2023年輕質(zhì)材料與輕量化制造技術(shù)國(guó)際會(huì)議召開(kāi)

2023年10月24～25日，由香港城市大學(xué)、中國(guó)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(guó)際會(huì)議（2023 International Conference on Lightweight Materials and Manufacture，LMM 2023）在深圳召開(kāi)，來(lái)自英國(guó)、意大利、波蘭、新加坡、中國(guó)等多個(gè)國(guó)家及地區(qū)的120余位專家學(xué)者齊聚一堂，帶來(lái)60余場(chǎng)精彩學(xué)術(shù)報(bào)告，就輕質(zhì)材料與輕量化制造技術(shù)的前沿動(dòng)態(tài)、應(yīng)用研究等熱點(diǎn)話題進(jìn)行了交流和探討。

本屆會(huì)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(guó)際聯(lián)合中心、高能束流加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、高能束流增量制造技術(shù)與裝備北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、增材制造航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承辦，中南大學(xué)極端服役性能精準(zhǔn)制造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院協(xié)辦。

帝國(guó)理工學(xué)院教授、英國(guó)皇家工程院院士林建國(guó)致歡迎詞。法國(guó)國(guó)家技術(shù)科學(xué)院院士呂堅(jiān)，帝國(guó)理工學(xué)院教授、英國(guó)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(jí)研究員王盼，巴林大學(xué)教授Ghulam Hussain，中國(guó)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(zhǎng)張書(shū)彥，中國(guó)航空制造技術(shù)研究院研究員陳瑋做了特邀報(bào)告。

本次大會(huì)還設(shè)置了“輕質(zhì)材料設(shè)計(jì)與制備”、“輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造”、“特種加工”3個(gè)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(guó)際會(huì)議主論壇現(xiàn)場(chǎng)。

（本刊記者 逸飛）

中國(guó)科學(xué)院物理所與網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)布AI模型MatChat，預(yù)測(cè)無(wú)機(jī)材料合成路徑

近期，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心SF10組和中國(guó)科學(xué)院計(jì)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(wàn)個(gè)化學(xué)合成路徑數(shù)據(jù)投喂給大語(yǔ)言模型LLAMA2-7b，從而獲得了MatChat模型，可用來(lái)預(yù)測(cè)無(wú)機(jī)材料的合成路徑。該模型可根據(jù)所詢問(wèn)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(kāi)放使用，為材料研究和創(chuàng)新帶來(lái)了新啟發(fā)和新思路。

該工作為大語(yǔ)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(guò)自然語(yǔ)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(yǔ)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(xiàng)工作展示了無(wú)機(jī)材料合成路徑預(yù)測(cè)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(cè)精度尚受到一定限制。未來(lái)合作團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將更多的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、Atomly.net 數(shù)據(jù)庫(kù)等諸多高質(zhì)量數(shù)據(jù)集用于模型訓(xùn)練，讓無(wú)機(jī)材料合成路徑預(yù)測(cè)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(guó)科學(xué)院蘇州納米所團(tuán)隊(duì)成功實(shí)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(shì)。

中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所李清文團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種針對(duì)浮動(dòng)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(shí)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(guò)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(duì)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(guò)程中得到顯著降低，對(duì)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(zhǎng)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(jì)了一種單元胞顆粒，將其分散于不同樹(shù)脂中，可同時(shí)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(jì)一種同時(shí)具有長(zhǎng)效性、多相排斥性的超疏水涂層非常困難，因?yàn)槌杷繉拥倪@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(huì)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(shí)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(duì)超疏水涂層長(zhǎng)效性與多相排斥性相矛盾的瓶頸問(wèn)題，張友法教授團(tuán)隊(duì)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(shí)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(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議在南京舉行

2023年10月23～24日，第二十七次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議在南京市成功召開(kāi)，大會(huì)以“提高自主創(chuàng)新能力、賦能制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)”為主題，來(lái)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(huì)議。

會(huì)議開(kāi)幕式由中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接分會(huì)副主任委員、中國(guó)機(jī)械總院集團(tuán)哈爾濱焊接研究所有限公司董事長(zhǎng)楊玉亭研究員主持。中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)左曉衛(wèi)副秘書(shū)長(zhǎng)，南京理工大學(xué)付夢(mèng)印校長(zhǎng)，焊接分會(huì)田志凌主任委員分別致辭。

會(huì)上，鞏水利副主任委員介紹了開(kāi)展“焊接領(lǐng)域前沿科學(xué)問(wèn)題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)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(huì)發(fā)布了征集結(jié)果。都東副主任委員向與會(huì)代表介紹了第四版《焊接手冊(cè)》編撰工作啟動(dòng)和進(jìn)展情況，宣讀了新版《焊接手冊(cè)》主要編審人員名單，并由焊接分會(huì)田志凌主任委員和王國(guó)慶主任委員向主審、主編、副主編頒發(fā)了聘書(shū)。

本次會(huì)議分為大會(huì)主旨報(bào)告和分會(huì)場(chǎng)報(bào)告兩個(gè)環(huán)節(jié)。特別邀請(qǐng)中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司王國(guó)慶院士、中國(guó)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(huì)報(bào)告，報(bào)告圍繞戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)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(diǎn)，展示了焊接領(lǐng)域最新成果和發(fā)展趨勢(shì)，引起了廣大焊接科技工作者的強(qiáng)烈共鳴。

左圖為會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)。

（本刊記者 逸飛）

工程材料疲勞可靠性高通量快速測(cè)試方法取得進(jìn)展

近期，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心張廣平團(tuán)隊(duì)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(píng)價(jià)的思想，設(shè)計(jì)并建立了一種能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)小微試樣進(jìn)行對(duì)稱彎曲疲勞加載的測(cè)試系統(tǒng)，并在其上對(duì)幾種典型工程材料進(jìn)行了高通量疲勞測(cè)試，通過(guò)對(duì)比和計(jì)算模擬進(jìn)行了驗(yàn)證，建立了材料疲勞性能的高通量測(cè)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(shí)僅為采用前述標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法的1/4；同時(shí)，基于經(jīng)典的Tanaka-Mura模型建立了該測(cè)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(cè)模型。

此外，利用該技術(shù)分別對(duì)經(jīng)不同溫度、長(zhǎng)時(shí)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(píng)價(jià)，證明了該方法在工程實(shí)際中的適用性，為先進(jìn)材料的疲勞性能快速評(píng)價(jià)提供了新策略。

該高通量疲勞性能測(cè)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(cè)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(píng)價(jià)提供了有效的評(píng)價(jià)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(duì)稱彎曲懸臂梁疲勞測(cè)試系統(tǒng)示意圖。

（本刊記者 逸飛）

上海交大研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)超高清3D全息

全息三維顯示通過(guò)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(guò)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(duì)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(lái)重新分配并充分混合光場(chǎng)高頻和低頻分量，將包含全部頻率成分的光場(chǎng)信息全部通過(guò)光致聚合物記錄下來(lái)。該聚合物具有十億量級(jí)調(diào)制模式數(shù)、半波長(zhǎng)級(jí)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(shí)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(guò)散射介質(zhì)，從而實(shí)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(wèn)題。

通過(guò)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(duì)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(jí)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(shí)，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(diǎn)掃描模塊實(shí)現(xiàn)了多個(gè)全息圖的疊加記錄，并透過(guò)散射介質(zhì)全部還原，呈現(xiàn)由22個(gè)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(shí)現(xiàn)了20 個(gè)亮度均勻的光斑組成的三維螺旋動(dòng)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）