非晶合金深冷循环处理研究进展

摘要:非晶合金具有高强度、高硬度、大弹性极限等优异性能,是一种很有应用前景的先进金属材料,但较差的室温塑性严重制约其广泛应用。深冷循环处理作为一种简单有效的非晶合金室温塑韧性改善方法,受到学者们广泛关注。本文主要综述了非晶合金深冷循环处理相关研究成果,总结了不同深冷循环处理参数和样品因素对于非晶合金深冷循环处理效果的影响,并对非晶合金深冷循环处理技术的发展进行了展望。

纳米纤维素在功能纳米材料中的应用进展

摘要:纳米纤维素分为纤维素纳米纤维(CNF)、纤维素纳米晶体(CNC)、细菌纳米纤维素(BNC)。CNF主要由机械法和2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)介导氧化法制备,呈微纤丝状。CNC主要由酸水解法制备,呈棒状或针状颗粒。BNC由细菌合成,呈纳米纤维网络状。文中综述了纳米纤维素在凝胶、仿生复合材料、导电材料、电极材料、导热材料、电磁屏蔽材料、压电材料及传感器材料领域的应用现状,并对其功能纳米材料未来发展的方向进行了展望。

增材制造技术制备高熵合金的研究现状及展望

摘要:高熵合金是近年来发现的一种新型合金,因其独特的设计理念、组织结构以及优异的性能,短短数年内获得了大量科研工作者的关注。由于高熵合金高成本的特点,采用传统制备工艺制备高熵合金结构件造成了一定浪费,尤其是在高精密复杂零部件方面。而增材制造是根据零件的三维数据直接制造出实体零件的技术,能够在很大程度上解决高熵合金在复杂零部件方面制备浪费的问题。同时,增材制造技术具有精确制造、快速凝固的特点,比传统制备工艺更能够保证合金的组织均匀性,也更有利于合金的组织细化,可以进一步发挥高熵合金性能的潜力。然而,高熵合金和增材制造都属于发展时间较短的新型研究方向,针对增材制造高熵合金的研究也尚处于起步阶段。本文介绍了高熵合金最常使用的几种增材制造技术,重点阐述了用增材制造技术制备的高熵合金的组织演变规律、力学性能、耐腐蚀性这几方面的研究进展,并对高熵合金复合材料的研究现状进行了归纳,同时对增材制造高熵合金的进展及优缺点进行了总结,并对增材制造技术制备高熵合金的研究提供了一些思路。

新型石墨烯基LED器件:从生长机理到器件特性

摘要:III族氮化物因具有禁带宽度大、击穿电压高、电子饱和漂移速度大、稳定性高等优异特性而广泛应用在发光二极管(LED)、激光器以及高频器件中。目前III族氮化物薄膜通常是异质外延生长在蓝宝石衬底表面,但是由于蓝宝石与III族氮化物之间存在较大的晶格失配与热失配,使得外延生长的III族氮化物内部存在较大的应力与较高的位错密度,严重影响了器件性能;与此同时,蓝宝石衬底热导率差,限制了其在大功率器件方面的应用。近年来研究发现,石墨烯作为外延生长缓冲层,能够有效解决蓝宝石衬底与外延III族氮化物薄膜之间由于晶格失配和热失配导致的高应力与高位错密度等问题,进而获得了高品质薄膜,并提升了器件的性能。本文综述了石墨烯/蓝宝石衬底上III族氮化物生长与LED器件构筑的研究现状,着重介绍了本课题组提出的一种新型外延衬底—石墨烯/蓝宝石衬底的特点,阐明了III族氮化物在该新型衬底上的生长机理,总结了其对III族氮化物质量提升的作用,并对其发展前景进行了展望。

碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料研究进展

摘要: 超高温陶瓷(UHTCs) 因在高超声速飞行器热防护领域的巨大应用前景而备受关注,而脆性大、烧结成型困难是制约UHTCs广泛应用的实质问题。将碳纤维与UHTCs复合获得碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料(Cf/UHTCs)是克服这一问题的可靠方案。近10年来,我国在Cf/UHTCs工程应用方面获得了重大突破,取得了一系列具有世界先进水平的应用成果。然而,由于Cf/UHTCs制备过程复杂,服役环境苛刻(>2000℃,>5Ma气流冲刷) ,在结构演化、性能机理等方面仍存在一些关键科学问题亟需明确。综述了Cf/UHTCs在基体改性、氧化烧蚀机理、高温力学行为等方面的研究进展,并结合本团队的研究工作对Cf /UHTCs 的研究趋势进行了总结和展望,旨在为进一步推动Cf/UHTCs的研究和发展提供参考。

