Materials：2021 年高引文章精选 | MDPI 编辑荐读

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本期编辑荐读为您精选了 2021 年发表在 Materials 期刊上的 6 篇高引文章，内容涉及无损检测、位错与晶界、增材制造、纳米气泡、屈曲分析、气蚀等热门话题，希望能为相关领域学者提供新的思路和参考，欢迎阅读。

01

On the Response of a Micro Non-Destructive Testing X-ray Detector

关于微型无损检测 X 射线探测器的响应

Dionysios Linardatos et al.

https://www.mdpi.com/997538

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在过去的几十年中，X 射线数字成像技术的发展迅速。该技术被广泛应用于各个领域中，其中一个重要应用就是无损检测 (Non-Destructive Testing, NDT)。互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semi-conductor, CMOS）成像器因其检测面积大、分辨率高、帧速率高和成本低等优点而倍受青睐。本文作者检查了用于成像应用的最先进的间接检测 CMOS X 射线探测器的成像性能。与旧的 22.5 μm CMOS 相比，目前基于 NDT CMOS 的探测器在所检查的曝光范围内表现出出色的线性度和更高的增益系数，与其他商用 CMOS 探测器相比，模量传递函数 (Modulation Transfer Function, MTF) 值更高。

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原文出自 Materials 期刊

Linardatos, D.; Koukou, V.; Martini, N.; Konstantinidis, A.; Bakas, A.; Fountos, G.; Valais, I.; Michail, C. On the Response of a Micro Non-Destructive Testing X-ray Detector. Materials 2021, 14, 888.

02

Interactions between Dislocations and Boundaries during Deformation

形变过程中位错与边界的相互作用

Hongjiang Pan et al.

https://www.mdpi.com/1006188

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在环境温度约 0 至 200 °C 下，除了化学成分决定的本征性能，金属材料的机械性能主要受其微观结构的影响。其中，位错与晶界之间的相互作用在强度等力学性能的工程设计中发挥着更重要的作用。本文主要回顾了环境温度下变形过程中位错 (位错和变形孪晶) 与边界 (晶界、孪晶界和相界面) 之间的相互作用，重点关注相互作用过程中的相互作用行为、边界电阻和能量、传输机制、晶粒尺寸效应以及其他主要影响因素。

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原文出自 Materials 期刊

Pan, H.; He, Y.; Zhang, X. Interactions between Dislocations and Boundaries during Deformation. Materials 2021, 14, 1012.

03

A New Approach in the Design of Microstructured Ultralight Components to Achieve Maximum Functional Performance

一种设计微结构超轻组件以实现最大功能性能的新方法

Amaia Calleja-Ochoa et al.

https://www.mdpi.com/1046822

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在能源和航空工业中，高温的工作环境使得镍基与钛基等高温合金被广泛应用，其中，Inconel 718 镍基高温合金在高温下具有优异的机械性能。同时，由于 Inconel 718 的熔化和凝固特性，增材制造技术常常应用于制备过程中。此外，在能源与航空的实际应用中，很多部件具有轻质高强度的特性。目前，超轻组件结构设计主要挑战是设计具有优化的微元件尺寸、形状和拓扑结构。成功制造出这些结构也是增材制造技术面临的实际挑战。在这项工作中，作者提出了一种设计和制造微结构超轻组件以实现最大功能性能的方法。首先定义了激光粉末床融合 (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF) 技术的设计和制造工艺参数。其次，通过有限元模拟和实验验证分析了部件在压缩载荷方面的行为，以及应力和应变分布性能。考虑到载荷/重量比和杨氏模量/重量比中的几何和材料分析，可以说研究的微观结构表现比固体微观结构稳定 20,000 倍。

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原文出自 Materials 期刊

Calleja-Ochoa, A.; Gonzalez-Barrio, H.; López de Lacalle, N.; Martínez, S.; Albizuri, J.; Lamikiz, A. A New Approach in the Design of Microstructured Ultralight Components to Achieve Maximum Functional Performance. Materials 2021, 14, 1588.

04

Long-Term Stability of Different Kinds of Gas Nanobubbles in Deionized and Salt Water

不同种类气体纳米气泡在去离子水和盐水中的长期稳定性

Yali Zhou et al.

https://www.mdpi.com/1061876

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与传统的毫微气泡不同，纳米气泡具有高传质、长期稳定性、高 zeta 电位、高表面积与体积比等特性。由于其独特的物理化学性质，纳米气泡可用于各种应用领域，例如膜清洗、废水处理、泡沫浮选、厌氧消化中甲烷产量的改进等。为了更好、更全面地了解纳米气泡的特性，合理解释纳米气泡在不同溶液环境中的行为，进行全面的研究非常重要。本文作者比较了五种不同的N₂、O₂、8% H₂ in Ar、CO₂ 和空气中的纳米气泡的存在时间、平均尺寸和 zeta 电位，以及它们的悬浮 pH 和 Eh。同时观察并讨论了在盐存在的条件下纳米气泡的各个性质随时间的变化。

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原文出自 Materials 期刊

Zhou, Y.; Han, Z.; He, C.; Feng, Q.; Wang, K.; Wang, Y.; Luo, N.; Dodbiba, G.; Wei, Y.; Otsuki, A.; Fujita, T. Long-Term Stability of Different Kinds of Gas Nanobubbles in Deionized and Salt Water. Materials 2021, 14, 1808.

