“化学材料领域前沿研究”旨在每月更新化学材料学领域内学术发展动态、热点话题和前沿研究，欢迎您的阅读与关注。

本期将为您介绍八月化学材料领域的热点研究，主要包括：

(1) 氟在氨基酸侧链中的不同作用；

(2) 铝镁合金变形引起的表面粗糙化：实验表征和晶体塑性建模；

(3) 影响全氟碳纳米液滴反复瞬态光学液滴汽化阈值和相变寿命的因素；

(4) 等离子体改性和等离子体合成聚合物薄膜综述；

(5) 粉末粒度分布对激光粉末床熔融成形 718 合金力学性能的影响；

(6) 通过原位热处理在不锈钢和双相钢 L-PBF 构件中进行晶界改性的新方法；

(7) 二氧化硅纳米胶体在云母上的旋涂：二维胶体晶体结构和薄膜的自组装；

(8) 用于固定化放射性碘和锝的碘钒矿废料的研究；

(9) 酪蛋白和乳磷脂乳化剂对乳磷脂消化和自组装结构的影响；

(10) 体积能量密度和层间时间对表面硬化钢材料性能的影响。

文章精选

1. “修补匠、裁缝、士兵和间谍”：氟在氨基酸侧链中的不同作用

期刊：Molecules

氟化已被证明是开发小分子药物和农用化学品的一种特别有用的策略。氟的存在可以赋予多种优点，包括增强对代谢的抵抗力、更高的膜渗透性、更有效的靶标结合和更大的靶标选择性。肽的结构为氟化提供了几个可能的位点，可以大致地分为在主链上或在侧链上。基于此，侧链含氟氨基酸在药物化学和蛋白质科学中可作为一类非常有效的工具。本文概述了一些将氟原子结合到氨基酸侧链中的一般策略，以及将这些构建块细化到更复杂的氟化肽和蛋白质中的策略。

原文出自 Molecules 期刊

Miles, S.A.; Nillama, J.A.; Hunter, L. Tinker, Tailor, Soldier, Spy: The Diverse Roles That Fluorine Can Play within Amino Acid Side Chains. Molecules 2023, 28, 6192.https://doi.org/10.3390/molecules28176192 

2. 铝镁合金变形引起的表面粗糙化：实验表征和晶体塑性建模

期刊：Materials

变形诱导的多晶表面粗化是一种现象，至少在介观尺度上起源于晶粒的不同晶体学取向。它表现为表面形貌随着塑性变形而逐渐变化，从而产生振幅不断增加的起伏表面。由此产生的不规则、粗糙的表面会影响成形零件的外观和性能。此外，它们还会增加两个固体之间的摩擦，促进和加速粘模和模具磨损。在服役过程中，这些表面起伏会损害疲劳寿命，充当挤压/侵入的成核位点等。本研究采用实验和建模相结合的方法分析了铝镁合金变形引起的表面粗糙化。通过再结晶退火和随后的机械加工减薄获得 AA5052-O 的中尺度寡晶，并通过一系列测量、试验和分析进行了比较研究。

原文出自 Materials 期刊

Korkolis, Y.P.; Knysh, P.; Sasaki, K.; Furushima, T.; Knezevic, M. Deformation-Induced Surface Roughening of an Aluminum–Magnesium Alloy: Experimental Characterization and Crystal Plasticity Modeling. Materials 2023, 16, 5601.https://doi.org/10.3390/ma16165601

3. 影响全氟碳纳米液滴反复瞬态光学液滴汽化阈值和相变寿命的因素

期刊：Nanomaterials

全氟碳纳米液滴 (Perfluorocarbon Nanodroplets, PFCnDs) 是由表面活性剂包裹的全氟碳 (Perfluorocarbon, PFC) 液体组成的亚微米乳液，可以通过光学刺激瞬间汽化。这样的特征使其能够应用于医疗领域，如通过药物输送和组织闭塞来检查淋巴结运输或进行癌症治疗。然而，控制重复光学液滴汽化 (Optical Droplet Vaporization, ODV) 的因素尚未被研究。本文利用高帧率超声可视化光触发汽化，并表征了壳材料、环境、激光脉冲重复频率 (PRF) 和纳米液滴核心等因素对临床相关尺寸纳米液滴汽化阈值的影响。该研究有利于增强对 ODV 行为的理解，并为改善生物医学应用中的纳米液滴性能铺平了道路。

