可见光引发商用聚甲基丙烯酸酯解聚
将具有碳-碳骨架的乙烯基聚合物转化为单体,是解决日益增长的塑料废物问题的理想途径。然而,解聚这种稳定的材料仍具挑战性,最先进的方法依赖于既未商业化生产也不适合实际应用的“设计”聚合物。
在这项工作中,研究组报道了一种主链引发、可见光触发的解聚,直接适用于含有未公开杂质(如共聚单体、添加剂或染料)的商业聚合物。
通过直接从溶剂中原位生成氯自由基,可以实现聚甲基丙烯酸酯的近定量(>98%)解聚,而不受合成路线(如自由基聚合或离子聚合)、端基和分子量的限制。进行多克级解聚并实现时间控制,使这种方法成为一种通用回收途径。
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https://doi.org/10.1126/science.adr1637
具有强度并能控制形状的类材料机器人集合体
能够排列成任何形式且具有可调控物理性质的机器人单元的自组织集合体,长期以来一直让科学界和科幻界很感兴趣。然而,实现这一愿景需要应对一个基本的物理挑战:集合体必须坚固以支持负荷,但也能发生形变以采取新的形式。
研究组通过调节单元间的剪切力控制密堆积结构中单元的拓扑重排,从而在类材料机器人集合体中实现了这一点。这实现了在集合体中局部控制固体状态和流体状态之间的刚性转换,以及对形状和强度的时空控制。
研究组展示了结构形成和修复,并展示了在自身重量下发生形变之前,集合体能够承重700牛顿,即机器人重量的500倍。
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https://doi.org/10.1126/science.ads7942
激光焊接和增材制造过程中锁孔不稳定性的磁调制
激光焊接和激光粉末床熔合(LPBF)过程中的锁孔不稳定会导致锁孔坍塌和孔洞形成。
利用高速X射线成像,研究组证明了涡流诱导的锁孔后壁突出是引发锁孔不稳定的关键因素。施加横向磁场,通过二次热电磁流体动力学(TEMHD)驱动的流动来改变净涡流分布,可以抑制锁孔的不稳定性。这最大限度减少了突出和大振幅的锁孔振荡。
抑制效果取决于相对磁场方向的激光扫描方向,因为这控制了塞贝克效应诱导的洛伦兹力方向。结果表明,在LPBF长度尺度下,电磁阻尼效应较弱,对于塞贝克系数较大的合金,TEMHD成为控制锁孔后流动的主导机制。
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https://doi.org/10.1126/science.ado8554
隐藏的地震性冰流变形级联
冰流是海平面变化的主要调节器。然而,由于不完全理解相关过程,标准黏性流动模拟对冰流演变的预测能力有限。
在格陵兰冰盖上,基于钻孔光纤的观测揭示了一种与黏性流动理论不符的脆性变形模式,其长度尺度与现代冰盖模型的分辨率相似,即在地表无法观测到的冰震级联效应。冰震级联在火山来源杂质附近成核,促进晶界开裂,表现为晶体尺度原初塑性的宏观形式。
保守估计表明,冰震级联或产生与大地测量值振幅相当的应变率,从而在当前冰盖模型和观测之间提供了一个可能缺失的关联机制。
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https://doi.org/10.1126/science.adp8094
(未玖编译)
《中国科学报》 (2025-02-26 第2版 国际)