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近期，交大科研人員在“新型熔滴+電弧增材制造鋁合金研究方面”、“鐵性晶體功能疇壁調(diào)控領(lǐng)域”、“磁性材料固態(tài)相變領(lǐng)域”等取得新進(jìn)展，新突破。

一起來看，近期，交大科研新進(jìn)展！

西交金屬增材制造科研團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)新型熔滴+電弧增材制造鋁合金研究新進(jìn)展

發(fā)表期刊Additive Manufacturing

內(nèi)容摘要

西安交大魏正英教授金屬增材制造科研團(tuán)隊(duì)研究比較了電弧增材GMA-AM（氣體金屬電弧增材制造）、激光-GMA混合制造、旁路耦合WAAM、氣體鎢絲電弧（GTA）增材等技術(shù)，提出一種新型熔滴+電弧增材制造方法（DAAM），實(shí)現(xiàn)了鋁合金部件的高質(zhì)量和高效率制造。

在DAAM系統(tǒng)中，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種特殊的熔滴發(fā)生系統(tǒng)（DGS）來取代傳統(tǒng)的送絲系統(tǒng)，使材料添加過程和弧熱輸入過程成為兩個(gè)獨(dú)立的部分。該研究采用變極性氣體鎢?。╒P-GTA）作為熱源，選用2219鋁合金作為沉積材料，首先分析了熔滴生成過程和熔滴+電弧沉積特性。然后提出一種熱輸入策略，實(shí)現(xiàn)具有良好形貌的薄壁構(gòu)件的制備。

在此基礎(chǔ)上，研究了微觀結(jié)構(gòu)分布和晶粒形貌。最后，研究了不同工藝條件下的拉伸性能和斷裂特性。

熔滴+電弧增材制造實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

論文作者

文章第一作者為西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩博連讀博士生賀鵬飛，作為新工藝平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研制及工藝負(fù)責(zé)人對(duì)新工藝研制成功做出了突出的貢獻(xiàn)。

西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文的作者單位，魏正英教授為通訊作者。文章其他作者包括博士生陳雪麗、來旭輝，碩士生王勇超、蔣敏博、馬琛。

西安交大科研人員在二維鐵彈狄拉克半金屬材料的模擬研究中取得新進(jìn)展

發(fā)表期刊《美國化學(xué)學(xué)會(huì)-納米》（ACS Nano）

內(nèi)容摘要

西安交大前沿院緱高陽研究員課題組同香港城市大學(xué)和湖南師范大學(xué)的合作者開展研究，證實(shí)可以在二維鐵彈材料中實(shí)現(xiàn)自發(fā)的“鐵彈應(yīng)變”調(diào)控。

第一性原理計(jì)算結(jié)果表明：從實(shí)驗(yàn)已合成的InBi塊體單晶中剝離出的InBi單層，會(huì)發(fā)生自發(fā)鐵彈形變。同時(shí)，在InBi單層布里淵區(qū)的邊界處，會(huì)出現(xiàn)受到對(duì)稱性保護(hù)的四重簡并的狄拉克點(diǎn)。這是在二維材料體系中，首次報(bào)道兼具二維鐵彈和狄拉克費(fèi)米態(tài)的新型二維鐵彈狄拉克半金屬材料?；阼F彈形變和體系電子態(tài)之間的強(qiáng)烈耦合，可以利用自發(fā)鐵彈應(yīng)變同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)于InBi單層的狄拉克費(fèi)米態(tài)和載流子自摻雜的有效調(diào)控。

該計(jì)算模擬的結(jié)果有望為后續(xù)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，從而開發(fā)出基于InBi二維材料，兼具高載流子遷移率和可控載流子導(dǎo)電類型的超薄電子器件。

常規(guī)二維材料的“彈性“應(yīng)變工程；在二維鐵彈狄拉克半金屬InBi單層材料中，有望實(shí)現(xiàn)自發(fā)”鐵彈應(yīng)變“對(duì)于狄拉克費(fèi)米態(tài)和載流子自摻雜效應(yīng)的有效調(diào)控。

