盘点!近期西安交大科研成果!

西安交通大学深圳研究院
2023-01-17 14:36 浏览量: 11137

近期,交大科研人员在“新型熔滴+电弧增材制造铝合金研究方面”、“铁性晶体功能畴壁调控领域”、“磁性材料固态相变领域”等取得新进展,新突破。

一起来看,近期,交大科研新进展!

西交金属增材制造科研团队开创新型熔滴+电弧增材制造铝合金研究新进展

发表期刊Additive Manufacturing

内容摘要

西安交大魏正英教授金属增材制造科研团队研究比较了电弧增材GMA-AM(气体金属电弧增材制造)、激光-GMA混合制造、旁路耦合WAAM、气体钨丝电弧(GTA)增材等技术,提出一种新型熔滴+电弧增材制造方法(DAAM),实现了铝合金部件的高质量和高效率制造。

在DAAM系统中,团队设计了一种特殊的熔滴发生系统(DGS)来取代传统的送丝系统,使材料添加过程和弧热输入过程成为两个独立的部分。该研究采用变极性气体钨弧(VP-GTA)作为热源,选用2219铝合金作为沉积材料,首先分析了熔滴生成过程和熔滴+电弧沉积特性。然后提出一种热输入策略,实现具有良好形貌的薄壁构件的制备。

在此基础上,研究了微观结构分布和晶粒形貌。最后,研究了不同工艺条件下的拉伸性能和断裂特性。

熔滴+电弧增材制造实验平台

论文作者

文章第一作者为西安交通大学机械工程学院硕博连读博士生贺鹏飞,作为新工艺平台的设计与研制及工艺负责人对新工艺研制成功做出了突出的贡献。

西安交通大学机械制造系统工程重点实验室为该论文的作者单位,魏正英教授为通讯作者。文章其他作者包括博士生陈雪丽、来旭辉,硕士生王勇超、蒋敏博、马琛。

西安交大科研人员在二维铁弹狄拉克半金属材料的模拟研究中取得新进展

发表期刊《美国化学学会-纳米》(ACS Nano)

内容摘要

西安交大前沿院缑高阳研究员课题组同香港城市大学和湖南师范大学的合作者开展研究,证实可以在二维铁弹材料中实现自发的“铁弹应变”调控。

第一性原理计算结果表明:从实验已合成的InBi块体单晶中剥离出的InBi单层,会发生自发铁弹形变。同时,在InBi单层布里渊区的边界处,会出现受到对称性保护的四重简并的狄拉克点。这是在二维材料体系中,首次报道兼具二维铁弹和狄拉克费米态的新型二维铁弹狄拉克半金属材料。基于铁弹形变和体系电子态之间的强烈耦合,可以利用自发铁弹应变同时实现对于InBi单层的狄拉克费米态和载流子自掺杂的有效调控。

该计算模拟的结果有望为后续实验所证实,从而开发出基于InBi二维材料,兼具高载流子迁移率和可控载流子导电类型的超薄电子器件。

常规二维材料的“弹性“应变工程;在二维铁弹狄拉克半金属InBi单层材料中,有望实现自发”铁弹应变“对于狄拉克费米态和载流子自掺杂效应的有效调控。

文章作者

论文第一作者为西安大学前沿院博士生丁欣恺,西安交大前沿院缑高阳研究员、湖南师范大学物理学院朱紫明副教授(西安交大前沿院博士毕业生)和香港城市大学材料科学与工程系曾晓成讲席教授为论文的共同通讯作者,西安交大为论文第一作者和通讯作者单位。

西安交大在《自然综述·临床肿瘤学》发表抗肿瘤热疗-免疫联合治疗纳米药物综述文章

发表期刊《自然综述·临床肿瘤学》(Nature Reviews Clinical Oncology)

内容摘要

肿瘤免疫治疗是一种通过调动机体免疫系统,增强抗肿瘤免疫力,以抑制和杀伤肿瘤细胞的新兴癌症治疗手段,目前已有多种免疫治疗策略应用于临床,包括免疫检查点抑制剂、癌症疫苗、过继细胞疗法、细胞因子疗法等。

热疗是一种已在临床广泛应用的癌症治疗手段,主要通过提高全身或肿瘤组织的温度,利用热作用及其继发效应来治疗恶性肿瘤。研究发现,热疗不但可直接对肿瘤组织造成热损伤,还能诱导肿瘤细胞免疫原性死亡、激活机体免疫应答反应,并通过扩张肿瘤组织血管增强免疫细胞或药物在肿瘤组织的浸润及聚集,辅助提高免疫治疗效果。因此,开展抗肿瘤热疗-免疫联合治疗是一种具有巨大临床应用潜能的多功能治癌策略。然而,如何将热疗及免疫治疗药物安全高效递送至肿瘤组织是实现高效联合治疗的关键。

西安交通大学生命学院生物医学光子学与传感研究所杨哲、田中民教授团队受邀在国际权威期刊《自然综述·临床肿瘤学》(Nature Reviews Clinical Oncology,IF:65.011)发表题为《热疗-免疫联合治疗纳米药物在癌症治疗中的应用》(Thermal immuno-nanomedicine in cancer)综述论文,系统阐述了抗肿瘤热疗-免疫联合治疗的临床研究进展以及纳米药物助力该联合治疗的研究现状与应用前景。

