’N-二甲基甲酰胺/乙腈)的水熱法過程中,碳源在高溫下被碳化和成核的同時,氮元素和氟元素同步摻雜進入FNCDs中。當雙溶劑體系中的溶劑體積比為1:1時,氟含量和氮含量分別達到了7.29At%和14.13At%。且FNCDs中含有大量的氨基和半離子型C-F鍵,因而具有很好的水溶性。FNCDs中大量的共軛C-N/C=N結構具有減低的單線態(tài)-三線態(tài)能帶隙,促進第一單線態(tài)(S1)到第一三線態(tài)(T1)的系間轉移。無需任何氧氣隔離處理,F(xiàn)NCDs只需涂在濾紙上即可產生自保護室溫磷光性能,其中磷光壽命高達1.21s。FNCDs表現(xiàn)出優(yōu)異的熒光pH穩(wěn)定性和自保護室溫磷光pH響應性。
展開 高效長壽命有機室溫磷光材料設計的分子描述符
【引言】
長余輝有機室溫磷光(RTP)材料由于在生物成像、數(shù)字加密和光電器件等方面具有潛在的應用而備受關注。由于純有機分子的旋軌耦合比較弱和三線態(tài)對溫度和氧氣高度敏感,長期以來有機材料被認為是沒有磷光的。最近,有研究證明一些純有機化合物表現(xiàn)出高效的固態(tài)RTP,但其發(fā)光效率和壽命不可兼得。縱觀目前的純有機室溫磷光材料,有些是效率高但壽命短,有些是效率低但壽命長。為了解決這一難題,幾個課題組設計芳香類羰基化合物,期望利用混合的n/p基團來不同程度地調控磷光效率和壽命。但這種方案也是部分成功,部分失敗。所以,闡明有機RTP材料的發(fā)光機制,構建普適的磷光分子設計規(guī)則是此領域面臨的一項巨大挑戰(zhàn)。
【成果簡介】
清華大學帥志剛教授和中科院化學所彭謙副研究員(共同通訊)等人提出了一對分子描述符來表征磷光效率和壽命。由羰基和π-共軛片段組成的典型RTP體系,其激發(fā)態(tài)可以視為n→π*躍遷(α)和π→π*躍遷(β)兩組分的組合,即α + β = 1。他們基于光致磷光的基本光物理過程,特別是單線態(tài)與三線態(tài)相互轉化所遵循的El-Sayed規(guī)則,引入了分子描述符γ和β,其數(shù)值的大小與分子單/三線態(tài)激發(fā)態(tài)的(n,π*)和(π,π*)躍遷成分有關。結合量子力學/分子力學(QM/MM)方法,他們揭示了分子描述符(γ,β)與磷光效率和壽命以及旋軌耦合之間的關系。他們提出,大的γ和β值有利于有機材料中強的、長壽命的RTP。這些分子設計原則,已被實驗所證實和報道。
展開 :刺激響應有機室溫磷光材料及其余輝顏色調節(jié)
刺激響應性發(fā)光材料因在信息存儲、防偽和光電器件等領域的潛在應用而受到科研工作者們的廣泛關注。迄今為止,雖然已經有較多的刺激響應發(fā)光材料被報道,但大部分都是基于熒光的。對于這些材料,在外部刺激下只能監(jiān)測到發(fā)光顏色或強度的改變。因此,如果能夠從另一個維度,例如發(fā)射壽命,來監(jiān)測其刺激響應特性,則可以拓展其在更多領域的實際應用。
有機室溫磷光材料由于其低毒性、長發(fā)光壽命和大斯托克斯位移等優(yōu)點在近幾年受到了極大的關注。特別是與短壽命的熒光材料相比,其肉眼可見的長余暉發(fā)光更有利于其發(fā)展成為刺激響應材料。盡管如此,關于刺激響應性室溫磷光材料的探索仍處于初級階段。
近日,李振教授團隊在刺激響應性的純有機室溫磷光研究方面取得突破。他們通過將磷光發(fā)色團DPP-BOH與聚合物基質PVA在水溶液中共價連接,得到了一種新型的刺激響應性室溫磷光材料。由于芳基硼酸和聚乙烯醇之間形成B-O共價鍵以及PVA鏈間的氫鍵相互作用提供的剛性環(huán)境,所制備的聚合物薄膜表現(xiàn)出超長的室溫磷光,壽命達2.43 s,磷光量子產率為7.51%。有趣的是,水分子會破壞相鄰PVA鏈間的氫鍵,從而改變該系統(tǒng)的剛性。因此,該薄膜的室溫磷光特性對水、熱刺激非常敏感。進一步地,通過在該體系中引入另外兩種長波發(fā)射的熒光染料,聚合物薄膜的余輝顏色能夠通過能量轉移從藍色調節(jié)到綠色再到橙色,并同時兼具刺激響應特性。最后,基于這三種長余輝材料的水/熱刺激響應、多色調控以及完全水溶液處理等特點,它們被成功地應用于信息防偽、絲網(wǎng)印刷和指紋記錄等領域。