原文出自 Nanomaterials 期刊

Zhao, A.X.; Zhu, Y.I.; Chung, E.; Lee, J.; Morais, S.; Yoon, H.; Emelianov, S. Factors Influencing the Repeated Transient Optical Droplet Vaporization Threshold and Lifetimes of Phase Change, Perfluorocarbon Nanodroplets. Nanomaterials 2023, 13, 2238. https://doi.org/10.3390/nano13152238 

4. 从基础到前沿：等离子体改性和等离子体合成聚合物薄膜综述

期刊：Polymers

冷等离子体，也称为非热等离子体，代表一种部分电离的气体状态，其中不到 1% 的气体分子被电离，限制了热量的产生。虽然冷等离子体工艺需要专门的技术和高成本的设备，并且生产的等离子体聚合膜厚度有限 (从几纳米到几微米)，但它们具有实质性的优势；其固有的灵活性、非侵入性、可扩展性和环境友好性使其特别适用于聚合物表面改性和薄膜沉积。本篇综述首先追溯了冷等离子体技术作为聚合物工程创新方法的历史发展和进展，讨论了冷等离子体在聚合物表面改性中的应用，还探索了冷等离子体技术的广泛应用。

原文出自 Polymers 期刊

Dufour, T. From Basics to Frontiers: A Comprehensive Review of Plasma-Modified and Plasma-Synthesized Polymer Films. Polymers 2023, 15, 3607. https://doi.org/10.3390/polym15173607

5. 粉末粒度分布对激光粉末床熔融成形 718 合金力学性能的影响

期刊：Metals

目前，用于激光粉末床熔融技术 (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) 的金属粉末主要有两种市售粉末粒度分布 (PSD)。由于生产过程的随机性，产生了具有 PSD 的颗粒。然而，只有总产品的一小部分可用于 LPBF 应用。这种筛选过程使其他颗粒尺寸成为废物，从而增加了加工成本。非反应性的 718 粉末使用了典型的 15+/45− PSD 和更宽的双峰实验性 PSD，与传统的 718 相比，具有双峰 PSD 的 718 合金密度差异不到 0.2％，机械性能变化微乎其微。因此，本研究旨在确定和验证双峰 PSD 的使用，从而扩大 LPBF 的可用粉末尺寸，不会对微观结构和机械性能产生负面影响。

原文出自 Metals 期刊

Stegman, B.T.; Lopez, J.; Jarosinski, W.; Wang, H.; Zhang, X. The Influence of Powder Particle Size Distributions on Mechanical Properties of Alloy 718 by Laser Powder Bed Fusion. Metals 2023, 13, 1384. https://doi.org/10.3390/met13081384

6. 通过原位热处理在不锈钢和双相钢 L-PBF 构件中进行晶界改性的新方法

期刊：Crystals

晶界在决定金属材料的机械和物理性能方面起着关键作用。增材制造 (Additive Manufacturing, AM) 有助于逐层改变晶界性质，为改善金属部件的晶界性能提供了新的可能性。然而，有效地改变激光粉末床熔融 (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF) 部件的微观结构，特别是晶界性能，仍然是一个挑战。后处理方法在调整晶界角度方面取得了一些成功，但在复杂的几何形状和内部特征方面存在局限性。本研究提出了一种创新的原位热处理方法来控制 L-PBF 组分的晶界性质；提出了一个预测单点热循环的模型，并通过 2507 超级双相钢和 316L 奥氏体钢样品的实验验证了该模型的有效性。

原文出自 Crystals 期刊

Andani, M.T.; Sundararaghavan, V.; Misra, A. Novel Approach to Grain Boundary Modification in Stainless and Duplex Steel L-PBF Components through In Situ Heat Treatment. Crystals 2023, 13, 1314.https://doi.org/10.3390/cryst13091314 

7. 二氧化硅纳米胶体在云母上的旋涂：二维胶体晶体结构和薄膜的自组装

期刊：Coatings

在纳米尺度上制备具有长程周期性的表面结构，对于科学研究和工业应用领域都是非常有意义的。基于纳米胶体或聚合物自组装的方法正在迅速发展。其中，嵌段共聚物自组装在块体和薄膜的大规模纳米制造中显示出巨大的前景；其形成的纳米图案可以作为功能纳米材料自组装的模板，进而实现能量收集装置、光子超表面、纳滤膜和抗菌涂层等应用。新鲜切割的云母因其干净的基底可作为原子平面，成为了纳米颗粒和纳米胶体自组装的理想选择。基于此，本研究探讨了 150 nm 粒径二氧化硅胶体纳米粒子自旋涂覆技术在云母上的应用，以形成有序的亚单层和单层结构。