文章作者

論文第一作者為西安大學(xué)前沿院博士生丁欣愷，西安交大前沿院緱高陽研究員、湖南師范大學(xué)物理學(xué)院朱紫明副教授(西安交大前沿院博士畢業(yè)生)和香港城市大學(xué)材料科學(xué)與工程系曾曉成講席教授為論文的共同通訊作者，西安交大為論文第一作者和通訊作者單位。

西安交大在《自然綜述·臨床腫瘤學(xué)》發(fā)表抗腫瘤熱療-免疫聯(lián)合治療納米藥物綜述文章

發(fā)表期刊《自然綜述·臨床腫瘤學(xué)》（Nature Reviews Clinical Oncology）

內(nèi)容摘要

腫瘤免疫治療是一種通過調(diào)動(dòng)機(jī)體免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)抗腫瘤免疫力，以抑制和殺傷腫瘤細(xì)胞的新興癌癥治療手段，目前已有多種免疫治療策略應(yīng)用于臨床，包括免疫檢查點(diǎn)抑制劑、癌癥疫苗、過繼細(xì)胞療法、細(xì)胞因子療法等。

熱療是一種已在臨床廣泛應(yīng)用的癌癥治療手段，主要通過提高全身或腫瘤組織的溫度，利用熱作用及其繼發(fā)效應(yīng)來治療惡性腫瘤。研究發(fā)現(xiàn)，熱療不但可直接對(duì)腫瘤組織造成熱損傷，還能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞免疫原性死亡、激活機(jī)體免疫應(yīng)答反應(yīng)，并通過擴(kuò)張腫瘤組織血管增強(qiáng)免疫細(xì)胞或藥物在腫瘤組織的浸潤及聚集，輔助提高免疫治療效果。因此，開展抗腫瘤熱療-免疫聯(lián)合治療是一種具有巨大臨床應(yīng)用潛能的多功能治癌策略。然而，如何將熱療及免疫治療藥物安全高效遞送至腫瘤組織是實(shí)現(xiàn)高效聯(lián)合治療的關(guān)鍵。

西安交通大學(xué)生命學(xué)院生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)與傳感研究所楊哲、田中民教授團(tuán)隊(duì)受邀在國際權(quán)威期刊《自然綜述·臨床腫瘤學(xué)》（Nature Reviews Clinical Oncology，IF：65.011）發(fā)表題為《熱療-免疫聯(lián)合治療納米藥物在癌癥治療中的應(yīng)用》（Thermal immuno-nanomedicine in cancer）綜述論文，系統(tǒng)闡述了抗腫瘤熱療-免疫聯(lián)合治療的臨床研究進(jìn)展以及納米藥物助力該聯(lián)合治療的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景。

抗腫瘤熱療-免疫聯(lián)合治療納米藥物的臨床轉(zhuǎn)化需要多學(xué)科交叉協(xié)同推進(jìn)

論文作者

該論文第一作者為西安交大生命學(xué)院楊哲副教授，高迪副教授及西北大學(xué)化工學(xué)院趙婧副教授，第一單位為西安交大生命學(xué)院生物醫(yī)學(xué)信息工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

西安交大學(xué)科交叉科研團(tuán)隊(duì)在腫瘤物理微環(huán)境與納米粒子傳輸機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展

發(fā)表期刊《美國科學(xué)院院報(bào)》（PNAS）

內(nèi)容摘要

西安交通大學(xué)生命科學(xué)院與技術(shù)學(xué)院仿生工程與生物力學(xué)研究所（BEBC）依托交大“大醫(yī)科＋強(qiáng)工科”模式，充分利用交大多學(xué)科交叉和理工醫(yī)融合的優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合本校能動(dòng)學(xué)院、附屬醫(yī)院（二附院、紅會(huì)醫(yī)院、一附院）及南京航空航天大學(xué)等外校單位，通過力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、物理、材料等多學(xué)科的交叉合作，結(jié)合臨床樣本統(tǒng)計(jì)分析、臨床組織擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)、單粒子追蹤技術(shù)、體外宏觀擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)、分子動(dòng)力學(xué)模擬及模型分析等多種研究方法和技術(shù)手段，系統(tǒng)研究了腫瘤ECM的密度、剛度和結(jié)構(gòu)等物理和力學(xué)性質(zhì)的變化對(duì)納米粒子擴(kuò)散的影響規(guī)律。

