金属有机框架在电池电极中的应用

摘要:随着环境的日益恶化,能源储存领域的发展日益重要,开发和设计各种高性能电池来满足现代社会的需求已成为时代的必然趋势。然而,现有的电池电极基材已不足以实现更高性能电池的制备,金属-有机框架材料(MOFs)作为一种新型的多功能材料,因其高比表面积、高孔隙率和优异的可调控修饰性,已成为具有更高应用潜力的电极基材。本文全面综述了各种MOF在电池电极领域中的应用,深入研究讨论了MOF基电极材料的创新应用策略、挑战和未来发展前景,强调了它们在提高电极材料性能方面的巨大潜力,旨在为MOF基材的可持续发展铺平道路。

耐久型超滑表面的研究进展

摘要:超滑表面(SLIPS)因其独特的疏液性,被广泛应用于防污防腐、防除冰及液滴操控等领域。然而,这类表面在遭受外界机械磨损后,往往易于导致润滑剂流失,进而削弱乃至完全丧失其疏液特性。鉴于此,本文首先从超滑表面设计的三大原理出发,阐明了其在超滑表面设计过程中所发挥的指导作用,并梳理了制备耐久型超滑表面所需的五大关键条件。其次,通过整合国内外研究进展,凝练出三种提升超滑表面耐久性的策略:优化粗糙结构以增强机械稳定性,利用共价接枝技术锚定润滑剂以确保长效润滑,以及建立润滑剂补充机制以维持润滑层持久性,并对其各自的优势和局限性进行了简要评述。最后,基于上述策略的应用瓶颈,指出了当前超滑表面在耐久性提升方面所面临的关键挑战,并据此展望了其未来研究方向,包括优化纳米粗糙基底的设计、拓展聚合物分子刷的功能化设计、开发绿色环保型润滑剂以及从多维度综合提升超滑表面耐久性等,以期为超滑表面的深入研究与应用提供新的思路与途径。

铝合金轮毂制造技术及性能测试发展现状

摘要: 随着现代汽车节能减排要求的不断提升以及安全环保法规的日益完善, 对轻型汽车的各项要求也更加严格。铝合金轮毂因其较低的质量和优异的强度而备受青睐, 在现代汽车工业中应用广泛。与铸造工艺相比, 锻造-旋压复合工艺结合了锻造工艺和旋压工艺的优点, 综合发挥两种工艺的优势, 克服各自局限性, 可用于制造高性能、复杂形状、轻量化的轮毂。从成形机理出发, 阐述了铝合金轮毂的成形制造技术, 重点分析汽车铝合金轮毂锻造-旋压复合工艺, 介绍了铝合金轮毂性能测试方法, 包括径向疲劳试验、弯曲疲劳试验和冲击试验等, 并对目前研究中所存在的问题进行了说明, 对未来发展方向进行了展望。

核酸信息材料研究进展

摘要:与传统的硬盘或磁带存储相比,DNA存储具有极高的存储密度和长期稳定性。通过将数字数据编码为DNA序列,利用合成和测序技术,可以将海量数据进行低成本、低能耗地存储及恢复。随着技术的不断进步,基于核酸信息材料的数据存储有潜力成为一种高效的数据存储解决方案,尤其适用于海量数据存储和长期数据存储。尽管DNA存储潜力巨大,但其大规模应用仍受限于合成成本及测序效率等瓶颈。本文综述了基于核酸信息材料的数据存储技术,探讨了利用核酸分子作为数据存储介质的最新研究进展,并提出了核酸存储在未来的研究方向和发展趋势。

面向冷能高效利用的管道关键技术与挑战

摘要:在“碳达峰、碳中和”战略背景下,冷能作为一种新型绿色能源得到广泛关注和重视。一系列新型冷能利用技术应运而生。然而,目前冷能产业面临利用率低、顶层规划缺乏、关键技术创新不足、规模化应用受限等难题。文章对冷能综合高效利用、低温材料、管道设备等关键技术进行总结与展望。管道系统作为冷能产业的重要基础设施,通过分析其工作状态、潜在风险与失效形式、关键技术等,明确冷能产业管道技术面临的挑战和冷能利用管道技术的发展趋势,提出面向冷能高效利用及其管道发展建议,以期为冷能产业高质量发展、高效稳定运行、安全保障和节能减排提供强力支撑。