展開 
華東理工大學田禾院士、馬驤教授團隊Angew:有機室溫磷光材料研究新進展
近日,華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心田禾院士、馬驤教授團隊在純有機室溫磷光(RTP)研究領域取得了新突破,報道了一種可以構建高效有機RTP流體材料的通用策略,相關研究成果已在線發(fā)表于《德國應用化學》 (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI: 10.1002/anie.202107323)。
眾所周知,純有機體系的三重激發(fā)態(tài)容易在高溫和氧氣環(huán)境中失活,因此開發(fā)有機染料在極端條件下的三重態(tài)發(fā)光功能已經成為這個領域重要的研究議題。相比于固體有機RTP材料,流體有機RTP材料可以應用于更多特殊應用情景中,比如用于不規(guī)則表面的涂層發(fā)光等。此外,高溫磷光有機染料在很多情景下亦具有重要的應用價值,因此發(fā)展具有高溫磷光發(fā)射的流體純有機磷光材料的通用性構建策略具有重要意義和價值。構建純有機RTP材料的主要設計思路之一是通過構建染料分子的剛性外部環(huán)境以抑制三線態(tài)激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的非輻射失活過程。因此,柔性軟材料一直被認為難以作為剛性化基質抑制三重激發(fā)態(tài)的非輻射失活以產生高效室溫磷光。目前只有極少數(shù)量子效率很低的流體有機RTP材料的報道。
該團隊報道了一種可以構建高效流體有機RTP材料的通用策略:通過低共熔策略將多個高熔點的純有機組分混合加熱,就可以制備出了一系列在室溫環(huán)境下具有流動能力的基質。此基質具有宏觀流體性能,且可以有效抑制流體中摻雜的有機磷光染料的非輻射失活和氧氣猝滅效應,甚至讓只能在室溫或是低溫條件下發(fā)光的有機磷光染料在高溫(85℃)時也可以發(fā)射中等強度的磷光。
展開 OLED | UDC藍色磷光材料將在2024年實現(xiàn)商用化
市場上銷售的OLED顯示屏產品一般采用紅色、綠色磷光材料和藍色熒光材料。
UDC在此次電話會議中表示,“UDC在藍色磷光材料開發(fā)發(fā)面持續(xù)取得優(yōu)異的進展(excellent progress)”,并稱“今年年底,藍色磷光材料有望達到初期的目標規(guī)格”,接著稱“到2024年,將實現(xiàn)紅色、綠色、藍色全部由磷光材料構成的OLED顯示屏的商業(yè)化”,“將三種顏色全部商業(yè)化為磷光材料,將在高效、高性能OLED應用方面,創(chuàng)造出更多樣化的機會”。
UDC預計,應用藍色磷光材料,將會隨之帶來背板技術的變化,藍色磷光材料的擴大應用還需要時間。另外,對于具體的藍色磷光材料的開發(fā)情況,UDC并未公開。
此外,UDC還預測,當智能手機用OLED顯示的市場滲透率達到50%(即6.75億部)時,中大尺寸的OLED顯示的投資計劃將初具規(guī)模。去年,在智能手機市場,OLED面板的市場滲透率為40%出頭。多家市場調研公司預計,今年智能手機市場上,OLED的滲透率將升至45%左右。中尺寸是指筆記本電腦和平板電腦等IT產品,大尺寸是指電視應用。目前,在IT面板市場,OLED滲透率為2%,在電視面板市場,OLED滲透率僅為3%。
