石墨烯储氢纳米复合材料的研究进展

摘要：近几年，电解水制氢和氢燃料电池得到了广泛的应用，但作为氢能源利用关键环节的“储氢”技术，一直是氢能领域亟待突破的壁垒难题。石墨烯，凭借其高比表面积、丰富的多孔结构、轻质高密度以及优异的化学和热稳定性等优点，在固态储氢领域展现出了广阔的应用前景。然而，纯石墨烯结构缺乏官能团，与氢的结合能较低，难以满足商业化储氢的性能要求。为了提高石墨烯的储氢性能，对石墨烯进行金属化改性、掺杂和复合成为了有效策略。本文总结了石墨烯的基本特性，深入探讨金属化改性石墨烯材料的方法，重点分析了碱金属、碱土金属、过渡金属以及高容量氢化物修饰石墨烯的储氢性能研究进展。这些研究进展不仅为石墨烯基金属化材料在储氢领域的应用提供了理论基础，还为未来石墨烯基储氢材料的有效开发和商业化应用提供了新的方向和思路。

复合 2026年06月29日 1 点赞 0 评论 422 浏览

仿生二维过渡金属碳/氮化物/高分子纳米复合材料

摘要：二维过渡金属碳/氮化物(MXene)/高分子纳米复合材料，兼具MXene 纳米片的高力学强度和功能特性(如导电、导热、电化学储能、光热转换、生物相容和诱导骨再生等)与高分子材料的柔韧性，在航空航天、柔性电子、能源、生物医学等领域具有巨大的应用前景。然而，MXene 和高分子在组装过程中存在界面作用弱、取向度低、孔隙缺陷等关键科学问题，导致纳米复合材料宏观性能远低于预期值，且重复性差，限制了实际应用。天然鲍鱼壳具有优异的力学性能，主要是由于碳酸钙片和有机基质之间丰富的界面作用，以及碳酸钙片紧密堆砌、取向排列的层状结构，这为仿生组装MXene 和高分子提供了新启示。基于此，本文首先介绍了MXene 纳米片的本征力学、电学和热学性能，阐述了天然鲍鱼壳微观结构和力学性能之间的构效关系，综述了仿生MXene/高分子纳米复合材料(bioinspired MXene/polymernanocomposites, BMPNs)的研究进展，重点分析了如何设计MXene 层间界面作用、提高MXene 纳米片取向度以及消除材料的孔隙缺陷，并总结了BMPNs 在电磁屏蔽、焦耳热、光热转换、热传导、热伪装、柔性电极、盐差发电、膜分离以及骨再生等领域的应用。最后，讨论了BMPNs 研究领域的挑战，并展望了未来发展方向，希望能推动BMPNs 的实际应用发展。

复合 2026年03月25日 1 点赞 0 评论 869 浏览

面向2035年复合材料构件精确制造发展战略研究

摘要：先进复合材料具有高比强度、高比模量、可设计性好等优点，广泛应用于航空航天、轨道交通等领域的装备制造，是工业发达国家战略必争资源；保障和提升先进复合材料的供给能力，突破大型复杂复合材料构件的设计成形、加工装配、检测修复等精确制造技术，对支撑制造强国建设具有重要价值。本文总结了国内外复合材料构件精确制造技术的发展现状及趋势，从高精密数控缠绕、复合材料自动铺放、复合材料预制体成形、纤维复合材料增材制造、高性能碳纤维生产等方面梳理了复合材料构件精确制造的关键技术与装备；结合基本态势研判了制约复合材料制造技术水平提升的“卡脖子”环节，提出了我国复合材料构件制造技术与装备的发展思路与分阶段发展目标。研究建议，组织建设国家级创新机构，设立国家重大专项支持，加强学科建设和人才培养，加强国际技术交流与合作，着力推动重大科学创新和关键技术突破，为国家重大工程和装备应用提供高质量科技支撑。

