In this study, to improve the fatigue strength of the LDED (laser-directed energy deposition) 316L stainless steel, an in situ ultrasonic rolling technology is developed to assist the laser-directed energy deposition process (LDED-UR). The microstructural characteristics and fatigue behavior are comprehensively discussed. The results show that the average size of pores of the LDED-UR alloy is about 10.2 μm, which is much smaller than that of the LDED alloy (34.1 μm). Meanwhile, the density of the LDED alloy is also enhanced from 98.26% to 99.27% via the in situ ultrasonic rolling. With the application of the in situ ultrasonic rolling, the grains are transformed into fully equiaxed grains, and their average grain size is greatly reduced from 84.56 μm to 26.93 μm. The fatigue limit of the LDED-UR alloy is increased by 29% from 210 MPa (LDED alloy) to 270 MPa, which can be ascribed to the decreased porosity and the fine grains. In particular, the crack initiation site of the LDED alloy is located at the surfaces, while it is nucleated from the sub-surface for the LDED-UR alloy. This is mainly attributed to the compression residual stress induced by the in situ ultrasonic rolling. This research offers a valuable understanding of the failure mechanisms in additively manufactured metals, guiding the development of effective strategies to improve their fatigue threshold under severe operating conditions.

A technique for monitoring chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), ammonia (N-NH4), and phosphate (P-PO4) in surface water with a targeted signal multielectrode system (Cu, Ir, Rh, Co(OH)2, and Zr(OH)4 electrodes) is proposed for the first time. Each water quality index is specifically detected by at least two electrodes with distinct selectivity sensing mechanisms. Cyclic voltammetry and electrochemical impedance measurements are employed for multidimensional signal acquisition, complemented by normalization and Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) for principal feature extraction and dimension reduction. Multiple linear regression (MLR), partial least-squares (PLS), and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) were employed to evaluate the established prediction model. The precisions of the multielectrode system are ±10%/±5 ppm of COD, ±10%/±0.2 ppm of TN, ±5%/±0.1 ppm of N-NH4, and ±5%/±0.01 ppm of P-PO4. The analysis time of the multielectrode system is reduced from hours to minutes compared with traditional analysis, without any sample pretreatment, facilitating continuous online monitoring in the field. The developed multielectrode system offers a feasible strategy for online in situ monitoring of surface water quality.

This study proposed the evolution of self-assembled amphiphilic colloidal particles in Strong-Flavor (SF) Baijiu based on Ostwald ripening for the first time. The evolution process occurs in two stages: disordered amphiphilic molecules self-assemble into small colloidal particles and subsequently undergo Oswald ripening to form larger hydrophobic particles. Microscopic observations revealed the average size of oil-like spherical colloidal particles in Baijiu increased from 1.86 μm to 2.96 μm while the number of particles decreased by 39.50% during the 16-year cellaring process of SF Baijiu, consistent with the particle size trend observed via laser scattering. During fusion process, the charge-to-mass ratio of positively charged colloidal particles decreased, leading ζ-potential decreased from 23.7 mV to 4.66 mV within 16 years of storage. The electrochemical impedance spectroscopy approach tracked the unidirectional variation in the dielectric constant during evolution of SF Baijiu, reflecting the gradual expansion of colloidal particles, which aligns with the evolution trend observed in molecular dynamics simulations. By integrating direct microscopic observations of amphiphilic colloidal particles with electrochemical techniques, the evolution of Baijiu samples is capable to be evaluated in-situ, laying the foundation for intelligent Baijiu aging monitoring technology.