抗肿瘤热疗-免疫联合治疗纳米药物的临床转化需要多学科交叉协同推进

论文作者

该论文第一作者为西安交大生命学院杨哲副教授,高迪副教授及西北大学化工学院赵婧副教授,第一单位为西安交大生命学院生物医学信息工程教育部重点实验室。

西安交大学科交叉科研团队在肿瘤物理微环境与纳米粒子传输机制研究方面取得新进展

发表期刊《美国科学院院报》(PNAS)

内容摘要

西安交通大学生命科学院与技术学院仿生工程与生物力学研究所(BEBC)依托交大“大医科+强工科”模式,充分利用交大多学科交叉和理工医融合的优势,联合本校能动学院、附属医院(二附院、红会医院、一附院)及南京航空航天大学等外校单位,通过力学、生物医学、物理、材料等多学科的交叉合作,结合临床样本统计分析、临床组织扩散实验、单粒子追踪技术、体外宏观扩散实验、分子动力学模拟及模型分析等多种研究方法和技术手段,系统研究了肿瘤ECM的密度、刚度和结构等物理和力学性质的变化对纳米粒子扩散的影响规律。

研究团队首先通过对比纳米粒子在临床正常组织和肿瘤组织ECM中的扩散情况,发现在肿瘤组织ECM中,纳米粒子的扩散显著受阻。基于临床肿瘤组织的ECM特性的表征结果,构建了不同密度、刚度和结构的ECM分子模型,通过分子动力学模拟研究纳米粒子在肿瘤ECM中的扩散行为。

模型结果表明纳米粒子的扩散能力受到ECM密度、刚度和结构的协同影响,会随ECM密度减少、刚度降低及单向直线排列而显著增强,且在ECM中扩散轨迹主要表现出“受限”和“逃脱”两种运动状态。通过对纳米粒子和ECM的“接触时间”和“接触数目”等参数进行定量分析,发现三种ECM物理和力学性质对纳米粒子扩散具有不同的作用机制:ECM密度主要通过“接触时间”影响对纳米粒子的束缚;ECM刚度主要通过影响“接触数目”调控纳米粒子运动的动态波动;ECM结构主要影响纳米粒子运动的方向性。利用体外微观单粒子追踪实验及宏观扩散实验进一步验证了模拟的结论。最后基于临床肿瘤组织的表征结果和三个影响因素的耦合分析,提出了预测和评估纳米粒子递送效率的方法模型,为临床用药和个性化诊疗提供理论指导,同时促进了“力-纳米医学”的发展。

临床肿瘤组织ECM的物理特征变化及其对纳米粒子扩散的影响规律

论文作者

西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室为该论文的第一作者单位和通讯作者单位。

文章第一作者为西安交通大学生命学院何晓聪副教授,博士生杨媛媛和南京航空航天大学韩玉龙教授为共同第一作者,西安交通大学生命学院徐峰教授、西安交通大学第二附属医院刘娜教授和附属红会医院韩霜教授为共同通讯作者。

文章其他作者包括博士生曹春雨、李玲潇、肖彩兰,硕士生张中斌,西安交通大学第一附属医院郭卉教授,西安外事学院王琳教授,西安大兴医院韩丽春博士和西安交通大学能动学院屈治国教授。

西安交大科研人员在锂离子动力电池正极材料方面取得进展

发表期刊《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Edit.)

内容摘要

西安交通大学滑纬博特聘研究员课题组与四川大学化工学院、德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)、北京光源等国内外科研人员合作,通过调整烧结温度合成出具有不同阳离子无序度的无钴高镍正极材料Li(NiAl)O(NA),结合同步辐射衍射(SXRD)、X射线吸收谱(XAS)、对分布函数分析(PDF)等技术深入探究NA材料长程阳离子无序程度与容量衰减的关联性。研究表明,具有较低阳离子无序度(NA-LCD,m≤0.06)的NA颗粒表面在快速充放电过程中(1C或3C)体相仍保持着有序的层状相,但其表面易形成与体相晶格失配的无序层状相(疲劳相),使其失效过程趋于异相反应。

这种“核-壳”结构大大增加了锂离子在晶粒中的扩散壁垒,导致材料在循环过程中容量快速衰减。相比之下,具有较高阳离子无序度(NA-HCD,0.06≤m≤0.15)的NA正极材料在电化学反应过程中晶格畸变/应变逐渐累积于整个颗粒中,失效过程更趋于均相反应,反而导致其容量衰减缓慢,如图所示。

无钴超高镍正极材料在长周期循环过程中两种不同失效机制

论文作者

西安交大滑纬博特聘研究员为第一作者及通讯作者,硕士研究生张吉禄、博士王苏宁为共同第一作者,西安交大唐伟教授、德国卡尔斯鲁厄理工学院Sylvio Indris教授和四川大学郭孝东教授为共同通讯作者。

