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精品资源

激光增材制造技术发展及在航天领域的应用进展

激光增材制造技术发展及在航天领域的应用进展

摘要：增材制造（AM）技术作为近30多年来发展起来的新型数字化制造技术，具有快速制造复杂结构产品、高效利用原材料、可高度优化产品结构及适应个性化小批量生产等优点，非常契合航天装备日益整体化、复杂化、轻量化、结构功能一体化制造需求，为传统航天制造业的转型升级提供了巨大契机。近年来，以金属粉末为原材料、以激光为热源的激光增材制造（LAM）技术已成为AM技术领域最为热门的研究方向之一，其在航天领域的应用范围已从零部件级逐渐发展至整机级，且正在迈向工业化和智能化。本文针对航天领域广泛应用的3类典型轻质高强金属材料（铝合金、钛合金及镍基高温合金）、3类典型结构（大型整体结构、异种金属结构、发动机整机结构），介绍了近年来国内外LAM技术的发展及在航天领域的应用进展，分析了当前存在的问题和不足，并对未来LAM技术潜在研究发展方向进行了展望。
航空 2024年06月06日
高熵陶瓷在热障涂层与环境障涂层中的研究进展

高熵陶瓷在热障涂层与环境障涂层中的研究进展

摘要：热障涂层（TBCs）和环境障涂层（EBCs）是航空发动机的关键技术之一。 TBCs可以大幅提高发动机高温合金热端部件的工作温度， EBCs可以有效保护发动机陶瓷基复合材料高温部件。高熵陶瓷（HECs）一般指的是多种组分（5种或以上）以等原子比或接近等原子比形成的固溶体， 其性能具有“鸡尾酒”效应， 展现出常规陶瓷材料不具备的优异性能。 HECs概念被提出以来已经在很多领域被广泛研究，成为陶瓷材料研究领域的热点。在TBCs与EBCs领域，研究者们对HECs也开展了大量的研究工作，取得了很多研究成果。对国内外已经报道可以用于TBCs和EBCs的新型HECs材料进行了分类总结，介绍了它们的制备方法、 晶体结构、热导率、热膨胀系数、力学性能 环境沉积物（CMAS）腐蚀行为以及HECs涂层的制备与性能，并对HECs在TBCs与EBCs中的发展前景进行了展望。
航空 2024年06月06日
纳米非晶及其在生物医学中的应用

纳米非晶及其在生物医学中的应用

摘要：晶态合金在人类发展史上占据了数千年的历史，不过近年来，非晶合金由于具有更高的强度、韧性、耐腐蚀性、耐磨性和生物兼容性在生物医学工程领域展现出更广阔的应用前景。然而，由于非晶合金处于亚稳态，热稳定性较差，而纳米结构的引入可以通过原子弛豫降低界面自由能，增强非晶材料的热稳定性，同时可以提高表面与细胞的有效接触面积，增强其生物相容性。因此，纳米结构与非晶材料的结合是解决块体非晶合金（BMG）应用局限性的一种有效方法。综述了BMG和纳米非晶（NG）的特点及其在生物医学中的应用，介绍了NG的优越性能以及主要制备方法，并将合金、BMG和NG在生物医学中的应用做了简单比较，展示了NG在生物医学一些特别领域的独特应用和光明前景。此外，就NG目前遇到的困难挑战和未来发展方向进行了展望。
医疗 2024年06月06日
车载高质量密度固态储氢材料研究进展

车载高质量密度固态储氢材料研究进展

摘要：高密度储氢是制约氢燃料电池汽车发展的技术瓶颈之一，相较于高压气态和低温液态等储氢方式，固态储氢体积储氢密度高、安全性好，发展前景良好。分析和总结了燃料电池电动汽车的应用对车载固态储氢的技术要求，包括固态储氢材料的储氢密度、吸放氢动力学、热力学、可逆性、循环寿命、成本以及安全性等；介绍了氢化镁、硼氢化物、铝氢化物、氨基化物等高密度储氢材料的储氢原理及其优缺点，综述了纳米化改性、催化剂改性、元素掺杂改性和构筑复合储氢体系等改善高密度固态储氢材料性能方法，重点评述了采用不同改进措施的氢化镁、硼氢化物、铝氢化物、氨基化物的研究进展。通过分析对比不同体系以及不同改进措施下的固态储氢材料及其性能，总结出研发采用轻质多孔框架材料并配合高效轻质催化剂的复合材料，是改善固态储氢性能的有效途径。
新能源 2024年06月06日
碳基负极材料储钾应用及机制研究进展

碳基负极材料储钾应用及机制研究进展

摘要：因钾资源储量丰富，价格低廉，且具有类似于锂的物化特性，钾离子电池（KIBs）的推广应用可解决当前锂离子电池供不应求的问题。比较钠离子而言，钾离子可在商业化石墨负极中可逆嵌脱，这对于钾离子电池的产业化发展具有重大意义。然而钾离子因尺寸较大，嵌脱行为缓慢，引起的体积膨胀剧烈，成为电极材料面临的共性问题。近年来，为寻找具有良好嵌钾能力的材料，多种类型的电极体系被开发出来，其中碳基材料因制备简单、廉价环保、稳定性好的特点，被视为最具储钾前景的关键材料。本文系统概述了几种代表性碳基负极材料（如石墨、石墨烯、硬碳、软碳）在KIBs中的研究现状，阐述了各自存在的优势与不足；重点探讨了碳基材料的储钾机制，分析了由钾离子插层、吸附、填充行为组成的3种储钾机制及对电化学性能的影响，并指出在电极表面发生的离子吸附和填充方式呈现出电容效应，更适合于高性能的可逆储钾。最后，对KIBs的下一步研究方向和应用前景进行展望。
新能源 2024年06月06日
水系锌离子电池钒基正极材料储能机制、存在的问题及其改性策略

