高耐候长波红外增透保护薄膜研究进展

摘要:高质量红外探测与传感系统在军事和社会生活中需求迫切。为改善长波红外光学窗口基材的光学与机械性能,提高长波红外系统的探测精度和环境耐候性,光学窗口表面增透保护薄膜的设计制备技术逐渐成为了红外技术领域的研究热点之一。本文基于近年来红外增透膜与增透保护膜的研究进展,概述了常用长波红外窗口镀膜基材和膜层材料特性,系统介绍了国内外针对长波范围的红外光学窗口表面增透保护薄膜的研究进展,归纳了膜层结构的设计方法及常用的制备手段,并展望了高质量长波红外增透保护薄膜设计制备领域的未来发展。

树脂基复合材料在卫星结构中的应用研究

摘要:本文系统综述了树脂基复合材料在卫星结构中的应用情况。首先,阐述了复合材料凭借高比强度、比刚度、可设计性及优异的空间环境适应性在解决卫星“减重增载”矛盾中的核心价值。继而,分析了碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维等增强体,环氧树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂和热塑性树脂等基体的性能特点,及其在卫星主承力结构、热防护系统、高精度部件和电子功能组件中的应用。随后,探讨了桁架框架、蜂窝夹层、工字梁、波纹壳/承力筒为代表的典型复合材料结构形式。最后,指出了在材料环境适应性、设计仿真精度、制造工艺控制与成本方面面临的挑战,并对树脂基复合材料在卫星结构中的应用趋势进行了展望。

低成本钛合金研究现状及未来发展趋势

摘要:钛合金因其高比强度、优异韧性、耐腐蚀,广泛地应用于航空航天、兵器、海洋工程和医疗领域。然而,其较高的生产成本严重制约了其推广。本文综述了低成本钛合金的研究现状与未来发展趋势,重点分析传统设计方案与新兴技术路径。在传统方案中,通过使用廉价元素(如Fe、Cr、O、N)替代高成本元素(如Mo、V),并优化熔炼方式及加工路径,显著降低了合金成本。在新兴技术方面,高通量扩散技术、机器学习以及相变诱发高塑性机制/孪生诱发高塑性机制等为快速开发高性能、可短流程制备的低成本钛合金提供了重要理论基础;同时,近净成形技术凭借高材料利用率和短流程,成为成本控制的关键手段。未来,通过引入相变诱发高塑性机制/孪生诱发高塑性机制设计钛合金、辅以先进设计制备技术,并优化间隙元素(如O、N)的添加策略,有望显著降低钛合金的生产成本,推动其在汽车轻量化、军用装甲等领域的规模化应用,促进钛合金在多领域的广泛普及。

航空发动机轴承概念设计主要影响因子分析

摘要:轴承作为航空发动机的重要零部件,在苛刻工作环境下常面临着失效的风险。介绍了典型结构航空发动机主轴轴承、附件传动齿轮箱轴承、减速器齿轮箱轴承的工作特点,重点分析了轴承设计时应满足的耐停车高温、润滑油中断运转能力、良好工艺性、先进的质量保证体系等要求,并进一步总结了轴承类型、材料、特殊结构、保持架类型、表面处理、润滑等概念设计主要影响因子,同时给出了相应的设计方法。

二类超晶格长波红外探测器研究进展

摘要:从理论基础、材料生长和芯片工艺三个方面,系统介绍二类超晶格(T2SL)长波红外探测器的设计与制备。在理论设计层面,人工智能(AI)技术通过构建高质量多模态数据库,实现对超晶格器件结构光电特性的高效预测,并开发融合物理先验的机器学习模型,在多目标约束下优化超晶格结构,从而显著加速了从材料设计到芯片制备的技术迭代。此外,重点探讨了传统仿真技术与AI 技术设计超晶格器件结构及预测光电特性的对比分析,并综述了国内外在单势垒、双势垒及量子级联三类典型T2SL 长波红外探测器方面的研究进展。最后,总结了全球主要企业在T2SL 探测器产业化方面取得的突破。该工作揭示了AI 技术在材料结构设计与性能预测中的关键作用,为实现T2SL 红外探测器性能高效预测与快速技术迭代提供了新范式。

