摘要：连续纤维增强陶瓷基复合材料(continuous fiber reinforced ceramic matrix composites, CFRCMCs)具有低密度、高强度、优异的高温稳定性与化学稳定性等性能，在航空航天、核工业、化工以及交通运输等领域都有着重要应用。近几年，3D打印技术的发展为复杂异形 CFRCMCs构件的预制体成形提供了创新途径。然而CFRCMCs 的3D打印技术仍处于起步阶段，面临着成形设备、成形工艺和成形原理等方面的重大挑战。因此，对 CFRCMCs的3D打印研究进展与挑战进行归纳与分析具有重要意义。本文首先对常见3D打印技术进行简单介绍；其次，总结 CFRCMCs的3D打印研究进展，具体包括基于热塑性原料的熔融沉积3D 打印、基于水系浆料的墨水直写3D打印、机械辅助的墨水直写3D打印、基于光敏浆料的光固化3D打印等；最后，从纤维与陶瓷界面、缺陷表征与控制、陶瓷化与致密化、自动化与智能化制造、结构功能一体化、4D打印、自修复以及标准等方面对CFRCMCs的3D打印挑战进行分析。期望为CFRCMCs 3D打印相关的基础科学与关键技术研究提供一定参考与指导。

摘要：在C/C复合材料表面制备抗氧化烧蚀的陶瓷涂层，将超高温、高冲刷、含氧的服役环境与基体隔离开来，是延长其在极端环境下使用寿命的有效方法之一。表面涂层技术种类丰富，工艺简单，耗时短，制备成本相对较低，既能赋予基体抗氧化和耐烧蚀性能，又不会显著影响基体的高温力学性能，有力地促进了C/C复合材料在航空航天领域的应用。本文从涂层的结构和成分出发，对现有涂层体系进行了梳理，再结合涂层的化学组成特点，系统综述了表面陶瓷涂层领域的最新研究进展，并对多种纳米结构增强涂层策略进行分析，最后展望了表面涂层技术面临的新挑战和发展方向。

摘要: 准等熵压缩实验可以通过轻气炮驱动不同阻抗分布的弹丸材料实现。弹丸的阻抗分布决定了加载的应力-应变率范围。采用粉末铺层结合热压烧结工艺制备了阻抗连续变化的Al-Ag梯度复合材料,并对单层Al-Ag复合材料以及Al-Ag梯度复合材料的结构与性能进行了研究。结果表明,Al-Ag梯度复合材料的最佳烧结工艺为570℃-100MPa-2h,各组分的Al-Ag复合材料致密度均大于95%。除此之外,各组分的Al-Ag复合材料的力学性能、SEM、热膨胀系数结果均表明Al-Ag梯度复合材料的可行性。Al-Ag梯度复合材料的SEM 和EDS结果表明梯度复合材料内部元素分布与设计方案一致,层间平行度较好。动态加载实验结果显示Al-Ag梯度复合材料具有良好的准等熵加载效果,有明显的准等熵加载效果,与模拟结果吻合较好。制备的Al-Ag梯度复合材料具有稳定的准等熵压缩效果,为探究不同应力-应变率下的材料的高压物性参数及损伤机制提供了支撑。

摘要:随着特高压大容量输电技术发展,电力变压器额定容量和电压等级的不断提升对变压器绕组导线的机械性能和导电性能提出了更高的要求。在铜基中加入石墨烯,提升铜的机械、导电、导热等特性来用作新的变压器绕组材料可极大提升变压器的性能和电能传输效率。综合国内外研究现状,介绍了几种石墨烯/铜复合材料的基本结构,通过对石墨烯/铜复合材料不同改性方式的论述,揭示了如何解决石墨烯团聚和界面结合问题的机制,阐述了石墨烯/铜复合材料的研究进展,并对目前研究存在的不足进行了总结和探讨,最后展望了石墨烯/铜复合材料改性调控方法的下一步发展方向。

