Materials：2023 年 1 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 2023 年 1 月优质文章，内容涵盖纳米金刚石、碳化硅、复合碳纤维材料、CuO 单层电子结构、硅化铁、GaN 垂直晶体管等热门话题。希望能为相关领域的学者提供参考和新的思路，欢迎阅读。

封面文章

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01

Effect of Nanodiamond Sizes on the Efficiency of the Quasi-Specular Reflection of Cold Neutrons

纳米金刚石尺寸对冷中子准镜面反射效率的影响

Alexei Bosak et al.

https://www.mdpi.com/2063560

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作者研究了冷中子的准镜面反射和来自纳米金刚石粉末的极冷中子反射。纳米金刚石的氟化通过去除或置换氢来提高其效率，而氢是非相干散射导致中子损失的主要原因。使用适当尺寸的纳米金刚石可以增加某些中子波长的极冷中子的漫反射概率。基于冷中子与纳米金刚石相互作用的模型概念，并参考之前的工作，作者假设准镜面反射冷中子的角分布更窄，且当增加纳米金刚石的特征尺寸时，较长波长中子的准镜面反射概率会增加 (与标准爆轰纳米金刚石相比)。得到的定性结论和数值估计可以帮助基于纳米金刚石的准镜面反射优化纳米金刚石的参数，以满足特定的实际应用。

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原文出自 Materials 期刊

Bosak, A.; Dubois, M.; Korobkina, E.; Lychagin, E.; Muzychka, A.; Nekhaev, G.; Nesvizhevsky, V.; Nezvanov, A.; Saerbeck, T.; Schweins, R.; Strelkov, A.; Turlybekuly, K.; Zhernenkov, K. Effect of Nanodiamond Sizes on the Efficiency of the Quasi-Specular Reflection of Cold Neutrons. Materials 2023, 16, 703.

02

Novel Photonic Applications of Silicon Carbide

碳化硅的新型光子应用

Haiyan Ou et al.

https://www.mdpi.com/2088026

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随着纳米制造和纳米膜转移等纳米技术的发展，碳化硅 (SiC) 由于其独特的光子特性在新型光子应用中迅速崛起。作者介绍了碳化硅优异的光学性能，并在此基础上研究了绝缘子层上碳化硅的关键结构，为高质量因数、小体积光学腔的光约束和强光-碳化硅相互作用奠定了基础；以微环谐振腔、微盘和光子晶体腔为例，从质量因子、体积和多型等方面进行了综述；综述了具有不同多型和生长方法的最先进的 SiC，并预测了光子应用中减少损失的路线图。结合 SiCOI 平台具有许多不同颜色中心的事实，SiC 也被认为是未来量子光子集成电路应用的一个非常有竞争力的平台。

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原文出自 Materials 期刊

Ou, H.; Shi, X.; Lu, Y.; Kollmuss, M.; Steiner, J.; Tabouret, V.; Syväjärvi, M.; Wellmann, P.; Chaussende, D. Novel Photonic Applications of Silicon Carbide. Materials 2023, 16, 1014.

03

Instantaneous Ablation Behavior of Laminated CFRP by High-Power Continuous-Wave Laser Irradiation in Supersonic Wind Tunnel

超音速风洞中高能连续波激光辐照复合碳纤维布的瞬时烧蚀行为

Te Ma et al.

https://www.mdpi.com/2069136

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作者通过在实验中建立原位观测测量检测了多层碳纤维增强聚合物瞬时烧蚀行为；以多层碳纤维布的铺层角为参考，采用粒子图像测速仪计算了表面退行深度；为解决多层材料的烧蚀问题，建立了包含氧化、升华和热机械侵蚀机制的热-流-烧蚀耦合数值模型。研究结果表明，激光烧蚀深度与激光功率密度、气流速度和气流方式有关。作者所开发的实验测量和数据处理算法可以有效地表征高速风洞环境下激光烧蚀的实时行为和表面衰退深度。

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原文出自 Materials 期刊

Ma, T.; Wang, J.; Song, H.; Wang, R.; Yuan, W. Instantaneous Ablation Behavior of Laminated CFRP by High-Power Continuous-Wave Laser Irradiation in Supersonic Wind Tunnel. Materials 2023,16, 790.

