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极端环境用超高温陶瓷结构材料研究进展

极端环境用超高温陶瓷结构材料研究进展

摘要: 超高温陶瓷(Ultra-high Temperature Ceramic, UHTC)结构材料因其在1600℃以上氧化环境中表现出优异的抗氧化/烧蚀性能、高温强度保持率和抗热冲击性能, 成为航空航天、国防装备、能源动力等领域的重要候选材料。近年来, 围绕UHTC结构材料的成分调控、微观结构设计、先进制备工艺以及性能优化等方面, 基础研究和技术应用均取得了显著进展。以碳化物、硼化物、氮化物等为代表的UHTC 体系, 正面临着温度更高、环境更复杂的服役需求。为进一步推动极端环境用UHTC结构材料的发展, 本文系统综述了该领域的最新研究进展。首先,详细阐述了UHTC粉体的合成工艺; 其次, 深入探讨了超高温结构陶瓷的体系、致密化方法及结构调控策略; 继而重点分析了超高温陶瓷基复合材料(Ultra-high Temperature Ceramic Matrix Composites, UHTCMCs)、超高温陶瓷改性碳/碳复合材料(Ultra-high Temperature Ceramics Modified Carbon/Carbon Composites, UHTCs-C/C)以及UHTC 涂层的制备技术及其性能强化策略, 着重探讨了其在抗氧化/烧蚀领域的最新突破。同时, 本文还指出了极端环境下UHTC 结构材料在长期稳定性和可靠性方面面临的主要技术挑战, 并对其未来发展趋势进行了前瞻性展望。
无机 2026年04月24日
仿生二维过渡金属碳/氮化物/高分子纳米复合材料

仿生二维过渡金属碳/氮化物/高分子纳米复合材料

摘要：二维过渡金属碳/氮化物(MXene)/高分子纳米复合材料，兼具MXene 纳米片的高力学强度和功能特性(如导电、导热、电化学储能、光热转换、生物相容和诱导骨再生等)与高分子材料的柔韧性，在航空航天、柔性电子、能源、生物医学等领域具有巨大的应用前景。然而，MXene 和高分子在组装过程中存在界面作用弱、取向度低、孔隙缺陷等关键科学问题，导致纳米复合材料宏观性能远低于预期值，且重复性差，限制了实际应用。天然鲍鱼壳具有优异的力学性能，主要是由于碳酸钙片和有机基质之间丰富的界面作用，以及碳酸钙片紧密堆砌、取向排列的层状结构，这为仿生组装MXene 和高分子提供了新启示。基于此，本文首先介绍了MXene 纳米片的本征力学、电学和热学性能，阐述了天然鲍鱼壳微观结构和力学性能之间的构效关系，综述了仿生MXene/高分子纳米复合材料(bioinspired MXene/polymernanocomposites, BMPNs)的研究进展，重点分析了如何设计MXene 层间界面作用、提高MXene 纳米片取向度以及消除材料的孔隙缺陷，并总结了BMPNs 在电磁屏蔽、焦耳热、光热转换、热传导、热伪装、柔性电极、盐差发电、膜分离以及骨再生等领域的应用。最后，讨论了BMPNs 研究领域的挑战，并展望了未来发展方向，希望能推动BMPNs 的实际应用发展。
复合 2026年03月25日
高速磁悬浮列车技术综述

高速磁悬浮列车技术综述

摘要：从高速磁悬浮交通技术发展历程出发,综述了常导电磁悬浮(EMS)、超导电动磁悬浮(EDS)、高温超导(HTS)磁悬浮(钉扎磁悬浮)和“超级高铁”(Hyperloop)永磁电动悬浮等４种高速磁悬浮列车的基本原理和技术特点;从安全性能、运营速度、运营维护、应用前景等四方面综合比较了４种高速磁悬浮列车技术方案的优缺点.研究结果表明:应以政府为主导,统筹谋划中国高速磁悬浮交通的未来发展建议,在常导电磁悬浮列车技术研发经验基础上,将超导电动磁悬浮、高温超导磁悬浮和真空管道高速磁悬浮关键技术研究列入国家科技研发计划,建设中试线试验基地进行布局研发,并有序规划试验线,从而构建中国在磁悬浮交通领域的综合研究体系、试验体系、标准体系和产品体系;在中国特色社会主义制度优势下,应充分把握高速磁悬浮交通发展的战略机遇,遵循科学与技术发展规律和大型系统工程创新研发流程,立足于已有研究基础,持续推进技术进步;４种高速磁悬浮列车由于技术成熟度不同,研究进程安排应循序渐进,分类实施,确保中国在高速及超高速交通运输领域的持续领先地位,为“交通强国”战略的实施作出积极贡献.
机车 2026年03月23日
构建自主可控的集成电路产业体系—“十五五”期间对中国集成电路产业发展的思考与建议