UDC去年的銷售額實現(xiàn)歷史新高,達到5.54億美元(約合人民幣35億元),同比增長29%。營業(yè)利潤為2.28億美元(約合人民幣14.4億元),同比增長45%。營業(yè)利潤率為41%。今年的銷售額預測為6.25億~6.5億美元(約39.4億~41.0億人民幣)。
磷光方式既利用了發(fā)光(激發(fā)狀態(tài)→地面狀態(tài))能量的25%,即“單重態(tài)激子”(singlet exciton),又利用了其余75%的“三重態(tài)激子”(triplet exciton),因此內部發(fā)光效率高達100%。
展開 .: 通過分子自組裝增強超長有機磷光材料的發(fā)光效
超長磷光材料的應用
(a).先進材料研究院(IAM)網(wǎng)站的二維碼,灰色部分用MA-IPA材料覆蓋
(b).365nm照射下的二維碼圖片
(c).365nm照射后的二維碼圖片
【小結】
在這個工作中,作者通過三聚氰胺和芳香羧基在水溶液中的自組裝,構建了一種具有高效超長磷光的超分子框架。通過多種分子間相互作用形成的超分子框架,可以構建剛性很強的三維網(wǎng)絡將分子固定在其中,在有效減少三線態(tài)激子非輻射躍遷的同時,促進系間竄越。所獲得超分子有機框架可實現(xiàn)長達1.91秒的發(fā)光壽命和24.3%的磷光量子效率。這個材料并成功應用于黑暗環(huán)境中的二維碼識別中。這個工作不僅提供了一種構建高效超長磷光材料的方法,同時也擴展了這種材料的應用。
【文獻鏈接】
Simultaneously Enhancing Efficiency and Lifetime of Ultralong Organic Phosphorescence Materials by Molecular Self-assembly
(J. Am. Chem. Soc., 2018, DOI: 10. 1021/jacs.8b03867)
團隊介紹以及相關成果
黃維院士和安眾福團隊長期致力于無金屬室溫有機磷光材料與應用研究。2015年,該團隊在國際上提出并驗證了H-聚集結構穩(wěn)定三線態(tài)激子實現(xiàn)超長有機磷光的分子設計思想,自此,超長室溫有機磷光受到了廣泛關注。
展開 TV | 三星或將藍色磷光材料應用于QD-OLED,提高壽命及發(fā)光效率
CINNO Research產業(yè)資訊,據(jù)稱,三星顯示正在努力將藍色磷光材料應用于QD-OLED面板。如果三星顯示將大規(guī)模生產的電視面板QD-OLED的藍色發(fā)光層從現(xiàn)有的熒光材料改為磷光材料,預計將能夠延長使用壽命并提高效率。藍色磷光材料也是OLED中未開發(fā)的領域。美國UDC宣布將在2024年將其藍色磷光OLED材料商業(yè)化。
慶熙大學權長赫教授在首爾驛三三井酒店舉行的SID 2022 專題研討會上發(fā)表演講
5月18日,在首爾三井酒店舉行的“SID 2022專題研討會”的主題演講和問答環(huán)節(jié)中,慶熙大學權長赫教授表示,三星顯示正在進行研究,將藍色磷光材料應用于量子點(QD)-有機發(fā)光二極管(OLED)。SID 2022是上周在美國舉行的全球最大顯示學會的年度盛會。
權長赫教授表示“當三星顯示宣布藍色磷光材料的商業(yè)化臨近時,我對技術領域印象深刻。'這樣,三星顯示在內部將磷光OLED材料應用于電視是已作為最優(yōu)先的選擇。
無論是用于電視的大尺寸OLED還是用于智能手機的中小尺寸OLED都采用了紅色和綠色內部發(fā)光效率為100%的磷光材料,而藍色則應用了內部發(fā)光效率僅為25%的熒光材料。如果開發(fā)出一種用磷光材料代替藍色熒光材料的技術,則將可以延長OLED的使用壽命并提高效率。
展開 黃維院士、安眾福教授團隊與合作者JACS:具有高力學強度的超長磷光泡沫材料
