大尺寸CsPbBr3晶体的熔体法生长研究进展

摘要:由于出色的高能射线解析能力和优秀的环境适应性,全无机卤化物CsPbBr3吸引了众多研究者的关注。然而由于结构相变和热应力的存在,大尺寸CsPbBr3晶体生长过程中容易产生应力,从而导致晶体表面出现裂纹、亚晶界或孪晶等缺陷,严重影响其性能。目前大尺寸高质量CsPbBr3晶体仍然无法通过有效的手段进行批量化生产,因此开展大尺寸CsPbBr3晶体的生长与性能研究具有重大理论意义和实际价值。本文简要综述了CsPbBr3晶体的基本性质、制备方法及研究进展,主要讨论了垂直布里奇曼法生长CsPbBr3晶体的影响因素,并对高质量CsPbBr3晶体的生长提出了新的思路。

游动微纳机器人的发展趋势及挑战

摘要:游动微纳机器人作为微执行器的重要分支,凭借尺寸小、推重比大、可控性好等特性,能够深入传统机器人无法到达的狭小空间,为生物医学、环境监测、纳米工程等领域带来变革性思路。近年来,随着材料科学、纳米技术和生物技术的不断发展,游动微纳机器人的研究取得了显著进展。然而,游动微纳机器人的研究和应用仍面临着复杂环境中的高效运动和控制、生物相容性和可降解性,以及临床应用等诸多挑战。因此,文章综述了游动微纳机器人在驱动方法、设计与制造、控制方法及应用的进展,分析了发展趋势,并提出未来的发展建议,以期为相关领域学者提供参考和借鉴,推动游动微纳机器人技术的进一步发展和应用。

共价有机框架作为质子导体的研究进展

摘要:共价有机框架(covalent organic frameworks, COFs)凭借其结构可设计性、高比表面积和优异的化学稳定性, 近年来在质子导体领域引起广泛关注. 本综述概述了COFs 在本征与非本征质子源体系中的质子传输机制、材料设计策略及相关研究进展, 阐明了Grotthuss 机制与Vehicle 机制的定义和判定标准. 将电化学阻抗谱、固体核磁、红外光谱等实验手段与密度泛函理论、分子动力学和从头算分子动力学模拟结合, 解析了COFs 的微观质子传输机制及其与结构的构效关系. 最后, 本综述分析了COF 质子导体在能源领域的应用前景, 并简要探讨了其结构设计、实验表征和理论模拟的发展方向.

多孔液体的最新进展: 合成、表征与应用

摘要:多孔液体(porous liquids, PLs)是一类兼具永久孔隙结构和流动性特征的新兴功能材料, 因其独特的物理化学性质在基础研究与技术应用中备受关注. 尽管近年来其应用研究已取得显著进展, 但系统性综述的缺乏阻碍了对该领域发展脉络的全面认知. 本文从合成策略出发, 系统梳理了多孔液体的构筑方法学, 详细阐释了孔隙率、流体性质及稳定性的表征方法体系, 并基于跨学科视角对催化转化、燃油脱硫、生物医药、电化学储能、摩擦学及阻燃材料等关键领域的应用进展进行批判性评述. 最后, 通过整合多孔液体的结构-性能关系, 提出未来研究应聚焦于理性设计其拓扑结构、优化表界面特性, 并探索其流动行为与异质体系协同作用机制, 从而拓展其在智能响应材料及绿色工程中的潜在应用场景.

镁基合金微弧氧化热控涂层的研究进展

摘要:镁基合金因质轻、高比强度、优良的阻尼和加工性能等特点,在航空航天等多个领域应用广泛。热控涂层是航天器热设计常用的一种被动热控制技术。选用合适的热控涂层,能使航天器某些部位处于期望的温度范围内,这对于航天器正常在轨运行具有重要的作用。而微弧氧化(MAO)技术可在镁合金表面原位生长结合力强的陶瓷膜,对镁基合金进行有效防护的同时,还可通过改变实验参数对涂层的热控性能进行调控,使其温度处在一个适宜的范围。目前,镁基合金热控涂层存在热控效率低、耐太空辐照性能差、耐蚀性和热震性能差等问题,围绕提升镁基合金热控涂层性能,简单介绍其热控机理,并从实验参数和色度性质两方面对热控性能的影响进行了综述。反应时间作为关键实验参数,通过改变氧化涂层的厚度、粗糙度及孔洞数量等表面结构影响其热控性能。氧化过程中,占空比、电源频率和电流密度等电参数,通过改变能量供给状况,显著改变涂层的表面形貌与微观结构,进而调控其吸收率、发射率及抗紫外辐照等性能。此外,在电解液中添加不同的着色盐可以改变氧化涂层的色度值,进而影响其吸收率、发射率、耐腐蚀及抗热震等性能。这些实验参数对热控涂层各方面性能影响的研究,对研制综合性能更好、应用更广的微弧氧化热控涂层具有重要的指导意义。