复合 2024年03月22日 0 点赞 0 评论 1098 浏览

面向空间极端环境的聚醚醚酮及其复合材料真空3D打印工艺机理与性能

摘要：聚醚醚酮及其复合材料具有优异的空间环境适应性，在太空3D 打印领域应用潜力巨大，而实现太空3D 打印的关键是解决空间极端环境条件，特别是高真空环境带来的挑战。本研究开展聚醚醚酮(Polyether ether ketone，PEEK)及其短切碳纤维增强复合材料(SCF/PEEK)真空3D 打印研究，揭示了真空抑制散热与微孔热膨胀传热传质机理对力学性能的影响规律。真空辐射散热主导，降低熔体凝固速率，改善了分子取向运动与层间扩散，使得真空PEEK 与SCF/PEEK 的结晶度分别由常压的14.9%与25.2%增加到27.8%与30.5%，Z 向拉伸强度较常压分别提升了212.5%与295.9%。然而，SCF/PEEK 丝材存在较多的原始微小孔隙，在真空压差驱动下生长膨胀，导致孔隙率增加，真空纵向与横向拉伸性能下降，而PEEK 丝材孔隙少，熔体在真空缓热作用下充分流动，使得孔隙率降低，真空纵向与横向拉伸性能获得提升。该研究能够为太空3D 打印在轨验证提供理论指导，对于实现空间构件的在轨原位制造具有重要意义。

复合 2026年11月10日 1 点赞 0 评论 25 浏览

复合材料与钢混合齿轮啮合刚度计算方法研究及影响分析

摘要：【目的】复合材料混合齿轮因具有减重和振动噪声控制方面的优势，得到了国内外学者的广泛关注。然而，基于试验分析混合齿轮的啮合特性通常费时、费力。因此，提出一种适用于具有正弦波形腹板的混合齿轮的啮合刚度计算方法。【方法】首先，基于多尺度分析方法，结合细观碳纤维纱线的力学性能、细观结构和宏观结构，对复合材料层合板的力学性能进行预测，得到复合材料的等效工程弹性常数；其次，从能量法的角度，利用有限元法计算基体刚度，并计算了混合齿轮的啮合刚度；最后，对比分析了复合材料铺层角度、腹板形状对齿轮啮合刚度的影响。【结果】结果表明，铺层角度对混合齿轮啮合刚度具有耦合效应；准各向异性铺层不仅有利于降低复合材料的各向异性对齿轮啮合的影响，还可以增大混合齿轮的啮合刚度；腹板波形参数中，正弦幅值和正弦周期数的增加亦有助于增大混合齿轮啮合刚度。

复合 2026年11月06日 1 点赞 0 评论 46 浏览

改性Ecoflex介电层在摩擦纳米发电机中的研究进展

摘要：物联网发展带来的分布式传感器指数级增长，导致传感器供能面临巨大挑战。摩擦纳米发电机(TENG) 的发明为解决分布式传感器能源供给问题提供了创新且可持续的解决方案。Ecoflex 材料作为一种柔性可拉伸、易加工的介电层在TENG 领域被广泛使用。但是，单一Ecoflex 材料的电负性不强、介电常数低、电荷捕获能力弱，这极大地限制了其在TENG 领域的应用。本文从TENG 的等效电容模型和Ecoflex 材料的基本特性出发，综述了填料复合改性策略、表面微纳结构工程以及化学功能化改性策略在Ecoflex 基材质上的改性研究，进一步地对上述策略提升TENG 输出性能的机制进行了探究，探讨了改性Ecoflex 基TENG 在自供能传感领域和能量采集领域的应用。最后，强调了目前Ecoflex 基TENG 挑战和发展趋势，为面向零碳物联网的高性能器件设计提供关键指导。

复合 2026年11月03日 1 点赞 0 评论 53 浏览

金刚石/铜复合材料制备工艺及应用研究进展

摘要：随着电子系统向高集成度、高功率密度方向发展,芯片散热成为关键挑战。金刚石/铜复合材料因其超高的导热系数和优良的可加工性等特点,成为第三代电子封装散热材料的核心候选。本文系统地综述了金刚石/铜复合材料高温高压法、等离子烧结法、真空热压烧结法与熔体浸渗法等工艺制备方法,分析了金刚石与铜的润湿行为、金刚石体积分数与粒径,以及制备参数对金刚石/ 铜复合材料导热系数的影响,总结了金刚石/铜复合材料的应用并对未来的发展进行了展望,为金刚石/铜复合材料的研制提供参考。