研究團(tuán)隊(duì)首先通過對(duì)比納米粒子在臨床正常組織和腫瘤組織ECM中的擴(kuò)散情況，發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織ECM中，納米粒子的擴(kuò)散顯著受阻?；谂R床腫瘤組織的ECM特性的表征結(jié)果，構(gòu)建了不同密度、剛度和結(jié)構(gòu)的ECM分子模型，通過分子動(dòng)力學(xué)模擬研究納米粒子在腫瘤ECM中的擴(kuò)散行為。

模型結(jié)果表明納米粒子的擴(kuò)散能力受到ECM密度、剛度和結(jié)構(gòu)的協(xié)同影響，會(huì)隨ECM密度減少、剛度降低及單向直線排列而顯著增強(qiáng)，且在ECM中擴(kuò)散軌跡主要表現(xiàn)出“受限”和“逃脫”兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過對(duì)納米粒子和ECM的“接觸時(shí)間”和“接觸數(shù)目”等參數(shù)進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)三種ECM物理和力學(xué)性質(zhì)對(duì)納米粒子擴(kuò)散具有不同的作用機(jī)制：ECM密度主要通過“接觸時(shí)間”影響對(duì)納米粒子的束縛；ECM剛度主要通過影響“接觸數(shù)目”調(diào)控納米粒子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)波動(dòng)；ECM結(jié)構(gòu)主要影響納米粒子運(yùn)動(dòng)的方向性。利用體外微觀單粒子追蹤實(shí)驗(yàn)及宏觀擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了模擬的結(jié)論。最后基于臨床腫瘤組織的表征結(jié)果和三個(gè)影響因素的耦合分析，提出了預(yù)測和評(píng)估納米粒子遞送效率的方法模型，為臨床用藥和個(gè)性化診療提供理論指導(dǎo)，同時(shí)促進(jìn)了“力-納米醫(yī)學(xué)”的發(fā)展。

臨床腫瘤組織ECM的物理特征變化及其對(duì)納米粒子擴(kuò)散的影響規(guī)律

論文作者

西安交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)信息工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文的第一作者單位和通訊作者單位。

文章第一作者為西安交通大學(xué)生命學(xué)院何曉聰副教授，博士生楊媛媛和南京航空航天大學(xué)韓玉龍教授為共同第一作者，西安交通大學(xué)生命學(xué)院徐峰教授、西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院劉娜教授和附屬紅會(huì)醫(yī)院韓霜教授為共同通訊作者。

文章其他作者包括博士生曹春雨、李玲瀟、肖彩蘭，碩士生張中斌，西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院郭卉教授，西安外事學(xué)院王琳教授，西安大興醫(yī)院韓麗春博士和西安交通大學(xué)能動(dòng)學(xué)院屈治國教授。

西安交大科研人員在鋰離子動(dòng)力電池正極材料方面取得進(jìn)展

發(fā)表期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Edit.）

內(nèi)容摘要

西安交通大學(xué)滑緯博特聘研究員課題組與四川大學(xué)化工學(xué)院、德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）、北京光源等國內(nèi)外科研人員合作，通過調(diào)整燒結(jié)溫度合成出具有不同陽離子無序度的無鈷高鎳正極材料Li(NiAl)O（NA），結(jié)合同步輻射衍射（SXRD）、X射線吸收譜（XAS）、對(duì)分布函數(shù)分析（PDF）等技術(shù)深入探究NA材料長程陽離子無序程度與容量衰減的關(guān)聯(lián)性。研究表明，具有較低陽離子無序度（NA-LCD，m≤0.06）的NA顆粒表面在快速充放電過程中（1C或3C）體相仍保持著有序的層狀相，但其表面易形成與體相晶格失配的無序?qū)訝钕啵ㄆ谙啵?，使其失效過程趨于異相反應(yīng)。

