2025年电催化合成科技热点回眸

摘要:在全球绿色低碳转型的背景下,电催化合成技术利用可再生电能驱动化学反应,为温和条件下直接合成化学品提供了极具前景的路径。该技术通过精准调控电极电位来实现高选择性合成,兼具原子经济性与低碳排放优势,正成为连接可再生能源与未来智能制造的关键枢纽。基于“双碳”目标,综述了电催化合成领域的重要进展,在无机分子转化方面,聚焦CO2 还原的界面微环境工程与电解槽设计、氮还原新型催化剂与机制探索,以及高效稳定电解水制氢催化剂的开发;在有机电合成方面,涵盖了通过电位调控实现芳基卤化物精准合成、氨基酸绿色电合成,以及塑料废弃物与生物质分子升级回收等机制创新与工艺强化。电催化合成技术的协同发展为实现“双碳”目标提供了坚实支撑,并为后续电催化合成的研究方向提供相应参考。

光电功能晶体材料研究进展

摘要: 光电功能晶体, 包括激光晶体、非线性光学晶体、电光晶体、介电体超晶格、闪烁晶体和PMN-PT 驰豫电单晶等,在高技术发展中具有不可替代的重要作用。近年来, 我国在这些重要晶体材料的生长、基础研究和应用方面都获得了很大成绩。综述了光电功能晶体材料研究和应用的部分进展。在此基础上, 提出进一步发展晶体理论, 扩大理论的应用范围, 注重晶体生长基本理论研究, 发展新的晶体生长方法和技术, 加强晶体生长设备研制, 加强晶体从原料到加工、后处理、检测及镀膜等全过程的结合等建议, 以全面提高我国光电功能晶体研究发展及其产业化水平。

CVD多晶金刚石膜的生长技术与热导率优化研究进展

摘要:系统综述了化学气相沉积(CVD)技术在多晶金刚石膜生长与热导率优化领域的研究进展,聚焦大尺寸制备技术突破及热性能调控机制。通过对比热丝化学气相沉积(HFCVD)、微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)、直流热阴极化学气相沉积(DC-HC CVD)及直流电弧等离子体喷射化学气相沉积(DC arc jet CVD)等主流方法的工艺特点,揭示了各类技术在大尺寸金刚石膜制备中的优势与局限性。研究指出,大尺寸金刚石膜的制备需结合反应器设计创新、等离子体激发模式优化及多参数协同调控,以实现高效、均匀的规模化生产。在热导率优化方面,研究系统分析了晶粒尺寸、膜厚、晶面取向及残余应力等多因素的协同作用。通过优化晶粒尺寸与膜厚的匹配关系,显著降低了晶界密度对声子传输的散射效应,从而提升整体热输运效率。工艺参数中,碳源浓度、温度与功率的精准调控对晶粒形貌与结晶质量具有决定性影响,晶面取向的择优生长可进一步强化热导率优势。动态磁场辅助、基团比例调控等创新方法为晶面定向生长提供了新路径。残余应力问题则需通过衬底选择、界面预处理及结构设计等策略综合缓解,以降低晶格畸变对热性能的负面影响。为高性能金刚石热管理材料的开发及高功率电子器件的散热应用提供了理论框架与技术参考。

过渡金属纳米异质材料在超级电容器中的应用

摘要:超级电容器因其具有高功率密度、快速充放电性能、超长的循环寿命的优点被广泛应用。过渡金属磷化物(TMPs)和层状双金属氢氧化物(LDHs)作为电极材料,具有大比表面积和良好的电化学活性等优点,但TMPs的倍率性能和LDHs导电性较差。将TMPs和LDHs复合形成异质结构来实现二者的协同效应,从而能够提高电容器的功率密度和循环寿命。综述了TMPs、LDHs及其构建的异质结电极材料的制备方法,与其在超级电容器方面的应用,并展望了其今后的研究发展方向和未来的应用前景。

