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“鯤龍”AG600已具備執(zhí)行滅火任務(wù)能力

近日，我國自主研制的大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機(jī)AG600 已完成典型滅火場(chǎng)景驗(yàn)證試飛科目，這標(biāo)志著“鯤龍”AG600 已具備執(zhí)行滅火任務(wù)能力。近年來，航空工業(yè)“鯤龍”AG600 項(xiàng)目研制團(tuán)隊(duì)著眼森林防火迫切需要，堅(jiān)持并行推進(jìn)適航取證和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用驗(yàn)證，按照“先平臺(tái)后任務(wù)、先平原后高原”循序漸進(jìn)的思路，重點(diǎn)推進(jìn)適航驗(yàn)證機(jī)安全性、滅火功能效能、平原/高原典型任務(wù)場(chǎng)景等方面驗(yàn)證工作。

2023年上半年，“鯤龍”AG600 三架試飛機(jī)并行在珠海、蒲城、荊門、安順、六盤水、西昌累計(jì)開展172 架次/430 h 試飛，完成飛機(jī)本體失速、機(jī)動(dòng)特性等平臺(tái)操穩(wěn)科目及滅火任務(wù)系統(tǒng)驗(yàn)證；完成12 t 齊投、6 t/3 t 連投等不同投水模式，平飛、轉(zhuǎn)彎、俯沖不同投水姿態(tài)，23～100 m 不同投水飛行高度，220～284 km/h 不同投水速度等各種任務(wù)模式驗(yàn)證，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)階段已具備安全出動(dòng)執(zhí)行滅火任務(wù)的實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用能力。據(jù)介紹，當(dāng)前具備完全自主配套核心機(jī)載系統(tǒng)的“鯤龍”AG600 已全面進(jìn)入適航驗(yàn)證階段，計(jì)劃2024 年度取得型號(hào)合格證。后續(xù)航空工業(yè)將進(jìn)一步加大國產(chǎn)航空裝備融入國家應(yīng)急救援體系研究，深入開展國產(chǎn)航空裝備體系化市場(chǎng)開拓、綜合化運(yùn)營保障、實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用演練，加快形成以“鯤龍”AG600為龍頭的國產(chǎn)航空應(yīng)急救援裝備體系，滿足國家應(yīng)急救援體系和我國自然災(zāi)害防治體系建設(shè)需要，支撐“平安中國”戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)建設(shè)航空強(qiáng)國目標(biāo)。

（本刊記者 逸飛）

天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)：新型有機(jī)長(zhǎng)余輝噴霧助力表面無損探傷

近日，天津大學(xué)胡文平/汪天洋團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種多功能有機(jī)長(zhǎng)余輝噴霧，可實(shí)現(xiàn)溶劑化制備并實(shí)現(xiàn)大面積噴涂，在信息標(biāo)記與保護(hù)、表面無損探傷領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用思路。相關(guān)成果以UV-curing-enhanced organic long-persistent luminescence materials為題發(fā)表在Advanced Materials 上。

無定形有機(jī)長(zhǎng)余輝發(fā)光材料可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的溶液加工和大面積均勻發(fā)光，但這類材料的發(fā)光性能受材料本征剛性環(huán)境的影響較大。為此，研究人員提出了一種紫外光固化增強(qiáng)（UV-curingenhanced）有機(jī)主客體摻雜體系長(zhǎng)余輝性能的普適策略，即通過光固化構(gòu)建的剛性環(huán)境促進(jìn)主客體之間的相互作用，從而誘導(dǎo)出高性能長(zhǎng)余輝發(fā)射。利用這種可溶液加工、可大面積涂覆和“易于實(shí)現(xiàn)”的材料制備策略，有望促進(jìn)無定形有機(jī)長(zhǎng)余輝材料在信息標(biāo)記與保護(hù)、表面無損探傷等領(lǐng)域的深度應(yīng)用。同時(shí)，在表面無損探傷領(lǐng)域，對(duì)比磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)，這類具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型試劑類無損探傷方法的成像更加便捷迅速，且技術(shù)附加值更高，有望為有機(jī)長(zhǎng)余輝材料打開一個(gè)重要的商業(yè)應(yīng)用出口。