05

Analytical Prediction for Nonlinear Buckling of Elastically Supported FG-GPLRC Arches under a Central Point Load

中心点荷载作用下弹性支撑 FG-GPLRC 拱的非线性屈曲解析预测

Zhicheng Yang et al.

https://www.mdpi.com/1076400

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功能梯度材料 (Functionally Graded Material, FGM) 结构的特点是材料成分沿一个或多个方向不断变化，与均质复合材料相比，其具有优异的刚度和强度重量比，是工业界的研究热点。近年来，将石墨烯纳米片 (Graphene Platelet, GPL) 引入 FGM 开发出的新型 FG GPL 增强复合材料 (Functionally Graded Graphene Platelet Reinforced Composite, FG-GPLRC) 结构，在研究和工程界引起了广泛关注。迄今为止，在中心点载荷 (Central Point Load, CPL) 下具有不对称分布 GPL 的弹性支撑 FG-GPLRC 拱的非线性屈曲行为受到的关注较少。为了填补这一空白，作者对具有不对称分布的石墨烯薄片 (Graphene Platelet, GPL) 的弹性支撑的功能梯度石墨烯薄片增强复合材料 (FG-GPLRC) 拱的非线性屈曲进行了分析预测，导出了极限点屈曲、分岔屈曲和模式切换的解析解，还采用有限元分析来验证目前的结果，表明本方法在预测 FG-GPLRC 拱的非线性屈曲方面具有良好的准确性。根据数值研究，作者讨论了 GPL 分布、重量分数、几何构型以及边界约束的影响。研究发现，FG-GPLRC 拱的非线性屈曲载荷随着幂律指数或旋转约束灵活性的增加而减小。FG-GPLRC 拱的屈曲模式的切换对幂律指数、旋转约束的灵活性和拱的几何形状非常敏感。此外，根据本分析方法可以很容易地确定 CPL 下 FG-GPLRC 拱的非线性平衡路径中的极限点数量。

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原文出自 Materials 期刊

Yang, Z.; Liu, A.; Yang, J.; Lai, S.-K.; Lv, J.; Fu, J. Analytical Prediction for Nonlinear Buckling of Elastically Supported FG-GPLRC Arches under a Central Point Load. Materials 2021, 14, 2026.

06

Effect of Nitrogen Ion Implantation on the Cavitation Erosion Resistance and Cobalt-Based Solid Solution Phase Transformations of HIPed Stellite 6

氮离子注入对 HIPed Stellite 6 耐空蚀性和钴基固溶体相变的影响

Mirosław Szala et al.

https://www.mdpi.com/1093060

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在广泛的工程材料中，传统的 Stellite 6 (钴合金) 表现出出色的抗气蚀 (Cavitation Erosion, CE) 性能。离子注入是目前最有前景的抗磨损工艺之一，它在一系列工程应用中具有积极的影响，例如降低不同金属表面的腐蚀和滑动磨损性能。本研究旨在研究氮离子注入 (NII) 对 HIPed Stellite 6 的 CE 电阻的影响。此外，在分析 HIPed Stellite 6 的 CE 机理时，考虑了氮剂量的影响。作者研究了由于 NII 和空化载荷引起的富钴基体相变，结果表明，离子注入 HIPed Stellite 6 (120 keV，通量 5 × 10¹⁶ N⁺/cm^-2 和 1 × 10¹⁷ N⁺/cm⁻²) 会增加 CE 电阻，与未注入的 stellite 相比，最终减少两倍的材料损失，延长三倍的潜伏期腐蚀，与常用的 AISI 304不锈钢参考样相比，CE 电阻几乎高出十倍。

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原文出自 Materials 期刊

Szala, M.; Chocyk, D.; Skic, A.; Kamiński, M.; Macek, W.; Turek, M. Effect of Nitrogen Ion Implantation on the Cavitation Erosion Resistance and Cobalt-Based Solid Solution Phase Transformations of HIPed Stellite 6. Materials 2021, 14, 2324.

   Materials 期刊介绍

主编：Maryam Tabrizian, McGill University, Canada

期刊发表涵盖材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等，以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征、建模等研究领域在内的学术文章。

2021 Impact Factor	3.748
2021 CiteScore	4.7
Time to First Decision	15.3 Days
Time to Publication	38 Days

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