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。

摘要：高温合金因其强度高、用量大，已成为先进航空发动机主干材料之一。但高温合金密度大，会给发动机带来结构超重、效率低下等问题。如何降低高温合金构件重量、提高发动机效率是新型轻量化耐高温结构材料的研究重点。SiC纤维增强高温合金复合材料在减重方面展现出了潜在优势，在航空航天领域具有广阔的发展前景。SiC纤维与高温合金的界面反应问题一直是复合材料研制过程中的关键难点。为了改善界面相容性，避免高温合金与纤维发生剧烈反应，最常采用的方法是在纤维与高温合金之间添加扩散阻挡层，但是涂层材料在成型过程中容易破裂，无法起到阻挡作用。多组元构筑是一种有效的妥协方法，能够降低界面数量，有效阻止纤维被侵蚀。本文立足于SiC纤维增强高温合金复合材料的研发进展，探讨了复合材料的界面问题，对界面改善方法进行了总结，并对复合材料的界面设计进行分析和阐述。

摘要：基于溶胶-凝胶方法，制备不同比例多壁碳纳米管改性有机硅树脂(CNT/OSR) 气凝胶和针刺石英纤维增强CNT/有机硅树脂气凝胶(QF/SC) 复合材料，探究CNT 含量对有机硅气凝胶及其复合材料的微观结构、防热性能和吸波性能的影响规律。研究结果表明：进行物理修饰后的CNT 与有机硅树脂表现出良好的相容性，构建起了微导电、导热通道；改性后树脂的热稳定性有了明显提升，当CNT 的质量分数为15wt%时，失重10wt% 对应温度Td10 提升111.1℃；QF/SC复合材料热导率在0.054~0.075 W/(m·K) 之间，经600 s表面温度达1 000℃的烧蚀后，最大背温为145.1℃；引入碳纳米管的QF/SC复合材料介电性能显著提高，实测8~18 GHz内反射率峰值和有效带宽分别达到−29 dB和3GHz。该项工作有望在航空航天科学和工业领域实现新的应用。

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。

摘要：为解决高分子基复合材料固有热导率较差这一问题，本文采用简单高效、易工业化的开炼法在聚乙烯辛烯共弹性体(POE) 基体中构建有序的取向结构，制备了一种具有优异综合性能的柔性相变复合材料。在开炼机的强剪切场作用下，石蜡(PW) 和氮化硼(BN) 在POE 基体内部沿剪切场方向发生了定向取向排列，促进了导热通路的构建。当石墨烯纳米片(GNPs) 和BN 添加量分别为2wt% 和25wt% 时，PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE 相变复合材料热导率(λ) 从1.01 W·m−1·K−1 (PW/POE) 提高到2.59 W·m−1·K−1，提高了156%。并且PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE 相变复合材料具有优异的拉伸强度(21.1 MPa) 和断裂伸长率(719%)，在弯曲、折叠成复杂的形状后不会出现任何的破裂，在10 次循环往复拉伸测试中具有良好的可回复性。此外，添加30wt% 的PW 能够赋予PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE 一定的焓值(44.1 J·g−1)；当施加80 mW·cm−2 的光照强度时，表面贴有PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE 复合材料的瓶内温度高达54.3℃，较未添加GNPs 的PW/POE 提高了20℃，并且在光照条件下，PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE 复合材料具有优异的光驱动可恢复性能，使其具有潜在的光热转换应用前景，在实际应用和工业化生产方面具备巨大潜力。

摘要：金属蜂窝作为薄壁多孔结构材料，具有轻量化、吸能、高强度和刚性等优点，广泛应用于航空航天、汽车工业和建筑行业等领域。但其特殊结构导致抗剪切强度较低，造成夹紧困难、加工难度大等问题。目前传统加工研究虽已取得一定成果，但仍存在局限性，易导致蜂窝芯壁塌陷变形以及毛刺生成。为解决这些问题，实际加工需求与技术创新促进了超声振动辅助加工和其他电化学复合加工技术的蓬勃发展，这些技术的应用能有效减小切削力、抑制芯壁变形和毛刺的生成，显著提高加工质量。文章回顾了过去几十年金属蜂窝加工技术的发展历程和研究现状，系统概述了金属蜂窝材料传统加工技术、超声振动辅助加工技术以及其他复合加工技术。介绍了加工机理、理论模型、仿真模拟以及实验分析，对比各种加工技术的优缺点。同时概述当前研究难点以及未来研究方向，有助于推动加工技术的发展以及难加工材料的应用。