該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金委、天津市科技局和天津大學(xué)科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才培育計(jì)劃（“攀登計(jì)劃”）的支持，論文的第一作者為理學(xué)院化學(xué)系碩士研究生梁依萌和劉曼，通訊作者為理學(xué)院化學(xué)系汪天洋副教授。

（本刊記者 逸飛）

合肥物質(zhì)院與哈工大團(tuán)隊(duì)在超高溫陶瓷粉體研制方面取得新進(jìn)展

近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體所李越研究員團(tuán)隊(duì)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)張幸紅教授團(tuán)隊(duì)合作，在超細(xì)、高純超高溫陶瓷粉體制備與機(jī)理研究方面取得新進(jìn)展，發(fā)展了一種液相陶瓷前驅(qū)體碳/硼熱還原新工藝，該工藝可實(shí)現(xiàn)批量化制備多種高純、超細(xì)硼化物陶瓷粉體。相關(guān)成果相繼發(fā)表在Journal of Materials Science & Technology 和ACS Applied Engineering Materials 等期刊上。

科研人員基于溶膠-凝膠協(xié)同碳/硼熱還原法，提出以山梨醇作為碳源，硼酸為硼源，使溶膠前驅(qū)體體系中碳、硼和金屬3種元素有效連接，實(shí)現(xiàn)了分子級(jí)混合，在較低裂解溫度下實(shí)現(xiàn)陶瓷化，保障了粉體純度的同時(shí)降低了粉體粒徑，獲得了高純超細(xì)的ZrB2陶瓷粉體。科研人員通過添加系列分散劑（如聚乙二醇（PEG）、油酸等），有效減小了陶瓷粉體的粒度并抑制了粉體的團(tuán)聚，合成的硼化物粉體顆粒尺寸可低至數(shù)百納米；同時(shí)也揭示了溶膠-凝膠協(xié)同碳/硼熱還原法制備硼化物粉體的高溫生長(zhǎng)機(jī)制及分散劑對(duì)超高溫陶瓷粉體的影響，為解決工程化制備硼化物陶瓷粉體過程中易形成大尺寸顆粒和高團(tuán)聚現(xiàn)象提供了技術(shù)方案，奠定了試驗(yàn)基礎(chǔ)。

為了進(jìn)一步提高批量化制備高純超細(xì)陶瓷粉體效率，科研人員后續(xù)開發(fā)了一種絮凝沉淀輔助碳/硼熱還原合成超高溫陶瓷粉體的方法。通過將反應(yīng)試劑溶解在酸性溶劑中并螯合成混合物，實(shí)現(xiàn)了碳、硼和金屬源在前驅(qū)體階段分子級(jí)混合并固化沉淀；通過嚴(yán)格控制化學(xué)計(jì)量比，可有效控制硼化物產(chǎn)物中的碳和硼元素，獲得碳和氧含量極低的高純度硼化物陶瓷粉體。

上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、安徽省重大科技項(xiàng)目以及合肥物質(zhì)院院長(zhǎng)基金項(xiàng)目等資助。

（本刊記者 逸飛）

中國科學(xué)院蘭州化物所宏觀結(jié)構(gòu)超滑研究獲新進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米潤(rùn)滑課題組研究人員在面向工程應(yīng)用的宏觀結(jié)構(gòu)超滑尺度設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等方面取得新進(jìn)展。

研究人員開發(fā)了一種通過摻入石墨烯邊緣氧削弱納米粉體邊緣釘扎效應(yīng)的簡(jiǎn)易方法，實(shí)現(xiàn)了二維納米粉體到異質(zhì)結(jié)轉(zhuǎn)化，制備了大量納米尺度同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)共存的材料，實(shí)現(xiàn)了載荷、速度等可調(diào)、寬溫域（-200～300 ℃）和宏觀尺度結(jié)構(gòu)超滑，揭示了異質(zhì)滑移和同質(zhì)鎖定的超滑調(diào)控機(jī)制。

相關(guān)研究成果以Tunable, widetemperature and macroscale superlubricity enabled by nanoscale van der Waals heterojunctiont o - homojunction transformation 為題發(fā)表在Advanced Materials 上。