西安交大科研人员在铁性晶体功能畴壁调控领域取得新进展

发表期刊《先进材料》(Advanced Materials)

内容摘要

近日,西安交通大学电信学部电子学院张楠教授团队研究发现,反铁电锆钛酸铅单晶中的反相畴壁的具有宏观极性,且其密度、厚度和极性可被应力和电场有效调控。

研究发现,室温的锆酸铅基晶体的自发极化↑↑↓↓排列形成反铁电结构无宏观极性。晶体中还存在着反相畴壁(Antiphase boundary, APB),畴壁两侧的畴(Domain 1和Domain 2)的平移对称性被打破。畴壁一般为二维平面,厚度仅为几个单位晶胞,因此难以使用传统手段进行结构表征,学界对反相畴壁的认识、特别是对畴壁的原子结构较为欠缺。本研究首先基于分子动力学模拟,发现以↑↑↓型亚铁电结构作为基本单元的畴壁结构较为稳定——这丰富了对反铁电晶体中畴壁的认识,也从微观尺度预测到这种畴壁可能具有极性。

研究团队基于二次谐波成像(Second-harmonic generation microscopy, SHGM)确认了畴壁的宏观极性。在实验中发现,单晶样品上的反相畴壁会产生二次谐波信号,通过对信号进行定量分析,确认畴壁具备宏观极性。在垂直于畴壁方向对单晶施加压力后,畴壁产生的二次谐波信号显著增强。

研究团队对单晶开展了漫散射实验,厘清了畴壁的应力调控机理。畴壁对长程有序的影响使得超结构衍射峰附近出现漫散射细线,通过结构建模和散射强度仿真拟合,得到了畴壁密度信息。研究发现,对单晶施加压力后,垂直于压力方向的畴壁密度显著增大,畴的平均尺寸减小,这从微观尺度阐释了应力对畴壁和畴结构的调控规律。

研究团队在上海同步辐射光源BL02U2线站开展了加电场的原位单晶漫散射实验,发现在直流电场作用下,出现了新的超结构衍射峰。基于结构建模和仿真,确认该衍射峰来源于↑↑↓型亚铁电结构。研究表明,畴壁在平行电场作用下变宽、极性增强。

论文作者

张楠教授为论文的通讯作者,第一作者为西安交通大学博士生安哲毅,共同通讯作者为日本千叶大学的Hiroko Yokota博士和捷克科学院的Marek Paściak博士,合作者还包括西安交通大学任巍教授、加拿大西门菲沙大学叶作光教授和英国牛津大学A. M. Glazer教授等。

西安交大科研人员证实雷帕霉素是Graves眼病病因治疗重要突破

发表期刊The Journal of Clinical Investigation Insight

内容摘要

西安交通大学第一附属医院内分泌代谢科施秉银教授、王悦博士团队近十年来在多项国家自然科学基金项目的支持下,开展针对于GO发病机制和治疗靶点的基础到临床研究(from bench to bedside)。

该团队前期已经通过单细胞RNA测序发现GO患者的外周血中存在一群以炎症、趋化为特征的CD4+毒性T细胞(CTL),是GO的治疗的可能新靶点。针对这一靶点,该团队选择了免疫抑制剂雷帕霉素作为潜在的治疗方案。

研究团队通过动物模型、体外实验及临床干预等三个层面证实,雷帕霉素能够通过靶向CD4+CTL细胞,不仅将GO小鼠的发病率从87.5%降低至37.5%,还有效改善了激素耐受的GO患者的复视症状和临床活动评分。因此,雷帕霉素是一种很有前景的治疗GO的潜在药物。

论文作者

西安交大一附院张萌博士、香港中文大学Kelvin K. L. Chong教授、西安交大一附院陈子怡博士研究生为论文共同第一作者,德国约翰内斯·古腾堡大学George J. Kahaly教授,西安交大一附院施秉银教授、王悦博士为论文共同通讯作者。

西安交大科研人员在磁性材料固态相变领域取得进展

发表期刊《材料学报》(Acta Materialia)

内容摘要

近期,通过理工交叉与合作研究,西安交通大学前沿科学技术研究院马天宇教授团队在磁性材料固态相变方面取得了重要进展。

针对高温磁性最强的永磁材料——2:17型钐钴磁体的长期争议问题“胞状相还是胞壁相为析出相”,研究团队与东北大学高建荣教授和香港城市大学任洋教授合作,采用原位高能XRD技术和高分辨TEM技术清晰地揭示了胞壁相的形核与长大过程,从而确认胞壁相为析出相。

该团队还发现在材料混合型固态相变的早期阶段,胞壁1:5H相的有效形核温度远高于位错的开动温度(图1)。基于该发现,团队在有效形核温度附近进行预时效处理,提高了析出相的形核率,在终态磁体中形成了更多的胞壁相,增强了畴壁钉扎作用,从而使磁体具备更好的硬磁性能。

论文作者

前沿院博士生宋欣为论文第一作者。西安交通大学为论文的通讯单位,前沿院马天宇教授为论文的通讯作者。

编辑:梁萍

(本文转载自西安交通大学深圳研究院 ,如有侵权请电话联系13810995524)

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