近年來,超長有機磷光(英文縮寫UOP)引起科研工作者的廣泛關注。目前,超長有機磷光材料主要是基于有機小分子晶體、剛性的主客體摻雜材料以及聚合物材料體系。然而,這些結晶性材料脆性以及弱的加工性能極大地限制了超長有機磷光材料的實際應用。為了克服該類材料的脆性并提高其力學強度,受高力學強度生物材料(如骨頭、木頭,等等)啟發(fā),南京工業(yè)大學黃維院士、安眾福教授與日本理化學研究所Takuzo Aida教授、Yasuhiro Ishida教授合作,報道了一系列具有高力學強度的超長磷光泡沫,該泡沫的磷光壽命可達到485.8 ms。值得注意的是,質輕的泡沫材料能夠承受4.44 MPa的壓縮強度。此外,泡沫的磷光發(fā)光顏色可以通過改變激發(fā)波長從藍色調控橙色。實驗數(shù)據(jù)和理論計算結果證實,超長磷光原子多重氫鍵穩(wěn)定的羰基團簇結構。這些實驗結果不僅拓寬了發(fā)光泡沫的范圍,還為開發(fā)具有高力學強度的超長有機磷光材料奠定基礎。
圖1. (a) 骨骼和木材及其微觀結構的示意圖。(b) 仿生聚合物泡沫。照片中,葉子上面是質輕、超硬且具有長磷光壽命的明膠泡沫。
圖2. 明膠泡沫的制備和微觀結構表征。(a) 水凝膠在253 K冰箱中冷凍的示意圖,值得注意的是冰晶各向同性生長。插圖是制備得到的明膠泡沫 (0.15 g mL-1)從正視和俯視照片。(b) 各向同性明膠泡沫(0.15 g mL-1)在低倍和高倍數(shù)放大鏡下的SEM橫截面圖。(c) 液氮冷凍水凝膠的示意圖,值得注意的是冰晶各向異性生長。插圖是制備得到的明膠泡沫(0.03 g mL-1)從正視和俯視照片。
展開 韓慶尚國立大學開發(fā)出高性能長壽命藍色磷光發(fā)光材料和元件技術
CINNO Research產業(yè)資訊,根據(jù)韓媒Newsfreezone報道,慶尚國立大學自然科學學院化學系金允熙教授宣布,通過與慶熙大學的趙長赫教授研究團隊共同研究,成功優(yōu)化了鉑系藍色磷光材料的置換器,提高了高性能藍色有機發(fā)光元件(OLED)的穩(wěn)定性。
(左起)慶尚國立大學金允熙教授、李慶碩博士、慶熙大學權長赫教授、鄭永勛博士
磷光摻雜材料由有機配體分子結合在如鈀和鉑這樣的重金屬中,通過單重態(tài)和三重態(tài)之間的系間轉移,可表現(xiàn)出較高的發(fā)光效率。
這些材料已經用于紅色和綠色OLED元件的商業(yè)用途。
但對于藍色元件來說,由于產生藍光的磷光材料穩(wěn)定性低,仍使用第一代發(fā)光材料熒光材料,高效、長壽命的藍光材料開發(fā)仍是OLED技術的主要難題。
鉑金復體會根據(jù)所結合的配體的形態(tài)不同呈現(xiàn)出不同的電,光學和物理特性,基于四配位的鉑金材料結構堅固,平坦,能夠實現(xiàn)高發(fā)光效率和色純度,作為可代替熒光材料的發(fā)光材料受到關注。
金允熙教授通過與慶熙大學信息顯示系的趙建赫教授共同研究,通過抑制磷光摻雜材料熱化過程的結構設計,提出了長壽命真藍色發(fā)光材料技術的新方案。
該研究分析了將置換器導入磷光摻雜的特定位置所產生的光學現(xiàn)象,揭示了材料對熱化現(xiàn)象的貢獻,可以有效抑制能量準位的形成。
該研究成果發(fā)表于世界著名學術期刊“自然通訊”(Nature Communications)上,論文題目是《可實現(xiàn)長壽命特性的叔丁基置換的四配位鉑金復體》
基于四配位的鉑金復體,發(fā)光效率和顏色純度都很好,但當摻雜濃度升高時,分子之間由于形成不需要的能量準位,就會存在顏色純度下降的問題。
此外,由于激子無法快速釋放到底部狀態(tài),材料經歷了分解的熱化過程。
此次研究開發(fā)了采用叔丁基置換器的鉑金復體,分析了置換器對鉑金復體所產生的效果。
展開 華理田禾院士、馬驤教授團隊《德國應化》:純有機室溫磷光材料領域研究新進展