蘭州化物所楊興博士后為論文第一作者，張俊彥研究員和王永富副研究員為通訊作者。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國科學(xué)院“西部之光”人才項(xiàng)目、中國科協(xié)海智計(jì)劃等的支持。

左圖為整體研究思路圖。 （本刊記者 逸飛）

首臺(tái)可見光波長(zhǎng)飛秒光纖激光器面世

目前，加拿大拉瓦爾大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出了第1臺(tái)可在電磁光譜的可見光范圍內(nèi)產(chǎn)生飛秒脈沖的光纖激光器，這種能產(chǎn)生超短、明亮可見波長(zhǎng)脈沖的激光器可廣泛應(yīng)用于材料加工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

通常產(chǎn)生可見光飛秒脈沖的設(shè)備復(fù)雜且低效，光纖激光器則擁有穩(wěn)定可靠、占地面積小、效率高、成本低、亮度高等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常有前途的替代方案。但迄今為止，這種激光器還無法直接產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間在飛秒（10-15s）范圍內(nèi)的可見光脈沖。

該研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，他們研制出了首臺(tái)能在可見光范圍內(nèi)工作的飛秒光纖激光器。該激光器基于鑭系元素?fù)诫s的氟化物光纖，能發(fā)射635 nm 的紅光，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)時(shí)間168 fs、峰值功率0.73 kW、重復(fù)頻率137 MHz 的壓縮脈沖。而且，他們?cè)谠O(shè)備中使用商用藍(lán)色激光二極管作為能量光源，使整體設(shè)計(jì)更加堅(jiān)固、緊湊且具有成本效益。

該研究團(tuán)隊(duì)指出，如果在不久的將來能夠獲得更高的能量和功率，可廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。潛在應(yīng)用包括高精度、高質(zhì)量的生物組織消融和雙光子激發(fā)顯微鏡。飛秒激光脈沖還可在材料加工過程中對(duì)其進(jìn)行冷消融，鑒于這一過程不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，因此在進(jìn)行切割時(shí)比用長(zhǎng)的脈沖更加清潔。

接下來，研究人員計(jì)劃改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，使裝置完全單片化，這意味著各個(gè)光纖光學(xué)組件都將直接互連，減少裝置的光學(xué)損耗，提高效率，進(jìn)一步提高激光器的可靠、緊湊和堅(jiān)固性。他們還在研究提高激光脈沖能量、脈沖持續(xù)時(shí)間和平均功率的不同途徑。

（本刊記者 逸飛）

中國科學(xué)院力學(xué)所團(tuán)隊(duì)獲得多分岔裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的半解析解

裂紋分岔是斷裂力學(xué)的經(jīng)典問題之一。由于動(dòng)態(tài)加載或者裂紋擴(kuò)展至不均勻介質(zhì)中所造成的不穩(wěn)定性，在工程實(shí)踐中經(jīng)?？梢杂^測(cè)到裂紋分岔的現(xiàn)象。在安全分析中，裂紋的偏折與分岔對(duì)結(jié)構(gòu)壽命的影響至關(guān)重要。

近日，中國科學(xué)院力學(xué)研究所非線性力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室魏宇杰研究團(tuán)隊(duì)通過平面彈性理論以及共形映射變換，將多分岔裂紋邊界映射到復(fù)平面的單位圓上，提出了多分岔裂紋的彈性邊界值問題，實(shí)現(xiàn)了裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的半解析求解。研究以工程中常見的三分岔裂紋和四分岔裂紋為例，討論了應(yīng)力狀態(tài)和裂紋形狀對(duì)分岔裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子及應(yīng)變能釋放率的影響，并基于能量釋放率準(zhǔn)則分析其對(duì)裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展的影響。該研究為理解裂紋的分裂與裂紋網(wǎng)的形成提供了基本的理論工具。

相關(guān)研究成果以A semi-analytical solution to the stress intensity factors of branched cracks 為題發(fā)表在Journal of the Mechanics and Physics of Solids 上。第一作者為博士研究生劉卓爾。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心“非線性力學(xué)中的多尺度問題”項(xiàng)目的支持。

（本刊記者 逸飛）

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)金屬裂紋可自動(dòng)修復(fù)