构建自主可控的集成电路产业体系—“十五五”期间对中国集成电路产业发展的思考与建议

摘要：本文立足世界经济50年长波周期演进规律，聚焦第5 个长波周期核心引擎——集成电路产业，系统梳理了中国集成电路产业从“六五”至“十四五”的发展历程、产业体系现状及全球竞争格局。通过分析电子设计自动化（electronic design automation，EDA）、设计、制造、封测、设备、材料、存储器等关键环节的发展成果，明确中国在国家安全领域芯片自主化等方面的突破，以及多家企业跻身全球相关领域前10 位的阶段性成就。同时，深入剖析了产业存在的“小散弱”同质化内卷、上下游容错试错机制缺失、数据统计与产业标准不健全、“举国之力”转化不足等问题，并结合后摩尔时代集成电路向延续摩尔、拓展摩尔、超越摩尔、丰富摩尔的发展趋势，提出“十五五”期间要打造头部企业、完善协同机制、加大精准投资、强化基础研究、深化国际合作、优化人才培养。
光电 2026年03月18日
面向未来的智能材料物质科学

面向未来的智能材料物质科学

摘要：智能材料自20世纪80年代以来逐渐兴起，成为材料科学的重要方向，催生了一系列重要的概念材料。近几年来，人工智能的长足进步促使人们对智能材料的内涵和外延进行深入的反思：智能的物质基础是什么？是否存在集成思考、响应、自复制等多重能力的智能物质？如何理解、设计、合成和改造智能物质？当前化学、生命、材料、信息科学等学科的高速发展为回答这些问题提供了极佳的契机。针对智能物质的系统研究，不仅将带来对智能的全新认识，还将对先进材料、合成细胞、生命起源等相关领域产生重要影响，在为科学界提供全新研究对象的同时，也将为解决国家重大需求带来变革性的突破。本文基于国家自然科学基金委员会第391期“双清论坛”，总结了智能材料的研究现状、发展趋势及机遇挑战，凝练出未来相关领域的重点研究内容和亟需解决的关键科学问题。
新材料 2026年02月13日
先进航空发动机核心关键技术

先进航空发动机核心关键技术

摘要：航空发动机是实现先进战机作战能力全面提升的核心关键，先进战机对航空发动机高性能、高可靠性、长寿命、良好维护性等方面的要求不断提高，给航空发动机技术和产品发展带来了重大挑战。针对先进战机对航空发动机在综合控温、转子结构系统稳健性、全权限数字控制、飞发综合热管理、健康管理、推力矢量、高隐身等7 个方面的核心技术需求，研究分析了实现需求的技术途径和主要关键技术，可为先进航空发动机发展提供技术支撑。
航空 2026年02月06日
晶上系统：设计、集成及应用

晶上系统：设计、集成及应用

摘要：晶上系统（SoW）是近年来兴起的一种晶圆级超大规模集成技术。SoW是在整个晶圆上集成多个同构同质或异构异质的芯粒，并且芯粒相互连接组成具有协同工作能力的晶圆级系统，是后摩尔时代进一步提升系统性能的有效技术方案。总结了SoW技术近年来的主要研究进展，对系统架构、网络拓扑、仿真建模、供电和散热等关键技术进行了介绍，并对SoW技术的发展和应用前景进行了展望。
光电 2025年11月05日
折纸超材料及其在航空航天领域的应用与展望

折纸超材料及其在航空航天领域的应用与展望

摘要：随着航空航天技术的快速发展，未来航天器对结构、性能和功能的要求愈加严苛，轻量化、高强度、具备多功能和多模态变形能力的材料设计成为关键需求。折纸超材料因其独特的几何设计和力学特性，具有可重构、多稳态和能量吸收的特性，已成为航空航天领域的研究热点。这类材料通过精密折叠结构，结合现代数学建模与材料科学，具备可调控变形、轻量化、易展开与回缩等优势。在航天领域，折纸超材料不仅可应用于可展开结构（如天线、太阳能帆板等），还在减震、吸能、防护等方面展现出潜力。折纸超材料的可编程几何特性赋予航天器自适应变形能力，能应对太空环境中的外部压力和温度变化，提升结构可靠性与寿命，并有效降低发射成本。综述了折纸超材料的特性、设计方法、制造技术及应用，探讨其在航空航天中的发展趋势与未来研究方向。
航空 2025年11月04日
航空航天先进制造理论与技术研究现状及趋势

航空航天先进制造理论与技术研究现状及趋势

摘要：先进制造理论与技术是科技进步和社会发展的基石，也是支撑航空航天工业及国防建设的基础，同时也是促进高端装备革新的关键。但是，随着新材料新结构的发展，传统制造技术难以满足航空航天领域关键零部件加工要求。因此，先进制造理论与技术成为航空航天领域的重要研究方向，获得了快速发展。首先介绍了航空航天先进制造理论与技术的内涵和特点，总结了高速/超高速加工、精密成形制造、微细与纳米加工、原子及近原子尺度加工、现代特种加工、快速原型制造以及绿色制造等航空航天领域典型先进制造理论与技术的基本原理、应用领域以及适用材料范围。其次，归纳了先进制造理论与技术的最新研究进展，包括高速高效加工技术、高性能复合加工技术、智能控制加工技术、大型化、微型化以及新兴材料技术。再次，深入探讨了当前先进制造理论与技术所面临的主要挑战和未来的发展趋势。随后，阐述了先进制造理论与技术的工程应用和设计制造一体化，并强调其在航空航天制造领域的重要地位。最后，分析了航空航天新一代先进制造理论与技术涉及的前沿领域，明确未来发展要点，指出重点发展方向。
航空 2025年11月03日
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