β相氧化镓p型导电研究进展

摘要:β相氧化镓(β-Ga2 O3 )具有超宽带隙、高击穿电场和容易制备等优势,是功率器件的理想半导体材料。但由于β-Ga2 O3价带顶能级位置低、能带色散关系平坦,其p型掺杂目前仍具有挑战性,限制了p-n结及双极性晶体管的开发。利用尺寸效应、缺陷调控、非平衡动力学及固溶提升价带顶能级等方案是目前实现β-Ga2 O3 p型掺杂的主要策略。对于β-Ga2 O3 p-n同质结和异质结,提高晶体质量、减少界面缺陷态是优化器件性能的关键问题。本文针对β-Ga2 O3的p 型导电问题,系统阐述了β-Ga2 O3 电子结构,实验表征及理论计算掺杂能级方法,p型掺杂困难原因,以及改进p型掺杂的突破性研究进展。最后简单介绍了β-Ga2 O3 p-n同质结和异质结器件的相关工作。利用复合缺陷调控、非平衡动力学、固溶等方案,以及不同方案的协同实现体相β-Ga2 O3 的p型掺杂仍需要深入探索,p-n同质及异质结的器件性能需要进一步优化。

冷喷涂固态增材制造技术:演变、现状与机遇挑战

摘要:增材制造技术是一种典型的颠覆性制造技术,通过“自下而上”的材料累加成形方式,可实现传统制造方法难以完成的复杂结构。冷喷涂固态增材制造技术,因其独特的固态金属粉末高速碰撞沉积特性,展现出显著的技术优势和应用潜力。本文系统阐述了冷喷涂固态增材制造技术的概念、发展历史、技术优势及挑战,并重点分析了此技术在受损零部件修复与再制造等领域的典型应用。研究表明,冷喷涂固态增材制造技术具备沉积效率高、结合强度高、涂层致密性好等优点,尤其在高强高塑性沉积体制备和复杂构件修复方面展现出独特优势。然而,该技术也面临沉积体塑韧性不足、薄壁构件易变形开裂及喷嘴寿命短等挑战。本文总结了冷喷涂固态增材制造技术的研究进展,指出了未来发展方向,为推动该技术在航空航天、汽车制造等领域的广泛应用提供了理论参考和实践指导。

聚氧化乙烯降解行为的研究进展

摘要:聚氧化乙烯(PEO) 是一种水溶性高分子,具有增稠、缓释、润滑、分散、保水等性能,被广泛应用于食品、医药、化工、能源电池等领域。然而,由于PEO 分子链上醚氧键的键能较低,在加工和使用过程中易受外部因素的影响,导致键断裂,进而引发PEO 分子量的下降,严重限制了PEO 的加工条件以及最终产品的性能与使用寿命。本文基于目前对于PEO 材料的性能要求,综述了近年国内外对于PEO 降解的研究进展,重点介绍了目前PEO 在热、辐照、机械应力和超声条件下的降解行为与机理。此外,还介绍了预防PEO 降解的措施,结合案例讨论了各种措施的预防降解机制并对相关领域未来的发展方向进行了展望,为PEO 的生产和加工提供了有益的参考。

界面聚合与薄层复合膜:历史、现状与反思

摘要:两种高反应活性的单体分别溶于互不相溶的2 种溶剂中,进而在两相界面上进行的聚合反应被定义为界面聚合。广义的界面聚合可以发生在气-液、液-液和液-固两相界面上,其中油-水界面上的三甲苯酰氯/二元胺反应已发展成为一种经典且十分重要的反渗透膜和纳滤膜材料制备方法,所生产的聚酰胺薄层复合膜被广泛应用于海水淡化、化工分离、药物提纯、芯片制造以及自来水提标深度处理等众多领域,成为现代水处理与工业分离不可或缺的关键材料。近年来,有关界面聚合薄层复合膜的论文如雨后春笋般地大量涌现,体现了这一领域的蓬勃发展。我们回顾了界面聚合技术及其在薄层复合膜应用的发展历史,梳理这一过程中的重要里程碑,以期为青年学子勾勒出这一领域的发展脉络。同时,还简要总结了该领域的最新动态与前沿发展趋势,分享我们对界面聚合技术和薄层复合分离膜材料未来发展方向的见解与思考。