這種“核-殼”結(jié)構(gòu)大大增加了鋰離子在晶粒中的擴(kuò)散壁壘，導(dǎo)致材料在循環(huán)過程中容量快速衰減。相比之下，具有較高陽離子無序度（NA-HCD，0.06≤m≤0.15）的NA正極材料在電化學(xué)反應(yīng)過程中晶格畸變/應(yīng)變逐漸累積于整個(gè)顆粒中，失效過程更趨于均相反應(yīng)，反而導(dǎo)致其容量衰減緩慢，如圖所示。

無鈷超高鎳正極材料在長周期循環(huán)過程中兩種不同失效機(jī)制

論文作者

西安交大滑緯博特聘研究員為第一作者及通訊作者，碩士研究生張吉祿、博士王蘇寧為共同第一作者，西安交大唐偉教授、德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院Sylvio Indris教授和四川大學(xué)郭孝東教授為共同通訊作者。

西安交大科研人員在鐵性晶體功能疇壁調(diào)控領(lǐng)域取得新進(jìn)展

發(fā)表期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）

內(nèi)容摘要

近日，西安交通大學(xué)電信學(xué)部電子學(xué)院張楠教授團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，反鐵電鋯鈦酸鉛單晶中的反相疇壁的具有宏觀極性，且其密度、厚度和極性可被應(yīng)力和電場有效調(diào)控。

研究發(fā)現(xiàn)，室溫的鋯酸鉛基晶體的自發(fā)極化↑↑↓↓排列形成反鐵電結(jié)構(gòu)無宏觀極性。晶體中還存在著反相疇壁(Antiphase boundary, APB)，疇壁兩側(cè)的疇(Domain 1和Domain 2)的平移對(duì)稱性被打破。疇壁一般為二維平面，厚度僅為幾個(gè)單位晶胞，因此難以使用傳統(tǒng)手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，學(xué)界對(duì)反相疇壁的認(rèn)識(shí)、特別是對(duì)疇壁的原子結(jié)構(gòu)較為欠缺。本研究首先基于分子動(dòng)力學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn)以↑↑↓型亞鐵電結(jié)構(gòu)作為基本單元的疇壁結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定——這豐富了對(duì)反鐵電晶體中疇壁的認(rèn)識(shí)，也從微觀尺度預(yù)測到這種疇壁可能具有極性。

研究團(tuán)隊(duì)基于二次諧波成像(Second-harmonic generation microscopy, SHGM)確認(rèn)了疇壁的宏觀極性。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，單晶樣品上的反相疇壁會(huì)產(chǎn)生二次諧波信號(hào)，通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行定量分析，確認(rèn)疇壁具備宏觀極性。在垂直于疇壁方向?qū)尉┘訅毫?，疇壁產(chǎn)生的二次諧波信號(hào)顯著增強(qiáng)。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)單晶開展了漫散射實(shí)驗(yàn)，厘清了疇壁的應(yīng)力調(diào)控機(jī)理。疇壁對(duì)長程有序的影響使得超結(jié)構(gòu)衍射峰附近出現(xiàn)漫散射細(xì)線，通過結(jié)構(gòu)建模和散射強(qiáng)度仿真擬合，得到了疇壁密度信息。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)單晶施加壓力后，垂直于壓力方向的疇壁密度顯著增大，疇的平均尺寸減小，這從微觀尺度闡釋了應(yīng)力對(duì)疇壁和疇結(jié)構(gòu)的調(diào)控規(guī)律。