我国海上风电制氢技术路线及产业化发展建议

摘要:在“双碳”目标背景下,海上风电制取绿氢得到了广泛关注。我国处于海上风电制氢产业的起步阶段,对其进行全面深入的分析至关重要。本文立足于我国海上风电制氢产业发展,剖析其发展的内在驱动力,梳理分析海上风电制氢项目概况、技术路线以及关键装备,研判不同技术路线、关键装备的适用场景和待攻克问题,提出针对性发展建议。研究发现,海上风电制氢是我国实现能源安全、沿海省市低碳转型以及规模化深远海风电消纳与送出的重要路径和经济性方案,也是我国发展海上风电制氢的内在驱动力。目前,国内外海上风电制氢产业发展的重点在于验证不同技术路线、关键装备的可行性,我国呈现出由国家重大项目为指引、由大型国企和民企主导建设的局面。在海上风电制氢的技术路线中,与陆上制氢相比,海上集中式制氢适用于离岸距离较远的海上风电场。在关键技术装备方面,海洋环境对海上氢气制备和储运技术提出了新的要求,适配海洋场景的高可靠性装备体系仍需突破。最后,从完善顶层设计与标准体系、创新经济激励与产业协同生态、聚力技术攻关与人才保障3 个维度提出了发展建议,为我国海上风电制氢产业发展提供一定的研究支持和路径参考。

数据驱动的材料研发新范式:高通量计算与机器学习融合创新

摘要:人工智能技术的快速发展正在推动新一轮科技革命,并促进以材料基因工程为代表的数据驱动材料研发体系由经验驱动模式向数据驱动与智能设计协同推进模式转变。围绕高通量计算与机器学习融合驱动下的材料研发范式变革,系统梳理了材料研发范式的演进过程、高通量计算与机器学习的关键技术体系、国内外战略布局与平台建设进展,并分析其对新材料产业生态、科研组织模式及重点材料研发路径的影响。高通量计算支撑材料数据生成与大规模筛选,机器学习则通过快速预筛选和知识挖掘促进材料智能设计闭环迭代,推动材料创新竞争由单一技术能力竞争转向数据资源、计算工具、研发平台与组织体系协同能力的综合竞争。中国已初步具备相关建设基础与竞争力,后续可围绕核心软件自主化、高质量数据积累、标准体系完善,以及研发链与产业链贯通等方面持续提升。高通量计算与机器学习的深度融合,正在推动材料研发由第四范式向第五范式演进,并持续重塑新材料创新的技术体系、产业生态与科研组织逻辑。

超声速长波红外窗口用钙镧硫透明陶瓷研究进展

摘要:红外窗口作为超声速飞行器光电系统的核心部件,其极端服役环境对材料的红外透过性、热稳定性和机械强度提出了严苛要求。钙镧硫(CaLa2S4)透明陶瓷凭借宽红外透射波段(8~12μm)、优异抗雨蚀性及力学性能,成为继氧化物陶瓷、氟化物、ZnS/ZnSe等传统红外材料后的新兴候选材料。本文首先阐述了CaLa2S4陶瓷拥有优异性能的原因,然后重点综述了国内外红外透明陶瓷CaLa2S4在粉体制备、烧结工艺及成分设计方面的研究进展,分析了热压烧结、放电等离子烧结和热等静压烧结等制备工艺对红外透明陶瓷CaLa2S4光学性能和力学性能的影响,并深入探讨了CaLa2S4陶瓷烧结过程中的硫损失问题。然而,相较国际先进水平,我国在CaLa2S4陶瓷大尺寸构件近净成形、高温硫挥发控制等方面仍存在差距。未来需集中攻克高透过率CaLa2S4透明陶瓷的规模化制备、热-力-光性能协同优化及极端环境服役验证等难题,推动CaLa2S4陶瓷在超声速飞行器领域的工程化应用。

共轭微孔聚合物复合材料制备及应用研究进展

摘要:共轭微孔聚合物(CMPs)是一类具有刚性的π-共轭框架和永久微孔性的新兴多孔有机材料,可提供多功能的构建单元和多样化的合成策略,具有高比表面积、永久微孔性、结构可调性等特点。随着合成方法和纳米科学的不断发展,CMPs已成功与多种功能材料如碳纳米管、氧化石墨烯、二氧化硅、金属纳米颗粒等结合,形成了性能优于单一组分的复合材料。对CMPs复合材料的制备策略和其主要的应用领域进行总结,有利于系统地阐明CMPs基复合材料中的结构-性能关系。综述了目前多种CMPs基复合材料的制备研究进展,同时具体介绍了CMPs基复合材料在储能、催化、分离等领域的应用,并提出了CMPs基复合材料面临的挑战与发展方向。