04

Electronic Structure and Minimal Models for Flat and Corrugated CuO Monolayers: An Ab Initio Study 

平面和波纹状 CuO 单层电子结构和微小模型：第一原理研究

Anatoly A. Slobodchikov et al.
https://www.mdpi.com/2060920

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作者最新合成了 CuO 原子薄单分子膜 (mlCuO)，对其的研究兴趣是基于它与典型高温铜酸盐超导体中 CuO₂ 分子层的密切关系。作者给出了在广义梯度近似的密度泛函理论中计算平面 mlCuO 和波纹 mlCuO 的带结构、态密度和费米面。在平面 mlCuO 中，Cu-3d_x²_-y² 带穿过费米能级，而 Cu-3d_xz,yz 杂化带位于它的正下方；波纹作用导致 Cu-3d_xz,yz 杂化带能量显著降低，Cu-3d_x²_-y² 杂化带简并度提升；波纹状 mlCuO 比平面 mlCuO 在能量上更有利。最后，作者利用投影到不同万尼尔函数基集上的方法，对平面和波纹状 mlCuO 分别提出了不同的微小模型，并得到了实空间中相应的哈密顿矩阵元。

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原文出自 Materials 期刊

Slobodchikov, A.A.; Nekrasov, I.A.;Begunovich, L.V.; Makarov, I.A.; Korshunov, M.M.; Ovchinnikov, S.G. Electronic Structure and Minimal Models for Flat and Corrugated CuO Monolayers: An Ab Initio Study. Materials 2023, 16, 658.

05

Effect of Ni Substitution on Thermoelectric Properties of Bulk β-Fe_1−xNi_xSi₂ (0 ≤ x ≤ 0.03)

Ni 取代对块状 β-Fe_1−xNi_xSi₂ 热电性能的影响 (0 ≤ x ≤ 0.03)

Sopheap Sam et al.

https://www.mdpi.com/2080034

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本研究试图通过优化 Ni 掺杂水平来提高低成本材料硅化铁的热电性能；并探究了 Ni 取代对常规电弧熔炼法制备的块状 β-Fe_1−xNi_xSi₂ (0 ≤ x ≤ 0.03) 结构及电学、热电特性的影响。本文报道了 80~800 K 温度范围内 Ni 替代材料的热电特性。在高温下，由于双极效应降低，Ni 替代材料的塞贝克系数比原始材料更高且更均匀。由于金属 ε 相和载流子密度的增加，电阻率随着 x 的增加而降低；ε 相随着 Ni 的取代而增加；Ni 在 β-FeSi₂ 中的固溶极限可低于1%；当 x = 0.001 时，在 600 K 时获得 200 μWm⁻¹K⁻² 的最高功率因数，导致在 600 K 时增强的 ZT 值为 0.019。

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原文出自 Materials 期刊

Sam, S.; Odagawa, S.; Nakatsugawa, H.; Okamoto, Y. Effect of Ni Substitution on Thermoelectric Properties of Bulk β-Fe_1−xNi_xSi₂ (0 ≤ x ≤ 0.03). Materials 2023, 16, 927.

06

GaN Vertical Transistors with Staircase Channels for High-Voltage Applications

适用于高压应用的带阶梯通道的 GaN 垂直晶体管

Kuntal Barman et al.

https://www.mdpi.com/2055400

在本项研究中，作者提出并模拟了非再生阶梯沟道 GaN 垂直沟槽晶体管的设计，展示了高功率和高频应用的特殊阈值和击穿特性。独特的阶梯设计通过栅极-电介质-半导体界面提供可变电容，从而产生 1.52 kV 的高击穿电压并保持 2.61 mΩ∙cm² 的通道导通电阻。由于沟道区域可变的长度和掺杂分布，该模型提供了更大的灵活性，可以满足广泛的器件应用要求。

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原文出自 Materials 期刊

Barman, K.; Lin, D.-J.; Gupta, R.; Chang, C.-K.; Huang, J.-J. GaN Vertical Transistors with Staircase Channels for High-Voltage Applications. Materials 2023, 16, 582.

   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 (17/80) at category "Metallurgy and Metallurgical Engineering"

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