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激光诱导石墨烯的制备、改性与应用

激光诱导石墨烯的制备、改性与应用

摘要：激光诱导石墨烯(Laser induced graphene，LIG) 是一种新型的石墨烯制备技术，该工艺是通过高能束辐照含碳基底实现三维网络结构石墨烯的快速生成。与传统的石墨烯制备工艺相比，LIG 制备技术具有快速制备、可图案化、环境友好、微观形貌可控和成分可控等特点，因此受到了广泛的关注。本文总结了LIG近年的研究进展，包括前驱体的成分调控、光源的选择和LIG 的微结构控制。同时也探究了近年来LIG 的原位和非原位的修饰改性方法，阐述了LIG 在柔性储能电极和传感器领域的应用，并对LIG 在集能源、传感和检测一体化设备方向的发展进行展望。
新材料 2024年10月30日
过渡金属磷化物基材料在电催化析氢中的改性策略：现状及展望

过渡金属磷化物基材料在电催化析氢中的改性策略：现状及展望

摘要：氢能作为一种零碳燃料，被认为是替代化石能源的理想能源。电催化析氢(HER) 是一种绿色环保技术，可以裂解水分子制备氢气。因此开发低廉高效且稳定性好的非贵金属催化剂对于解决能源危机和可持续发展尤为重要。过渡金属磷化物(TMPs) 具有良好的导电性、多变的化学组成、丰富的储量和稳定的理化性质，是HER 反应重要的催化剂之一。本文首先介绍了HER 反应机制及TMPs 的结构特点，然后总结了TMPs 的合成方法包括液相合成法和气-固合成法等，接着重点分析了现有TMPs 的改性策略如形貌调控、缺陷调控、元素掺杂和界面复合，最后对未来TMPs 的发展方向提出了展望。
新能源 2024年10月30日
国内外高速铁路车轴技术发展现状与展望

国内外高速铁路车轴技术发展现状与展望

摘要：高速铁路车轴是高铁列车的关键部件之一，其性能直接关系到列车的运行安全，世界上主要的铁路发达国家都建立了比较完善的车轴设计校核、材料工艺及生产制造体系。主要对国内外高速铁路车轴技术发展现状进行了分析总结，并对今后技术发展方向进行了展望，以便为车轴研发制造和检修运用提供理论依据和技术参考。
机车 2024年10月30日
增材制造钛基复合材料体系与组织结构设计

增材制造钛基复合材料体系与组织结构设计

摘要：增材制造技术作为一种样件快速成型制备技术，为基于成分调控与结构设计的高性能钛基复合材料的开发带来了机遇。本文介绍了增材制造钛基复合材料研究与应用的最新进展，分析了能量密度、打印路径及冷速控制等对材料显微组织与力学性能的影响。在此基础上，介绍了以陶瓷、金属间化合物及稀土元素为主的增材制造钛基复合材料成分调控策略。其中，以TiB、TiC 为代表的陶瓷增强相及Ti-Cu 体系的金属间化合物为目前钛基复合材料中广泛使用的增强体；以La、Ce 和Nd 为主的稀土元素则可有效解决氧偏聚问题并显著细化晶粒。进而以网状结构和层状结构为例介绍了增材制造钛基复合材料结构设计研究进展。其中，网状结构多通过Ti 与B 和C 元素的原位反应生成增强相，并通过控制凝固过程实现对增强相非均匀分布的调控；层状结构则多通过交替打印多种粉体获得。网状、层状结构设计对钛基复合材料强韧化有着积极的作用。本文最后通过对研究现状和未来研究趋势的简要分析与展望，为增材制造高性能钛基复合材料的设计与制备提供一定参考。
复合 2024年10月30日
陶瓷3D打印技术研究进展

陶瓷3D打印技术研究进展

摘要: 3D 打印技术因具有加工精度高、成本低、操作简易、制造灵动等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗、武器等领域。将3D 打印技术与陶瓷成型制造相结合，可以解决很多使用传统陶瓷制造技术带来的问题。3D 打印技术主要有喷墨打印技术、浆料直写成型技术、光固化成型技术、陶瓷熔融沉积成型技术、激光选区烧结成型技术。本文概述了各3D 打印技术的特点及其研究进展，阐述了光固化成型技术中的陶瓷浆料制备、后处理工艺，讨论了有限元数值模拟在3D 陶瓷打印技术领域的应用，分析了氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、陶瓷前驱体、磷酸三钙陶瓷的特性及其应用现状，最后总结了陶瓷3D 打印技术目前存在的问题以及未来发展的潜力。
无机 2024年10月30日
二氧化碳矿化养护水泥基材料研究进展