智能活体材料的设计、集成及应用

摘要:智能活体材料是材料科学与合成生物学深度交叉融合的创新领域,通过将工程化生命系统与非生命组分有机结合,赋予材料自我修复、环境响应及自适应等类生命特性。其核心目标是利用人工基因线路对微生物进行编程,从而实现自组织活体材料的智能调控,或结合半导体、水凝胶等人工材料构建杂合活体材料体系,突破天然生物系统的功能局限。目前智能活体材料在智能传感、精准医疗、环境修复、能源转化及智能建筑等领域展现出广阔应用前景,其发展将推动多学科交叉融合。该领域还需要在生物合成与生物集成、自我修复与自我再生、环境响应性与多细胞系统三个方面进行加强,提升智能化程度,为可持续发展与材料的产业变革提供新范式。

锰基锂离子电池材料界面调控策略的研究进展与挑战

摘要:锰基锂离子电池材料因其资源丰富和成本优势,成为实现规模化储能应用的关键候选体系。锰基锂离子电池材料的发展历经三个阶段:早期研究聚焦于材料本征缺陷的识别,如尖晶石结构的Jahn-Teller畸变、层状材料的氧流失问题,揭示了锰溶解和相变引发的循环衰减机制。当前研究重心转向界面工程策略,通过表面包覆、离子掺杂及异质结构设计等多重手段协同优化电极/电解质界面稳定性,显著提升了材料在高电压下的结构完整性。近期趋势表明,先进原位表征技术与理论计算的结合,正推动界面动态演变机制的深入解析。但仍存在关键挑战:全固态电池中界面阻抗的调控尚未突破,极端工况(高温/高倍率)下的长效稳定性不足,以及缺乏普适性的界面设计理论模型。未来的研究可致力于开发仿生自适应界面层以应对复杂电化学环境,融合机器学习优化多尺度界面设计,并探索高兼容性固态电解质体系,从而推动锰基材料在下一代高安全、高能量密度储能系统中的实际应用。

超宽带隙氧化镓功率器件热管理的研究进展

摘要:氧化镓的低热导率是其功率器件发展的最大瓶颈,使其在高功率密度下产热时面临高效散热的巨大挑战。因此,开发全新的热管理和封装技术迫在眉睫。通过材料、器件和封装多层面的热管理来缓解自热引发的性能与可靠性问题成为关键。本文综述了超宽带隙(UWBG)氧化镓(β-Ga2 O3)功率器件的热管理,针对相关挑战、潜在解决方案和研究机遇提出了观点。论文首先介绍了超宽带隙氧化镓的特性及其在电子器件领域的重要性,详细阐述了热管理在氧化镓器件中的关键意义。随后,从不同的热管理技术方面,包括衬底相关技术和结侧热管理技术等进行深入探讨,并分析了热管理对氧化镓器件电学性能的影响。最后,对氧化镓器件热管理的未来发展趋势进行展望,提出了“材料-器件-封装”电热协同设计、近结异质集成和新型外部封装等多维度的热管理策略,旨在唤起相关研究,加快超宽带隙氧化镓功率器件的开发和产业化进程。

金属增材制造的前沿技术创新与应用

摘要:回顾了2024年金属增材制造的最新研究进展与热点应用,涵盖了新材料开发与应用、制造工艺的新突破、自动化与智能化的提升、软件开发的新进展、重点行业的最新应用以及行业标准与政策新动态等方面。随着新型金属合金材料的不断出现,金属增材制造在航空航天、汽车、医疗等行业得到了广泛应用。制造工艺的创新和智能化技术的结合显著提升了生产效率和质量控制。尽管面临材料成本高、生产效率低等挑战,金属增材制造在技术、标准和市场的不断发展中展现出广阔的前景,尤其在智能制造、绿色制造和个性化定制领域具有巨大潜力,未来有望实现更广泛的应用。