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石墨烯储氢纳米复合材料的研究进展

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
仿生二维过渡金属碳/氮化物/高分子纳米复合材料

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
面向2035年复合材料构件精确制造发展战略研究

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
树脂基复合材料在卫星结构中的应用研究

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。
复合 2026年09月28日
共轭微孔聚合物复合材料制备及应用研究进展

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。
复合 2026年09月24日
金属氧化物/氮化碳复合材料制备及光催化应用研究进展

金属氧化物/氮化碳复合材料制备及光催化应用研究进展

摘要：高效开发利用太阳能是实现双碳战略目标的有效途径之一。光催化技术是目前利用太阳能进行能量转换而迅速发展起来的绿色技术，而金属氧化物/ 氮化碳复合材料更是当前光催化研究的热点之一。本文从金属氧化物/ 氮化碳复合材料的制备方法入手，综述并评析了溶胶- 凝胶法、水热法、共沉淀法和气相沉积法这4 类方法的优势和特点。重点阐述并对比了此类复合材料在光催化制氢、光催化二氧化碳还原、光降解污染物等三大关键应用领域的性能表现，证实了其在提升光催化效率和稳定性方面的优势。总结并提出了调整材料组成和比例、改变微观结构和形貌等策略，同时探讨了其他创新方法。此外，归纳了当前金属氧化物/ 氮化碳复合材料在实际应用中面临的问题与挑战，最后对该类复合材料未来的研究方向进行了展望。
复合 2026年09月22日
纤维增强复合材料疲劳性能评估与损伤机制研究进展

纤维增强复合材料疲劳性能评估与损伤机制研究进展

摘要：纤维增强复合材料(fiber-reinforced polymer, FRP) 因其优异的比强度和比刚度, 广泛应用于航空航天、交通运输和船舶等高性能工程领域. 然而, 在循环载荷作用下, FRP 经历多尺度、多机制耦合的疲劳损伤过程,涵盖基体裂纹扩展、界面脱黏、层间分层及纤维断裂等多种损伤机制, 这种复杂性给疲劳性能的准确评估带来了严峻挑战. 文章综述了FRP 疲劳行为表征领域的最新研究进展. 首先, 揭示了纤维类型、体积分数、排列方式(包括单向、二维编织、三维编织及展宽机织) 以及基体性能等关键材料参数和温度、湿度和化学侵蚀等外部环境对FRP 损伤演化模式和疲劳寿命的影响规律; 其次, 总结了单轴、多轴疲劳试验及先进原位与非破坏性检测等方法在揭示FRP 损伤演化机理中的作用; 接着梳理了FRP 疲劳理论分析方法, 包括寿命预测模型、刚度与强度退化模型及渐进损伤模型; 最后探讨了机器学习在FRP 疲劳性能预测中的应用与发展趋势. 本文通过对现有研究的总结和归纳, 为理解FRP 疲劳损伤的演化机制与疲劳寿命预测方法提供了参考, 对FRP 在复杂服役环境下的可靠性评估具有重要意义.
复合 2026年09月20日
3D打印连续纤维复合材料工艺、结构优化研究进展

3D打印连续纤维复合材料工艺、结构优化研究进展

摘要：连续纤维增强复合材料由于优异的比强度、比刚度、可设计性和轻量化特质, 日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐. 3D 打印技术的发展改变了连续纤维复合材料结构的生产制造流程, 使复杂结构的自由成型成为可能, 为先进结构材料提供了巨大的设计空间. 为充分发挥先进材料性能优势和3D 打印成型灵活性, 研究人员分别从材料性能和结构设计出发, 探索与3D 打印连续纤维复合材料相适应的设计制造一体化解决方案, 实现产品创新设计和性能提升. 本文系统性地回顾了面向连续纤维复合材料性能分析、工艺改进和结构优化的研究工作, 结合研究实践对连续纤维复合材料的结构多尺度优化方法进行总结分析, 并对未来先进材料结构设计实时化、功能化、智能化的发展趋势进行探讨和展望.
复合 2026年09月17日
超高温陶瓷改性碳/碳复合材料制备工艺研究进展

超高温陶瓷改性碳/碳复合材料制备工艺研究进展

摘要：超高温陶瓷（UHTC）改性碳/ 碳（C/C）复合材料因其优异的高温稳定性与抗烧蚀性能，在航空航天热防护领域展现出重要应用潜力。制备工艺时决定UHTC 在C/C 基体中分布特征、界面结构及服役性能的关键因素。本文系统综述了UHTC 改性C/C 复合材料的主要单一制备工艺（包括化学气相渗透、浆料浸渍、前驱体浸渍裂解和反应熔渗）及其组合制备工艺，重点分析了不同工艺对材料微观结构、力学性能与抗烧蚀行为的影响机制。通过对比各类工艺的优势与局限，阐明了组合工艺在提高致密化效率、优化界面结构及协同提升综合性能方面的突出优势。本文旨在为UHTC 改性 C/C 复合材料的制备工艺优化与高性能设计提供系统参考。
复合 2026年09月16日
弹性MXene/PDMS复合材料导电网络的构筑及其电磁屏蔽性能

弹性MXene/PDMS复合材料导电网络的构筑及其电磁屏蔽性能

摘要：传统复合材料在形变过程中易因导电结构断裂导致电磁屏蔽效率(EMI SE) 衰减。因此，为了显著提高弹性材料的电磁屏蔽稳定性，本研究通过在聚二甲基硅氧烷(PDMS) 复合材料中设计动态导电界面构筑了三维导电网络。通过改性MXene，制备了具有不同表面电荷特征的NMXene 纳米片。随后调控NMXene 与MXene 纳米片有序静电吸附于热膨胀微球(TEMs) 表面，形成具有动态导电外壳(NMXene-MXene) 的复合微球(TEMs@NMXene-MXene，简写为TNM)。将复合微球与PDMS 基体复合后，通过精确控制热膨胀时长(30 min) 得到TNM/PDMS-30 复合材料。研究发现，TEMs、NMXene 和MXene 之间的动态静电吸附形成了稳定的三维导电网络，能够有效阻隔电磁波并通过多重反射快速消耗电磁能量。因此，仅含5% 导电组分(NMXene 和MXene) 的TNM/PDMS-30 复合材料在X 波段的EMI SE 达到37.0 dB，且在拉伸应变50% 时仍然具有30.2 dB 的屏蔽性能。此外，TNM/PDMS-30 展现出优异的超弹性、拉伸强度(8.02 MPa) 和断裂伸长率(149.5%)，为其在柔性电磁屏蔽材料领域的应用提供了新思路。
复合 2026年09月14日