复合 2026年11月02日 1 点赞 0 评论 62 浏览

连续纤维增强陶瓷基复合材料增材制造研究进展

摘要：连续纤维增强陶瓷基复合材料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites, CFRCMCs)因其卓越的高温强度、断裂韧性和热稳定性，在航空航天、能源等极端环境领域具有广泛的应用前景。然而，传统制备工艺复杂、周期长、成本高，难以满足复杂构件制造需求。增材制造(Additive Manufacturing, AM)技术为CFRCMCs 的快速、定制化成型提供了革命性新途径。本综述系统梳理了CFRCMCs 增材制造的研究进展：首先概述了适用于CFRCMCs 的AM 工艺，指出材料挤出(Material Extrusion, ME)是当前研究的主流技术，包括熔融沉积成型(FDM)和直接墨水书写(DIW)等，并简要介绍了其他AM 工艺在CFRCMCs 制备中的探索进展。本综述重点分析了CFRCMCs 在AM 过程中面临的关键工艺挑战与相应对策，包括浆料流变学设计与可打印性调控、纤维—基体界面精确调控、致密化工艺及孔隙控制。本文还深入探讨了采用AM 所制CFRCMCs 的增韧机制，如界面脱粘、纤维桥接与拔出、裂纹偏转等，并且展示了AM 技术在制备超高温抗烧蚀、电磁吸波/透波、生物医学支架等特殊功能复合材料方面的巨大潜力。最后，文章对AM 技术的未来发展进行了展望。

复合 2026年10月30日 1 点赞 0 评论 121 浏览

基于多目标靶向性能的超高韧性地聚物复合材料智能化设计

摘要：为提升超高韧性地聚物复合材料(EGC)配合比设计效率，降低试错成本，本工作构建了基于机器学习的EGC 性能“预测—优化—反馈”闭环智能设计框架。首先，选取矿粉掺量、粉煤灰掺量、碱激发剂模数等11 个变量作为输入参数，选定抗压强度、抗拉强度、拉伸应变率为目标性能参数，采用可逆神经网络等5 类模型进行正向预测，预测精度高达0.99。其次，引入SHAP 可解释性机制，量化解析关键配比参数对EGC 性能的影响机制及贡献度。最后，融合CatBoost 与NSGA-Ⅲ算法实现多目标性能优化与最优平衡解自动搜索，并通过开展试验研究，验证了所建智能设计框架的准确性与可行性。本工作提出的EGC 智能设计框架解决了材料设计中难以避免的高强与高韧权衡问题，突破了传统EGC 设计中的“黑匣子操作”与“经验驱动”局限，推动材料设计向智能化、精准化方向发展。

复合 2026年10月29日 1 点赞 0 评论 57 浏览

复合相变材料导热与自然对流协同优化

摘要：金属骨架的引入可显著提升相变材料的热传导效率，但会削弱自然流动特性并增加整体质量。本文数值仿真分析了复合相变材料的热性能，探究了孔隙度对导热、自然对流和轻质量的影响规律，选取关键设计变量，利用Box-Behnken实验法构建响应面回归方程，通过NSGA-Ⅱ多目标遗传优化算法对导热贡献度、自然对流贡献度及质量优化求解，并通过TOPSIS选择法筛选最佳解集。结果表明：根据不同权重，基础型方案可均衡导热（84.44%）、自然流动（15.56%） 与轻量化（2.23g）；侧重导热的w1方案导热效率高达86.41%；侧重自然流动的w2方案流动贡献度可达18.51%；侧重轻质量的w3方案质量降至2.15g。在以上分析的基础上获得复合相变材料在不同需求下的整体性能调控规律，为微尺度热管理技术和复合相变材料的设计提供理论指导。

复合 2026年10月28日 1 点赞 0 评论 65 浏览