碱性电解水制氢非贵金属氧化物阳极研究进展

摘要: 碱性电解水制氢是当前最清洁、高效的氢气制取技术之一,其电解过程包含析氢反应和析氧反应。其中,析氧反应为四电子参与过程,动力学缓慢、能量转换效率低,是电解水制氢技术的瓶颈环节,常需要电催化剂提高反应效率。非贵金属氧化物来源丰富、价格低廉、催化活性高,可用于驱动和催化电解水析氧反应,已受到广泛关注。按一元金属氧化物、多元金属氧化物、高熵氧化物分类,总结了非贵金属氧化物电解水阳极材料的研究现状; 概述了电解水阳极材料催化性能的优化策略; 讨论了非贵金属氧化物电解水阳极材料制备方法的原理和特点,并对非贵金属氧化物电解水阳极材料发展提出了建议与展望。

面向原子级平坦化的化学机械抛光技术:后摩尔时代的挑战与进展

摘要:随着集成电路技术步入后摩尔时代,互连层数不断增加,线宽逐渐逼近物理极限,化学机械抛光(CMP)作为实现全局平坦化的关键工艺,正朝着原子级精度、近零损伤和跨尺度协同控制的方向迅速发展。然而,这一进程面临着互连材料多样化、表界面缺陷控制难度增大及工艺指标差异化等多重严峻挑战。为应对这些挑战,本文从机理层面深入剖析了CMP 过程中化学腐蚀与机械磨削的协同作用机制,以及后清洗环节中静电排斥、络合刻蚀与lift-off 等多级物理化学机制的耦合效应。基于此,本文系统阐述了工艺参数对材料去除行为的影响规律,并进一步分析了抛光液、抛光垫等关键耗材的多组分设计策略,为实现异质材料的选择性去除与表界面缺陷抑制提供了理论依据。最终,本文总结了12 英寸CMP 装备在多区压力调控、智能监测与高效后清洗等关键模块的集成创新,并探讨了外场辅助技术在提升抛光效率与表面质量方面的应用潜力。通过上述从机理、工艺、耗材到装备的系统性梳理,旨在为突破原子级CMP 的技术瓶颈、支撑后摩尔时代集成电路制造提供清晰的理论框架与技术路径。

激光熔覆耐磨铁基合金涂层研究现状

摘要:磨损失效作为机械部件的主要失效形式之一,会造成巨大的能源消耗和材料损失。激光熔覆技术作为我国重点发展的再制造技术之一,具有修复效率高、性能优异、绿色环保的特点。综合考虑熔覆层与基体材料的热膨胀系数、熔点及润湿性等匹配性因素,铁基合金成为激光熔覆再制造的主要合金材料之一。结合国内外最新相关研究成果,从合金成分、外加强化相、激光熔覆工艺参数(激光功率、扫描速率、送粉率)等方面对激光熔覆铁基合金耐磨性能的影响进行了综述,系统讨论了合金成分、外加强化相、激光熔覆工艺参数对铁基熔覆层耐磨性能的影响机理,并介绍了铁基熔覆层的磨损失效机理。最后对激光熔覆高耐磨铁基合金涂层的未来发展方向进行了展望。

金基合金电接触材料研究进展

摘要: 金基合金具有导电性能好、 稳定性高等特性, 常用于航空发动机的电接触摩擦副领域, 但金基合金在提高强度的同时, 导电性能下降,如何提高金基合金强度的同时保持较高的导电性, 是需解决的关键问题。研究表明, 实现金基合金的高强高导主要有以下两个途径, 一是采用二次时效增加金基合金第二相析出量, 降低合金内部溶质含量, 减少电子传递的阻碍, 并阻碍位错运动; 二是采用大塑性变形促进孪晶的形成, 孪晶界在阻碍位错运动的同时, 对电子散射影响较小。基于以上两个途径, 本文进一步提出了固溶处理+二次时效+冷变形(SSC)和低温塑性变形(LTPD)的两种工艺, SSC通过促进第二相析出, 减少内部溶质含量, 并采用冷变形引入对导电性影响较小的位错, LTPD通过促进金基合金形成更多孪晶。同时对两种方法进行了文献综述, 为高强高导金基合金的研发提供有益的参考。