純有機室溫磷光材料憑借其長壽命的發(fā)光、多樣化的設計和方便制備等特點有望在光電材料和生化領域得到廣泛應用。我校田禾院士、馬驤教授科研團隊在該研究領域取得了突破性進展,近日,《德國應用化學》以“Amorphous Pure Organic Polymers for Heavy-Atom-Free Efficient Room-Temperature Phosphorescence Emission”為題,在線報道了該團隊在純有機室溫磷光材料領域的研究工作。
迄今為止,已報道的室溫磷光材料多數(shù)為無機物或含貴金屬的有機配合物,往往價格高昂且毒性較大,難以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)制備,因此急需發(fā)展制備純有機室溫磷光材料。純有機分子的三線態(tài)激發(fā)態(tài)很容易通過熱力學振動等非輻射過程或接觸到猝滅因子如氧氣而失活,因而,純有機體系很難產生長壽命且具有高效量子產率的室溫磷光發(fā)射。目前,純有機室溫磷光體系的構建大多集中于高度有序的晶態(tài)結構或剛性基質包埋材料,但此類體系在制備固體薄膜發(fā)光器件方面仍面臨諸如重復性不佳和加工過程繁瑣等問題,進一步限制了該類材料的商業(yè)應用。
我校研究團隊通過將各種含氧官能團取代的苯基磷光單體與丙烯酰胺簡單二元共聚,非常便捷地制備了一系列具有高效室溫磷光發(fā)射的無定形態(tài)聚合物材料。此類無定形態(tài)材料因其超長的壽命和高效的量產可以通過肉眼觀察到發(fā)光現(xiàn)象,并且值得注意的是,該工作中利用氧原子上孤對電子促進的n–π*躍遷來提高系間穿越幾率,代替了該類體系中常見的鹵素重原子,實現(xiàn)了無重原子無定形態(tài)的室溫磷光發(fā)射。丙烯酰胺聚合物鏈之間的氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡既能固定磷光團來抑制其非輻射躍遷,也能提供微環(huán)境來隔絕猝滅分子,從而確保該體系能實現(xiàn)高效的室溫磷光發(fā)射。同時,由于體系中并未使用到鹵素重原子,使得三線態(tài)發(fā)光壽命大大增加,移除激發(fā)光源后發(fā)光現(xiàn)象仍可以持續(xù)5s。
展開 
主動變形智能復合材料設計與變形模擬報告
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告 ¥19.89
在通電條件下,MFC發(fā)生電能-機械能轉換,驅動結構復合材料發(fā)生變形。主動變形智能復合材料的變形能力與MFC的性能、結構復合材料的厚度、鋪層方向等因素有關。復合材料的優(yōu)勢是其結構包括鋪層的可設計性,因此,需進行鋪層設計及變形模擬方面的工作,為后續(xù)實驗研究提供理論指導。
二、研究內容
本項目以復合材料層合板+MFC復合后的材料為研究對象,以復合材料層合板的力學性能、MFC的基本性能為輸入,以復合材料層合板+MFC復合后的材料最大彎曲角度為2°為目標,進行鋪層設計和變形仿真模擬。建立厚度、鋪層方式與變形角度的關系,篩選出優(yōu)化的鋪層和厚度,為下一步進行縮比典型試驗件的設計和研制提供理論指導。
展開 CMF設計對產品結構設計的影響【上】金屬材料部分
分五大類,有金屬,塑膠,木材,玻璃,皮布,這些在電子產品中是最常用,常見的,重點來闡述他們的CMF與結構設計關系。
那么為什么沒有把陶瓷,石材,碳纖維等其他材料劃分進去?
這些材料在產品中運用還是比較少,并且都是屬于個性市場,不具備電子產品廣大消費者常用的材料,所以就不詳解了,畢竟這五大類信息量已經非常大了。
【四】CMF常用材質以及表面處理對結構設計的影響有哪些?
那么接下來,我們詳解一下CMF常用材質以及表面處理對結構設計的影響,來看看不同的材質能做哪些表面處理,他們的工藝效果是怎樣的,最終對結構設計會帶來哪些影響?
首先來看金屬材料有哪些?