金屬碎片在沒有任何人為干預(yù)的情況下斷裂，然后融合在一起，這一過程推翻了基本的科學(xué)理論。如果這種新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象能夠被利用，可能引發(fā)一場(chǎng)工程革命——自我修復(fù)的發(fā)動(dòng)機(jī)、橋梁和飛機(jī)可以逆轉(zhuǎn)磨損造成的損害，從而更安全、更耐用。

2023 年7 月19 日，美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室和得克薩斯農(nóng)工大學(xué)聯(lián)合研究小組在Nature 上描述了他們的這一發(fā)現(xiàn)，論文題目為Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding。

桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)家Brad Boyce說:“我們已經(jīng)證實(shí)，金屬有自己內(nèi)在的、自然的自我愈合能力，至少在納米級(jí)疲勞損傷的情況下是這樣。”

當(dāng)時(shí)，他們只是想使用他們開發(fā)的一種專門的電子顯微鏡技術(shù)評(píng)估裂紋是如何在納米尺度鉑片中形成和擴(kuò)散的，該技術(shù)可在金屬末端以200 次/s 的速度對(duì)其反復(fù)拉扯。令人驚訝的是，試驗(yàn)開始約40 min 后，損傷發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。裂縫的一端融合在一起，仿佛在倒退，沒有留下之前損傷的痕跡。隨著時(shí)間推移，裂紋沿著不同的方向重新生長(zhǎng)。研究人員認(rèn)為這是“前所未有的洞見”。

“這些發(fā)現(xiàn)在多大程度上具有普遍性，很可能成為廣泛研究的一個(gè)課題，”Boyce 說，“我們展示了這種情況在真空中的納米金屬中發(fā)生，但我們不知道這種現(xiàn)象是否也會(huì)在空氣中的常規(guī)金屬中存在?！?/p>

然而，盡管存在種種未知，這一發(fā)現(xiàn)仍然是材料科學(xué)前沿的一次飛躍。

（本刊記者 逸飛）

韓國科學(xué)家開發(fā)出迄今機(jī)械性能最高自增強(qiáng)復(fù)合材料

近日，韓國科學(xué)家使用一種聚丙烯聚合物，成功開發(fā)出一種純凈的自增強(qiáng)復(fù)合材料，其機(jī)械性能位居同類自增強(qiáng)復(fù)合材料榜首，有望替代飛機(jī)用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，加速“空中出租車”時(shí)代的到來。該研究成果以True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility為題發(fā)表在Chemical Engineering Journal 上。

為推進(jìn)城市空中交通等未來出行方式的實(shí)現(xiàn)，科學(xué)家們需要開發(fā)出具有優(yōu)異物理性能和可回收性能的新材料。自增強(qiáng)復(fù)合材料價(jià)格低廉、重量輕，且在處理和回收方面具有優(yōu)勢(shì)，因此被寄望于能替代飛機(jī)用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

目前，科學(xué)家們?cè)谥圃熳栽鰪?qiáng)復(fù)合材料時(shí)，會(huì)將化學(xué)成分不同的物質(zhì)混合在增強(qiáng)體或基體內(nèi)，以提高流動(dòng)性和滲透性，但這樣會(huì)使所得到的材料物理性能和可回收性較差。

在此研究中，韓國科學(xué)技術(shù)研究院、漢陽大學(xué)和全北國立大學(xué)研究人員組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，通過四軸擠出工藝調(diào)整聚丙烯基體的鏈結(jié)構(gòu)，成功控制了其熔點(diǎn)、流動(dòng)性和浸透程度，開發(fā)出了一種純凈的自增強(qiáng)復(fù)合材料。

與先前的研究相比，新獲得的自增強(qiáng)復(fù)合材料擁有迄今最高水平的機(jī)械性能，其黏附強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和抗沖擊性分別提高了333%、228%和2700%。而且，當(dāng)被用作小型無人機(jī)的框架材料時(shí)，該材料比傳統(tǒng)的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輕52%，飛行時(shí)間增加了27%，證實(shí)了其在下一代飛行應(yīng)用中的潛力。

下圖為100%自增強(qiáng)復(fù)合材料的制備與應(yīng)用。

（本刊記者 逸飛）