研究團(tuán)隊(duì)在上海同步輻射光源BL02U2線站開展了加電場的原位單晶漫散射實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在直流電場作用下，出現(xiàn)了新的超結(jié)構(gòu)衍射峰。基于結(jié)構(gòu)建模和仿真，確認(rèn)該衍射峰來源于↑↑↓型亞鐵電結(jié)構(gòu)。研究表明，疇壁在平行電場作用下變寬、極性增強(qiáng)。

論文作者

張楠教授為論文的通訊作者，第一作者為西安交通大學(xué)博士生安哲毅，共同通訊作者為日本千葉大學(xué)的Hiroko Yokota博士和捷克科學(xué)院的Marek Pa?ciak博士，合作者還包括西安交通大學(xué)任巍教授、加拿大西門菲沙大學(xué)葉作光教授和英國牛津大學(xué)A. M. Glazer教授等。

西安交大科研人員證實(shí)雷帕霉素是Graves眼病病因治療重要突破

發(fā)表期刊The Journal of Clinical Investigation Insight

內(nèi)容摘要

西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科施秉銀教授、王悅博士團(tuán)隊(duì)近十年來在多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持下，開展針對(duì)于GO發(fā)病機(jī)制和治療靶點(diǎn)的基礎(chǔ)到臨床研究（from bench to bedside）。

該團(tuán)隊(duì)前期已經(jīng)通過單細(xì)胞RNA測序發(fā)現(xiàn)GO患者的外周血中存在一群以炎癥、趨化為特征的CD4+毒性T細(xì)胞（CTL），是GO的治療的可能新靶點(diǎn)。針對(duì)這一靶點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)選擇了免疫抑制劑雷帕霉素作為潛在的治療方案。

研究團(tuán)隊(duì)通過動(dòng)物模型、體外實(shí)驗(yàn)及臨床干預(yù)等三個(gè)層面證實(shí)，雷帕霉素能夠通過靶向CD4+CTL細(xì)胞，不僅將GO小鼠的發(fā)病率從87.5%降低至37.5%，還有效改善了激素耐受的GO患者的復(fù)視癥狀和臨床活動(dòng)評(píng)分。因此，雷帕霉素是一種很有前景的治療GO的潛在藥物。

論文作者

西安交大一附院張萌博士、香港中文大學(xué)Kelvin K. L. Chong教授、西安交大一附院陳子怡博士研究生為論文共同第一作者，德國約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)George J. Kahaly教授，西安交大一附院施秉銀教授、王悅博士為論文共同通訊作者。

西安交大科研人員在磁性材料固態(tài)相變領(lǐng)域取得進(jìn)展

發(fā)表期刊《材料學(xué)報(bào)》（Acta Materialia）

內(nèi)容摘要

近期，通過理工交叉與合作研究，西安交通大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)研究院馬天宇教授團(tuán)隊(duì)在磁性材料固態(tài)相變方面取得了重要進(jìn)展。

針對(duì)高溫磁性最強(qiáng)的永磁材料——2:17型釤鈷磁體的長期爭議問題“胞狀相還是胞壁相為析出相”，研究團(tuán)隊(duì)與東北大學(xué)高建榮教授和香港城市大學(xué)任洋教授合作，采用原位高能XRD技術(shù)和高分辨TEM技術(shù)清晰地揭示了胞壁相的形核與長大過程，從而確認(rèn)胞壁相為析出相。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)在材料混合型固態(tài)相變的早期階段，胞壁1:5H相的有效形核溫度遠(yuǎn)高于位錯(cuò)的開動(dòng)溫度(圖1)。基于該發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)在有效形核溫度附近進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理，提高了析出相的形核率，在終態(tài)磁體中形成了更多的胞壁相，增強(qiáng)了疇壁釘扎作用，從而使磁體具備更好的硬磁性能。

論文作者

前沿院博士生宋欣為論文第一作者。西安交通大學(xué)為論文的通訊單位，前沿院馬天宇教授為論文的通訊作者。