01,不銹鋼:
非常常見也常用的,手機上可以用作裝飾件,也可以用作結構支撐支架。音響上可以用作喇叭網(wǎng),也可以用作外殼。手表上可以用作表鏈,表殼,表芯等。家電TV上也常用作內部結構支撐或外殼。
不銹鋼又分為板材類與液體金屬類,板材類通常成型工藝以沖壓、拉伸、折彎為主,板材厚度從0.05到8.0mm都有,可以根據(jù)設計要求選擇。
而液體金屬常用工藝采用的是MIM粉末冶金的方式,一般最薄的地方可以做到0.3mm。
那么除了以上2種加工工藝,還有兩種成型方式,分別叫熱成型與冷軋,都是用板材為基材成型的,像表殼,表鏈通常用此2種工藝制作,然后后期采用CNC加工細節(jié)處理,達到最終外形效果。
02,鋁:
一樣也是非常普及的常用的金屬材料,手機,家電,音響,手板等都有用到,覆蓋面非常廣,由于鋁的材料特性,可塑性也高,價格適中,所以備受設計師喜愛。
展開 復合材料結構設計知識共享系列之二復合材料沖擊損傷的來龍去脈
在發(fā)表的文獻中給出了當時波音民用飛機使用的復合材料體系T300/5208的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線(見圖1),其門檻值大約為2800με。
圖1 翼面結構典型鋪層試樣壓縮下沖擊破壞曲線
國內從1985年開始沖擊損傷的研究,在中國飛機強度所建立了壓縮下沖擊的試驗設備及開展了相關的理論和試驗研究。這項研究在航空用復合材料體系的研發(fā)和復合材料飛機結構的損傷容限設計和試驗驗證中得到應用。1980年代國內開始軍機復合材料結構的設計和研制,當時首先遇到的問題是沒有復合材料結構設計知識,特別是當時作為設計入門的國外某公司《復合材料設計手冊》中給出一組設計用材料數(shù)據(jù)(見圖2),從文獻可知,其所用材料體系是T300/5208。通常金屬結構極限載荷與限制載荷相差1.5倍,結構在極限載荷下的設計許用值一般采用材料的極限強度,因此限制載荷下使用的材料性能應是極限強度除以1.5,這組數(shù)據(jù)背離了人們的常識。當時國內軍機采用T300碳纖維,但使用國內研制的樹脂,其設計值該如何確定成了航空復合材料界的難題,航空界進行了研究和向國外專家咨詢,但始終沒有解決(關于許用值與設計值將在另文討論),但在該文件中指出了壓縮限制應變的確定與沖擊損傷有關。在此背景下,當年作者提出了確定設計值的一種工程方法:鑒于設計值與沖擊損傷有關,且國外該公司所用的材料體系是T300/5208,而文獻中提供了該材料體系典型結構鋪層試樣的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線的門檻值為2800με,只要將國內軍機所用材料同樣結構典型鋪層試樣的沖擊能量~壓縮破壞應變曲線門檻值與其進行比較,即可確定國內軍機所用材料體系的壓縮設計值。在設計經驗比較缺乏的1990年代,根據(jù)作者提出的這種確定壓縮設計值的簡便方法,解決了軍機復合材料結構研制中遇到的一系列問題。
展開 npj: 2D碳基Dirac材料的設計—基于sp-sp2碳層狀材料的原子模擬
來自韓國建國大學的Hoonkyung Lee領導的研究小組利用原子模擬進行了系統(tǒng)的結構搜索和幾何優(yōu)化,以探索和設計能夠容納量子自旋霍爾相的原子級層狀碳材料(2D材料)。從二維sp2-sp2雜化網(wǎng)絡開始,原子模擬提供了31個碳層,這些碳層都具有各種類型無質量的狄拉克錐,同時包括各向同性或各向異性的狄拉克錐,以及共存的具有不同各向異性的不對稱狄拉克錐。此外,他們還發(fā)現(xiàn)了21個沒有自旋軌道耦合的狄拉克費米子系統(tǒng),其中的19個有可能成為量子自旋霍爾絕緣體,卻具有相當大的自旋軌道耦合。這些結果表明利用第一性原理可以預測各種無質量狄拉克錐的碳基系統(tǒng),同時也為揭示二維材料中實現(xiàn)狄拉克錐提供了可行路線。
該文近期發(fā)表于npj Computational Materials 4: 54 (2018),英文標題與摘要如下,點擊左下角“閱讀原文”可以自由獲取論文PDF。
展開