二氧化碳矿化养护水泥基材料研究进展

摘要: 为了减缓建筑行业生产过程中CO2排放对全球气候变化的影响，建筑行业提出了CO2矿化封存技术，即利用CO2与水泥基材料中的水泥熟料以及水泥水化产物等反应生成以方解石为主的碳酸钙( CaCO3) 沉淀和无定形高聚合度硅胶( SiO2·nH2O)。CO2矿化养护水泥基材料在实现永久封存利用CO2的同时，因其矿化产物具有较好的稳定性、填充效应和成核效应，矿化养护后的水泥基材料力学强度得以提升，耐久性得到改善，相比其他养护方法，短时间内可以获得具有高性能的水泥基材料。本文总结了现阶段CO2矿化养护水泥基材料的最新研究进展，从反应机理和影响因素两方面进行了介绍，详细分析了预养护、相对湿度、水胶比、CO2浓度、养护压力和温度等养护条件对水泥基材料CO2矿化养护后性能、固碳率以及矿化程度的影响，并对CO2矿化技术在水泥基材料中未来的发展和研究方向进行了展望。
建筑 2024年10月29日
DNA水凝胶的构建及柔性电子应用

DNA水凝胶的构建及柔性电子应用

摘要：水凝胶材料能有效提升柔性电子器件与人体组织的相容性，在智能穿戴、健康监测和人机接口等研究领域展现了巨大的应用潜力. 然而，传统的水凝胶材料难以在器件界面进行原位无损的结构调控，同时也缺乏对多类型生化刺激的识别响应能力，这制约了水凝胶柔性电子器件的高性能构筑和多功能应用. DNA水凝胶制备工艺温和，结构精确可控且具有丰富的生化识别响应性，是柔性电子器件功能化的理想材料之一. 本文着重介绍了DNA水凝胶的材料特性及其柔性电子器件应用的研究进展. 首先介绍了纯DNA水凝胶和杂化DNA水凝胶的制备方法，以及面向多类型功能界面的构筑策略. 通过对DNA水凝胶力学特性、识别响应性和生物相容性的深入分析，展示了其在器件功能调控和生物医学应用方面的重要价值. 其次，详细探讨了DNA水凝胶功能化的柔性电子器件在传感、储能和显示等方面的研究进展，展现了其在人体健康监测和智能穿戴领域的应用前景. 最后，对DNA水凝胶在柔性生物电子领域的未来发展进行了展望.
光电 2024年10月29日
高密度超长碳纳米管的可控制备：进展与展望

高密度超长碳纳米管的可控制备：进展与展望

摘要： 碳纳米管因其优异的力学、电学、热学和光学性能，在碳基集成电路、超强超韧纤维、机械储能、柔性可穿戴设备等众多尖端领域拥有广阔的应用前景。碳纳米管的单体结构和微观形貌（如长度、取向度、缺陷浓度、洁净程度等） 对其基础物理性质有显著的影响。在各类碳纳米管中，只有具有宏观长度、低缺陷浓度和高取向度的超长碳纳米管才能充分体现和发挥其本征的性能优势并满足很多尖端领域对其结构和性能的严格要求。实现超长碳纳米管实际应用的关键在于实现其大规模制备，然而其目前的产率远远无法满足应用需求，因而其在高密度、高产率制备方面依然面临很多挑战。深入讨论了超长碳纳米管的生长机理，分析了超长碳纳米管产率低的原因，系统总结了高密度超长碳纳米管的制备方法，并介绍了目前在超长碳纳米管实际应用方面的最新进展。另外，还总结了超长碳纳米管制备领域所面临的科学和技术挑战，并对未来的发展方向进行了深入的讨论。
新材料 2024年10月29日
二维MXene材料在太阳能电池和金属离子电池中的研究进展

二维MXene材料在太阳能电池和金属离子电池中的研究进展

摘要： MXene是一种新型二维材料，具有导电性髙、表面官能团丰富、层间距和能带结构可调等特点，从而在新能源器件中拥有重要的研究价值。综述了MXene在太阳能电池和金属离子电池中应用的相关进展。在太阳能电池中，基于MXene高电导率、高透明度和功函数灵活可调的特点，讨论了其在电极和载流子传输层中的相关应用研究，并对MXene功函数调整的策略进行了总结。在金属离子电池中，基于MXene独特的二维层状结构、优异的力学性能和良好的导电性，讨论了MXene作为负极材料以及与碳纳米材料、金属氧化物和硅组成的复合材料对电化学性能的提升作用，并对MXene在正极材料、集流体以及隔膜中应用也进行了介绍。最后对MXene的下一步发展进行了展望。
新能源 2024年10月29日
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