SiC纳米线研究进展及其应用现状

摘要: 随着SiC纳米线制备技术的日益成熟,其在场发射、光催化、电学和光学材料领域有着广阔的应用前景和发展潜力,也可作为多种结构材料增强体广泛应用于航空航天、核、制动系统等多种工业领域。综述了SiC纳米线的性能及其多种制备方法的研究现状,详细介绍了SiC纳米线作为增强材料应用于陶瓷材料、C基复合材料及SiC基复合材料中的研究进展,讨论了SiC纳米线的作用机制,并展望了其未来发展方向。

铁性智能材料的研究现状和发展趋势

摘要: 铁性智能材料是具有感知温度、力、电、磁等外界环境并产生驱动效应的一类重要功能材料,主要包括形状记忆、磁致伸缩和压电3 大类材料。由于历史原因,形状记忆、磁致伸缩和压电等3类铁性智能材料却被分散在马氏体、铁磁和铁电等几个不同领域独立研究,只能借助各自领域的有限思路进行材料研发,虽取得不少成果但逐渐遭遇到原理性瓶颈。近年来,国际上出现了将3 类铁性智能材料作为一个统一体进行研究的新趋势,文章将结合现代产业和国防技术对形状记忆材料、磁致伸缩材料和压电材料的要求以及遭遇到的瓶颈问题,对铁性智能材料研究现状和发展趋势进行综述,并由此可望提供高性能铁性智能材料的物理新机制。

石墨烯纤维的制备与应用

摘要:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式结合形成的单原子层厚度的二维纳米碳材料,具有优异的力学、电学、热学、磁学等性能,是当前研究的热点和焦点。石墨烯纤维是石墨烯纳米片层在一维受限空间的组装体,使得石墨烯在纳米尺度的优异性能遗传到宏观尺度,极大地拓展了石墨烯的应用领域。自2011 年首次制备获得石墨烯纤维以来,至今为止已经开发了以湿法纺丝为代表的多种制备方法,并且石墨烯纤维已经在能量转换、能量存储、传感响应等领域取得了一系列应用。归纳整理了石墨烯纤维的制备方法和应用,同时总结了石墨烯纤维目前存在的问题以及未来发展的展望。

超高导电铜基材料的研究现状与展望

摘要: 超高导电铜是指导电性能优于国际退火铜标准的一类铜材料,其在机械、电子和电力等领域具有广阔的应用前景。综述了超高导电铜的研究现状,介绍了纯铜、铜合金和铜基复合材料3类超高导电铜体系,其中,最有望实现大规格超高导电铜的材料体系是在铜基体中加入碳纳米管或石墨烯等碳纳米材料。随后,指出了现阶段超高导电铜基复合材料制备存在的3个关键问题: 良好的电学接触界面、优化复合材料的构型和实现碳纳米材料良好的结构/本征性能与均匀分散的协同。基于这3个关键问题,介绍了铸造、电解共沉积、化学气相沉积法、粉末冶金法等一系列有望制备超高导电铜基复合材料的方法,并总结了其优缺点。最后,对超高导电铜未来发展趋势进行了展望。

金属材料的石墨烯强韧化

摘要: 石墨烯材料以其优异的本征力学性能,被认为是新一代金属基复合材料中理想的增强体。特别是,由于调控石墨烯内禀缺陷的种类和含量可以较为简便地实现对其本征力学性能的精确“剪裁”,使得石墨烯增强金属基复合材料具有广阔的发展空间。综述了近年来石墨烯增强金属基复合材料制备工艺与结构-性能关系的研究进展,并聚焦于石墨烯/金属之间界面的结构与性能。这不仅是因为在复合材料使役时,外加载荷是通过复合界面传递到石墨烯增强体的( 即“承载效应”) ,也因为随着石墨烯的加入,在复合材料变形过程中石墨烯和金属基体内的位错发生复杂的相互作用,改变或影响了基体的变形机制,导致了额外的强韧化效果。最后,展望了石墨烯增强金属基复合材料的发展趋势,指出需要发展可放大的制备工艺,并深入研究实际使役条件下复合材料的力学行为和性能响应机制。