超级电容器及其电极材料纳米三氧化钼的研究进展

摘 要:介绍了超级电容器的工作原理和应用现状,对其三大系列电极材料———炭材料、金属氧化物、导电聚合物的研究进展进行综述,并重点分析了纳米三氧化钼作为超级电容器电极材料的应用前景。  关键词:超级电容器;电极材料;纳米三氧化钼;工作原理;应用现状

电子封装铜互连线多场耦合可靠性及损伤机制的研究进展

摘要: 伴随着集成电路集成度的增加,芯片尺寸不断减小,铜互连线的尺寸也逐渐达到纳米级别,铜互连线在力、热、电多场耦合条件下的电迁移行为是影响小尺寸下其可靠性的重要因素。首先介绍了小尺寸铜互连面临的主要问题,如,电子散射及扩散阻挡层导致的电阻率的增加以及电迁移现象的加剧。其次,探讨了微观结构、宏观尺寸以及制作工艺等方面对铜互连线电迁移行为的影响,这些影响因素显著改变了铜互连线的电迁移行为及寿命; 介绍了对铜互连线进行电迁移行为及寿命预测的有限元法、相场法、熵损伤模型等模拟方法。最后,根据目前已知的影响电迁移的因素进一步指出了有望改善铜互连线的电迁移的发展策略以及研究方向,为高性能铜互连材料设计提供重要参考。

电缆屏蔽材料的种类及应用

摘要:介绍了金属丝编织防波套、金属复合带、半导电高分子材料、电化学镀屏蔽膜和导电涂料等电缆屏蔽材料的组成、结构、制造工艺、特点、应用及发展现状,有助于电缆制造厂商和用户根据实际工作条件,合理选择屏蔽材料及制造方法。

电子封装铜键合丝的研究进展

摘要:无论是先进封装还是功率封装,高电流密度和更高服役温度将是电子封装的主要趋势。本文综述了当前主流的纯铜、铜合金及镀钯铜键合丝的研究进展,提出利用金、银固有的键合优势开发金包铜、银包铜新型双金属或多金属键合丝材料;通过键合丝进给系统辅热,可以在软化键合丝的同时降低键合的下压力;开发飞秒激光−热声键合新装备,以实现键合丝快速、微区加热,从而降低铜键合丝氧化和硬度。键合丝是集成电路等半导体封装的关键性材料,低成本、高导热的铜键合丝具有明显的优势,势必继续抢占键合丝的市场份额,需加强对大电流、高温及多物理场等极端条件下铜键合丝电迁移、热迁移的可靠性研究,多方协同推动国产化铜键合丝的研究与应用。

压电光子学效应及其应用

摘要:近年来, 压电光子学作为一个新兴的研究领域吸引了学者们的广泛关注. 压电光子学效应是压电半导体的压电极化和光激发的耦合, 是利用应变诱导的压电极化调控材料能带结构进而控制电子-空穴的复合发光过程.压电光子学效应为新光源、智能触觉传感和机械光子学等重要技术提供了研究基础, 尤其结合第三代、第四代半导体材料同时具有压电效应和半导体特性的优势, 有望实现高性能的力-致发光器件. 本文简要介绍了压电光子学效应的基本原理、材料体系以及压电光子学器件的研究进展, 并对这一学科的未来发展进行了展望.

面向神经电子接口器件的有机材料进展与展望

摘要:神经电子接口器件能够在生物体神经系统界面与数字世界之间创建直接连接, 实现信号的采集、操控与反馈,是实现神经系统与外界双向交互的桥梁. 有机分子具有多重弱相互作用, 是与生命体的分子结构和力学性质最相似的光电功能材料, 是用来构筑神经接口材料与器件的理想载体. 本文总结了面向神经电子接口器件的有机材料研究进展,汇总了有机材料在分子设计和聚集态结构调控方面的研究策略, 并展望了神经接口器件的有机材料发展方向.