水系锌离子电池钒基正极材料储能机制、存在的问题及其改性策略

摘要：中性或弱酸性体系下的水系锌离子电池（AZIBs）因高安全、低成本及高能量密度等特性成为近年来研究的热点。其中，备受关注的钒基化合物具有比容量高、结构灵活多样等优点在AZIBs领域展现出了广阔的市场应用前景。主要总结了钒基材料的4种反应机制并叙述了钒基正极材料在AZIBs中的研究进展， 在AZIBs中，Zn2+有着较大的离子半径，随着循环的进行Zn2+不断嵌入/脱出， 引起材料结构的变化，从而导致活性物质从导电集流体上脱落，严重影响电池的循环寿命； 钒基材料本身的导电性能较差，不利于电子的转移；钒基材料在AZIBs中的电压窗口比较窄。针对这些问题，主要从离子和分子预嵌、表面修饰和复合材料制备、缺陷设计及金属离子掺杂、自支撑电极结构设计、电解液优化等5个方面进行了总结，并对未来AZIBs钒基正极材料的研究方向进行了总结与展望。
新能源 2024年06月06日
人工智能在可再生能源材料研发领域的研究进展

人工智能在可再生能源材料研发领域的研究进展

摘要：近年来煤炭、石油、天然气等传统能源逐渐枯竭，大量化石能源的使用造成环境污染。为了降低二氧化碳的排放量，国家积极推动风、水电、氢能等可再生能源的发展，而这些能源技术的推广应用的关键是新材料的研发。目前新材料的研发主要依赖于研究者根据材料结构以及其用于某一特定体系的预期催化活性为目标进行实验优化，导致新材料研发过程缓慢。随着计算材料学的进一步发展，研究人员整合了大量关于材料结构及性能表征的材料数据库，通过比较逐步优化筛选新材料。综述了当前材料开发的设计思路以及合成方法，以人工智能（AI）为着眼点阐述了近年来基于AI方法设计、制备可再生能源材料过程中的模型与算法，并总结了AI用于材料设计方面的研究意义和发展过程，最后对AI方法用以可再生能源材料设计、制备的发展进行了展望，介绍了本课题组提出的材料优化模型，并且列举了该模型成功应用于电解水析氢以及硼氢化钠制氢的材料优化的案例。未来，AI技术在新材料的理论计算、合成设计、性能预测、材料微观结构表征分析等方面具有非常广阔应用前景。
新能源 2024年06月06日
Pd基二元合金膜应用研究进展

Pd基二元合金膜应用研究进展

摘要：Pd基合金膜对氢气具有唯一渗透性和高渗透率，在氢气生产、应用、回收、探测等领域有着广阔的应用前景。PdAg，PdCu，PdAu，PdPt，PdRu为近年来Pd基二元合金膜的研究热点，对它们的研究重心也逐渐由提高合金膜的氢渗透性能，转向了对循环稳定性、高温稳定性、抗毒化性能及膜反应转化率等综合性能的优化。其中PdAg与PdCu合金膜的技术成熟度高，已在具有商业价值的重整制氢反应器及氢气净化器中投入使用。PdAu，PdPt，PdRu合金膜在实验研究中的优异表现，也展示了其在商业应用中的巨大潜能。介绍了上述几种Pd合金膜在重整制氢、脱氢加氢反应器及氢纯化器中的最新研究进展，讨论了其在实际应用中面临的问题与挑战， 提出了不同Pd合金膜可适应的服役条件及可行的优化方案。最后对Pd合金膜开发与应用的发展趋势作了展望，指出了Pd合金膜抗毒化性能的提升仍然是未来研究的重点。
新能源 2024年06月06日
锂离子电池磷酸锰铁锂正极材料研究进展

锂离子电池磷酸锰铁锂正极材料研究进展

摘要：磷酸锰铁锂兼具LiFePO4结构稳定性好和LiMnPO4工作电压高（4.10V（vs.Li/Li+））的优点， 其能量密度相较于LiFePO4可提升15%-20%，是一种极具产业化应用前景的锂离子电池（LIBs）正极材料。然而，该材料的电化学性能受到了其离子/电子传输能力弱和晶体结构稳定性不足等问题的严重限制，难以满足产业化应用需求。总结了LiMn1-xFexPO4正极材料近年来的研究进展，从晶体结构、储锂机制、制备方法和性能提升策略等方面进行了系统阐述和深入分析。在此基础之上，对LiMn1-xFexPO正极材料的产业化发展路径进行了总结与展望，对LiMn1-xFexPO4正极材料电化学储锂机制、制备方法与性能提升策略的深入分析，可为该材料的基础研究和产业开发提供重要理论指导。
新能源 2024年06月06日
钛基金属有机框架材料光催化分解水制氢的研究进展

钛基金属有机框架材料光催化分解水制氢的研究进展

摘要：钛基金属有机框架（Ti-MOFs）因其优异的光电性质和光催化性能、化学稳定性和低毒性以及多样化的结构，被认为是光催化分解水制氢领域中最具吸引力的MOFs之一。综述了近年来Ti-MOFs及其复合材料和衍生多孔材料在光催化制氢领域的进展。通过染料敏化或选择合适的官能团和金属节点会对Ti-MOFs的光响应及光催化活性产生重要影响。为进一步提高光催化析氢性能，可引入金属离子或与其他半导体结合形成多功能复合材料。此外， 通过在合适的条件下煅烧Ti-MOFs前驱体可制备更多新颖高效的光催化剂。最后，从关键的角度讨论了Ti-MOFs及其衍生多孔材料未来在光催化分解水制氢领域的机遇和挑战。
新能源 2024年06月06日
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