Materials：2022 年 9 月文章精选 | MDPI 编辑荐读

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本期编辑荐读为您精选了 Materials 期刊 2022 年 9 月的优质文章，内容涵盖水凝胶、PTFE 晶体生长、纤维素纤维、土体微观结构与力学性能、4H-SiC MOSFETS 载流子迁移率和磁性 zr 基金属有机骨架等热门话题。希望能为相关领域的学者提供参考和新的思路，欢迎阅读。

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01

Peptide-Based Hydrogels: New Materials for Biosensing and Biomedical Applications 

基于肽的水凝胶：生物传感和生物医学应用的新材料

Roya Binaymotlagh et al.

https://www.mdpi.com/1794942

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基于肽的水凝胶因其独特的性能 (包括生物相容性、生物降解性、可注射性、机械稳定性、高吸水能力和组织样弹性) 在生物应用和诊断研究中受到了越来越多的关注。本文综述了近年来在抗癌药物递送、抗菌和伤口愈合材料、3D 生物打印和组织工程，以及疫苗领域的肽基水凝胶研究活动进展的最新报告。此外，本文还讨论了这一关键组水凝胶的生物传感应用，主要关注癌症检测。

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原文出自 Materials 期刊

Binaymotlagh, R.; Chronopoulou, L.; Haghighi, F.H.; Fratoddi, I.; Palocci, C. Peptide-Based Hydrogels: New Materials for Biosensing and Biomedical Applications. Materials 2022, 15, 5871.

02

PTFE Crystal Growth in Composites: A Phase-Field Model Simulation Study

复合材料中的 PTFE 晶体生长：相场模型模拟研究

Ming Fan et al.

https://www.mdpi.com/1822894

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本文通过相场模型模拟研究了基体性能和填料特性对不同过冷度下复合材料中聚四氟乙烯 (Polytetrafluoroethylene, PTFE) 晶体生长过程的影响。结果表明，过冷度对晶体生长过程起到决定性影响。PTFE 聚合物的固有特性，如各向异性强度和相变潜热，会影响晶体主干的生长速率、取向和界面完整性以及 PTFE 晶体生长过程的支化。在复合材料中，双相界面通过聚合物链段迁移率诱导晶体生长方向，其程度取决于填料的形状和 PTFE 晶核。结果表明，选择低分子量的聚四氟乙烯和具有不同粒径与表面曲率的混合填料作为聚四氟乙烯基复合材料的原料，可以提高聚四氟乙烯基体的结晶度。

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原文出自 Materials 期刊

Fan, M.; He, W.; Li, Q.; Zhou, J.; Shen, J.; Chen, W.; Yu, Y. PTFE Crystal Growth in Composites: A Phase-Field Model Simulation Study. Materials 2022, 15, 6286.

03

Low-Temperature Fibre Direct Compounding of Cellulose Fibres into PA6

纤维素纤维低温直接复合 PA6

Roya Binaymotlagh et al.

https://www.mdpi.com/1845682

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本文报告了一种新型聚合物加工方法的开发，该方法将低温 (Low-Temperature, LT) 加工和纤维直接复合 (Fibre Direct Compounding, FDC) 相结合，以减少复合和后续注塑 (Injection Moulding, IM) 过程中对热敏组件产生的热应力。研究使用 LT-FDC 工艺制备基于聚酰胺 6 (Polyamide 6, PA6) 和纤维素纤维 (Cellulose Fibres, CeF) 的复合材料，并与使用双螺杆挤出机和 IM 的传统方法并行制备。同时使用光学显微镜、差示扫描量热法、比色法、动态力学分析和拉伸试验研究了所制备样品的形态、光学、热和机械性能。使用 LT-FDC 制备的复合材料表现出较差的纤维分散性，但纤维降解较低。与纯 PA6 相比， LT-FDC 复合材料在 120 °C 下的拉伸模量 (E_t) 和储能模量 (E') 分别提高了 32% 和 50%，而拉伸强度 (σ_m) 降低了 20%。

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原文出自 Materials 期刊

Slapnik, J.; Liu, Y.; Kupfer, R.; Lucyshyn, T.; Nardin, B.; Pinter, G. Low-Temperature Fibre Direct Compounding of Cellulose Fibres into PA6. Materials 2022, 15, 6600.