原文出自 Coatings 期刊

Walker, J.; Koutsos, V. Spin Coating of Silica Nanocolloids on Mica: Self-Assembly of Two-Dimensional Colloid Crystal Structures and Thin Films. Coatings 2023, 13, 1488. https://doi.org/10.3390/coatings13091488 

8. 用于固定化放射性碘和锝的碘钒矿废料的研究

期刊：Ceramics

放射性碘同位素是在核能生产过程中铀燃料核裂变的副产物。在乏核燃料的后处理过程中，碘被释放出来。虽然许多碘同位素的寿命相对较短，但 129I 的半衰期为 1570 万年，会造成严重的长期危害。因此，封存和固定放射性碘以减少其对环境的长期危害尤为重要。99Tc 与 129I 一样，是一种长寿命 (半衰期为 211000 年)、可溶性强的移动裂变产物。基于此，将这两种同位素共同固定在一个单独的、定制的废物体中在概念上是有利的。碘钒铅矿 (Pb5(VO4)3I) 是一种磷灰石结构的钒酸盐，常被用于处理放射性碘的废弃。本研究通过热等静压 (用 Mo 代替 Tc) 合成了一套设计用于 Tc 和 I 的共同处理或 I 的潜在碘钒铅矿废料体。

原文出自 Ceramics 期刊

Bailey, D.J.; Johnstone, E.V.; Stennett, M.C.; Corkhill, C.L.; Hyatt, N.C. An Investigation of Iodovanadinite Wasteforms for the Immobilisation of Radio-Iodine and Technetium. Ceramics 2023, 6, 1826-1839.https://doi.org/10.3390/ceramics6030111 

9. 酪蛋白和乳磷脂乳化剂对乳磷脂消化和自组装结构的影响

期刊：Colloids and Interfaces

奶是人体重要的营养来源之一，对儿童早期的生长发育起着至关重要的作用。婴儿配方奶粉是由于医疗、工作和生活方式问题而无法母乳喂养的母亲的唯一补充，因此人们一直在努力将婴儿配方奶粉的成分与母乳相匹配。最近的研究表明，并非所有婴儿配方奶粉在小肠条件下的消化和脂质自组装方面都与母乳表现相似。液晶结构形成的差异主要归因于配方中脂质成分的变化，这可能会影响营养物质的输送，因为已知脂质的消化在决定水溶性差的化合物的溶解和生物利用度方面起着关键作用。本研究探讨了络蛋白和乳磷脂 (PC700) 作为乳化剂对消化过程中脂质消化率以及无水乳脂 (Anhydrous Milk Fat, AMF) 形成的自组装液晶结构的影响。

原文出自 Colloids and Interfaces 期刊

Salim, M.; MacGibbon, A.K.H.; Nowell, C.J.; Clulow, A.J.; Boyd, B.J. Influence of Casein and Milk Phospholipid Emulsifiers on the Digestion and Self-Assembled Structures of Milk Lipids. Colloids Interfaces 2023, 7, 56. https://doi.org/10.3390/colloids7030056

10. 体积能量密度和层间时间对表面硬化钢材料性能的影响

期刊：Alloys

表面硬化钢由于其有利的材料性能，可被用于各种不同的应用；其良好的延展性有利于使用成型技术进行加工，而其优异的碳扩散性支持材料的局部硬化以供以后使用。然而，当利用表面硬化钢通过激光粉末床熔融 (Laser Powder Bed Fusion, PBF-LB/M) 制造更大的产品时，原位热积累和改变的冷却速率会影响所产生的材料性能。基于此，本文研究了不同工艺条件对表面硬化钢材料性能的影响，以促进具有特定材料性能的大型零件的制造。

原文出自 Alloys 期刊

Bartels, D.; Albert, M.E.; Nahr, F.; Schmidt, M. On the Influence of Volumetric Energy Density and Inter-Layer Time on the Material Properties of Case-Hardening Steels. Alloys 2023, 2, 168-183. https://doi.org/10.3390/alloys2030013

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