MXene改性防腐涂层:表界面调控及其防腐机制

摘要:针对海洋环境的金属腐蚀问题,在海工装备表面涂覆有机涂层是一种行之有效的策略。然而,有机涂层在服役过程中不可避免地会受到腐蚀介质的侵蚀,导致其性能逐渐劣化。MXene纳米片因其大比表面积、高耐渗透性和良好的界面相容性等特点,被广泛应用于提升有机涂层的防腐性能。当前,对于MXene 改性有机涂层的腐蚀防护研究主要集中在表界面设计及其防腐机制方面。在概述MXene改性有机涂层研究进展的基础上,重点探讨了影响复合涂层防腐性能的关键因素及其防护机制,最后展望了MXene改性有机复合涂层的未来发展方向。

基于相分离法的微米级微球复合材料制备综述

摘要:微球复合材料是一类由多组分物质组成、可综合多种材料性质的微米级球状复合材料。此类材料兼具体积小、多结构形态的结构特点与选择性包覆、定向运输的物质特点,已在多个领域得到广泛应用。微球复合材料的组成与结构特性与其制备方法紧密相关,用于制备微球合材料的相分离法具有相分离前驱体溶液的溶质溶剂易复合、相分离后微球易自发成形的特点。基于此方法可制备出多孔状、核壳状、洋葱状、Janus 状、多凸起状、凹坑状、纤维状、双连续状、相反转状等形貌复合微球。相分离为微球带来的复合结构赋予其更广阔的应用场景。本文综述了基于传质、传热、光固化、溶胶凝胶反应等物理、化学方法诱导相分离发生的原理,总结了基于相分离方法制备的微球复合材料的成形结构与成形机制,并分析了各相分离方法的优势与不足。

“精准化学”在药物发现中的应用

摘要:为了提高药物研发的效率, 对药物分子进行分子层面的精准设计与控制以实现药物发现的高效性、高选择性、可预测性的“精准化学”势在必行. “精准化学”方法与手段与已有的“绿色化学”的原子经济性、废物最小化等目标高度契合, 但其核心在精准性与效率. 在此, 通过展示“精准化学”在抗癌药物、靶向蛋白降解药物、抗感染药物、心血管/代谢药物、抗炎药物等药物发现的相关示例, 进一步对“精准化学”的理念进行深度剖析, 从而使“精准化学”更好地服务于药物研发过程.

机器学习原子间势分子动力学模拟在电化学储能材料研究中的应用进展

摘要: 电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求, 而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来, 基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展, 机器学习原子间势分子动力学模拟可以兼顾经典分子动力学模拟的计算效率和从头算分子动力学模拟的准确性。为了更好地呈现机器学习原子间势分子动力学模拟技术在电化学储能材料研究领域的应用进展和前景, 重点介绍了其在固体电解质、电解液、电极/电解质(液)界面等研究领域的应用, 并总结了材料领域机器学习原子间势及其分子动力学模拟所存在的挑战和机遇。

极紫外光刻用自支撑窗口材料的研究进展

摘要:目前极紫外(EUV)光刻技术已成为突破芯片性能和集成度瓶颈的核心手段,然而极紫外光与绝大多数物质的强烈相互作用对作为极紫外光刻窗口材料的自支撑薄膜提出了极高的要求。综述了国内外相关研究成果,首先回顾了极紫外光刻技术的发展历程及其对窗口材料的要求。在材料体系上,重点聚焦传统硅基、金属基材料和低维材料体系。传统材料(如硅基和金属基薄膜)已实现工程化应用,但存在力学强度受限、热稳定性不足等问题,难以满足先进EUV光刻中不断提升的功率需求。在低维材料中,石墨烯和碳纳米管具有较高的力学强度,同时凭借其原子级厚度展现出超高透射和热管理等优势,但它们也面临着氢等离子体蚀刻的挑战。进一步讨论了复合材料体系在提高氢等离子体耐受性、耐热性能和力学性能方面的研究成果。最后,分别总结了传统材料和低维材料在极紫外环境下的局限性和优势,期望为新型极紫外光刻窗口材料的原子级制造提供有价值的参考,推动半导体工艺的进一步发展与应用。