04

Relation between Microstructures and Macroscopic Mechanical Properties of Earthen-Site Soils

土工场地土体微观结构与宏观力学性能的关系

Yingmin Zhang et al.

https://www.mdpi.com/1811880

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虽然人们对土工场地土体的宏观力学特性进行了大量的实验和建模研究，但很少有研究关注整体力学特性与微观孔隙结构之间的关系。本文建立了一个基于微观结构的有限元模型，来研究微观孔隙结构对土工场地土体宏观力学行为的影响。研究对未处理和固结土体的扫描电子显微镜图像进行处理，比较了固结后土体的当量直径、球度和孔隙度的变化。同时，本文根据未处理固结土的孔隙参数范围，具体研究了静、动两种荷载作用下微孔隙对土体性能的影响，最终建立了孔隙特征与刚度、强度和超声波速之间的关系。

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原文出自 Materials 期刊

Zhang, Y.; Yang, G.; Chen, W.; Sun, L. Relation between Microstructures and Macroscopic Mechanical Properties of Earthen-Site Soils. Materials 2022, 15, 6124.

05

Study of Carrier Mobilities in 4H-SiCMOSFETS Using Hall Analysis

基于霍尔分析的 4H-SiC MOSFETS 载流子迁移率研究

Suman Das et al.

https://www.mdpi.com/1855378

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4H-SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管 (Metal–oxide–semiconductor Field Effect Transistors, MOSFET) 中的通道传导受到界面处电荷俘获和散射的高度影响。尽管氮化作用降低了界面捕捉密度，但散射在增加这些晶体管的通道电阻方面仍然起着至关重要的作用。在这项工作中，本文使用氮化的横向 4H-SiC MOSFET 上的温度和衬底偏置效应相关的霍尔测量来区分反转层电子和空穴的主要散射机制。文章在强反转条件下分析了横向电场 (E_eff) 对载流子迁移率的影响，在这种情况下表面粗糙度散射变得很普遍。此外，对于 n 通道 MOSFET，可以在零体偏压下观察到声子散射效应；而在 p 通道 MOSFET 中，仅在负体偏压下观察到声子散射效应。除了识别受不同散射机制控制的区域外，这些结果还强调了衬底掺杂选择和 E_eff 在控制 4H-SiC MOSFET 通道迁移率值方面的重要性。

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原文出自 Materials 期刊

Das, S.; Zheng, Y.; Ahyi, A.; Kuroda, M.A.; Dhar, S. Study of Carrier Mobilities in 4H-SiC MOSFETS Using Hall Analysis. Materials 2022, 15, 6736.

06

Magnetic Zr-Based Metal-Organic Frameworks: A Highly Efficient Au (III) Trapper for Gold Recycling

磁性 Zr 基金属有机骨架：一种高效金 (III) 回收器

Ziyong Chang et al.

https://www.mdpi.com/1841088

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本研究以 Fe3O₄@SiO₂ 为核，UiO-66-NH₂ 为壳，制备了具有优异可回收性的磁性 Zr 基 MOF 复合材料。Fe3O₄@SiO₂ 核会引入介孔并导致 MOF 复合材料中的毛细凝聚，随着 Fe3O₄@SiO₂ 的添加量增加，毛细凝聚现象加剧。合成后的 MOF 复合材料可以在 10 秒内通过磁分离并从水溶液中快速回收 pH，通过控制 Au (III) 阴离子和吸附剂之间的离子交换和静电相互作用，对 Au (III) 的吸附产生重要影响，最佳吸附发生在 pH 7。吸附过程与准二级动力学模型和朗缪尔吸附模型拟合良好。FSUN-10 和 FSUN-50 在 298 K 时，对 Au (III) 的最大吸附容量分别为 611.18 mg∙g^-1 和 463.85 mg∙g^-1。此外，Au (III) 的吸收随着温度的升高而增加。除实验外，本文还通过系统表征、分子动力学模拟和密度泛函理论对吸附机制进行了深入研究。经证实，Au (III) 通过配位吸附到羟基和氨基上，被氨基还原为 Au (I) 和 Au (0)。Au (III) 沿 UiO-66-NH₂ 的扩散系数计算为 5.8×10^-5 cm²∙s^-1。此外，磁性 Zr 基 MOF 复合材料在金回收方面表现出巨大的工业价值，具有高吸附选择性和良好的可回收性。

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原文出自 Materials 期刊

Chang, Z.; Gong, X.; Zeng, L.; Wang, J.; Zhu, Y. Magnetic Zr-Based Metal-Organic Frameworks: A Highly Efficient Au (III) Trapper for Gold Recycling. Materials 2022, 15, 6531.

   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(Q1*)
2021 CiteScore	4.7
Time to First Decision	15.3 Days
Time to Publication	38 Days

* Q1 (18/79) at category "Metallurgy and Metallurgical Engineering"

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