Ni-Mn-Ga合金质子辐照改性与低驱动磁场门槛值关联性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51871079
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    高智勇
  • 依托单位：
    哈尔滨工业大学
  • 学科分类：
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The research focuses on the bottleneck of Ni-Mn-Ga magnetically shape memory alloy as an actuiator materials in MEMS - its high critical driving magnetic field. Proton irradiation was proposed as a new method to adjust electronic and atomic local structure of magnetic atoms, improve magnetocrystalline anisotropy and susceptibility and decrease the critacal driveing magnetic field of Ni-Mn-Ga alloy. Based on the study of the interaction between incident protons and lattice atoms, the microstructure evolution of multi-type defects induced by proton irradiation is studied, and the interaction of mult-type defects and twin boundary atoms is clarified. Then the effect of irradiation defects on the twin boundary mobility is discussed. After that, the correlation of the irradiation defects, mangetic fine structure, twin boundary characteristics and its mobility and the critical driving magnetic field is build, which provide a theoretical guidance for the study of magnetic memory alloy with low crtical driving magnetic field.
课题针对Ni-Mn-Ga磁性记忆合金驱动磁场门槛值高这一应用关键瓶颈，提出利用质子辐照调整磁性原子的电子结构及原子局域结构，提高磁晶各向异性和磁化率，降低驱动磁场门槛值的新思路。课题在研究入射质子与晶格原子交互作用基础上，探明以多类型辐照缺陷为主导的微观组织结构演化，阐明多类型辐照缺陷与马氏体孪晶界面原子交互作用，建立缺陷作用下孪晶界面运动规律，结合宏观磁感生应变行为测试，建立辐照缺陷—磁精细结构—孪晶界面及其可动性—驱动磁场门槛值的关联性，为低驱动磁场门槛值磁性记忆合金研究提供理论指导。

结项摘要

Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金可在外磁场作用下产生宏观可逆应变在航天器中具有广阔的应用前景。质子等带电粒子辐照是航天器材料与器件在轨服役期间性能衰减乃至失效的重要诱因。因此本文系统研究了质子辐照对Ni-Mn-Ga薄膜微观组织结构、马氏体相变、磁学特性和磁感生应变的影响规律，揭示了Ni-Mn-Ga合金质子辐照效应的微观机理。.研究发现，Ni-Mn-Ga薄膜经质子辐照后其微观组织结构发生明显变化。7M马氏体Ni-Mn-Ga薄膜经质子辐照后发生中间马氏体相变；继续增大剂量，NM马氏体体积分数增大。马氏体态Ni-Mn-Ga薄膜经3MeV、2×1016p/cm2辐照时，薄膜呈现母相-7M马氏体和7M-NM马氏体两步相变。辐照态薄膜马氏体正逆相变温度随质子剂量增加而升高。正电子湮没实验结果表明，质子辐照在Ni-Mn-Ga薄膜中引入大量空位、位错等晶体缺陷，形成内应力场，诱发母相-7M马氏体和7M-NM马氏体相变。.120keV质子辐照Ni-Mn-Ga薄膜后，马氏体的饱和磁化强度及磁晶各向异性常数先升高后降低。剂量低时，入射质子与晶格原子发生级联碰撞，形成大量Ga空位点缺陷，造成Mn和Ni原子有悬挂电子或未配对电子存在，Mn和Ni原子本征磁矩增大，饱和磁化强度升高；剂量高时，辐照薄膜中形成大量低饱和磁化强度的再取向7M马氏体，两者的竞争作用导致薄膜饱和磁化强度随辐照剂量增加先升高后降低。.NiMnGa合金的磁感生应变随质子辐照剂量的增加先升高后下降，临界磁场先降低后升高。质子辐照影响合金磁感生应变的机制源于两个方面。辐照初期，合金的Ku和Ms均升高，界面移动驱动力升高起主要作用，且合金组织结构为界面可动性良好的7M马氏体，因而合金的磁感生应变显著增大。当辐照剂量进一步升高时，合金的Ms和Ku降低，界面移动驱动力降低，同时合金中形成NM马氏体，7M和NM马氏体相之间的随机弯曲界面运动困难，因此磁感生应变降低。

项目成果

期刊论文数量（14）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Defect Engineering: Electron-Exchange Integral Manipulation to Generate a Large Magnetocaloric Effect in Ni41Mn43Co6Sn10 Alloys
缺陷工程：电子交换积分操作在 Ni41Mn43Co6Sn10 合金中产生大磁热效应
  • DOI：
    10.1021/acsami.1c18587
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Sun Sibo;Qin Haixu;Kong Lingjiao;Ning Rui;Zhao Yundong;Gao Zhiyong;Cai Wei
  • 通讯作者：
    Cai Wei
High Energy Electron Irradiation in Ni41Mn43Co6Sn10 for Obtaining Large Magnetostrain under a Relatively Low Magnetic Field
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  • DOI：
    10.1016/j.matlet.2021.131502
  • 发表时间：
    2021-12
  • 期刊：
    Materials Letters
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Sibo Sun;L.C. Kong;Yiping Zheng;Zhiyong Gao;Wei Cai
  • 通讯作者：
    Wei Cai
TiNi基形状记忆合金的辐照效应
  • DOI：
    10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000570
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    材料工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    宁睿;高智勇;王海振;蔡伟
  • 通讯作者：
    蔡伟
Microstructure, superelasticity and elastocaloric behavior of Ti-18Zr-11 Nb-3Sn strain glass alloys by thermomechanical treatment
形变处理 Ti-18Zr-11 Nb-3Sn 应变玻璃合金的显微组织、超弹性和弹热行为
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2022.164237
  • 发表时间：
    2022-02-18
  • 期刊：
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Kong, Lingjiao;Wang, Bao;Gao, Zhiyong
  • 通讯作者：
    Gao, Zhiyong
Proton irradiation induced phase transformation in Ni-Mn-Ga thin films
质子辐照诱导 Ni-Mn-Ga 薄膜中的相变
  • DOI：
    10.1016/j.mseb.2021.115078
  • 发表时间：
    2021-04
  • 期刊：
    Materials Science And Engineering: B
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Rui Ning;Zhai-Ping Yang;Zhiyong Gao;X.Z. Cao;W. Cai
  • 通讯作者：
    W. Cai

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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