无机非金属类红外透明导电薄膜的研究进展

摘要:无论在军事领域还是民用领域,3~5 μm 和8~12 μm 波段在红外探测成像、空间光通信以及红外传感等关乎国家发展、国防安全、民生改善等技术领域具有重要的应用前景。飞行器红外探测制导前端的整流罩既要高红外透过率又需要高电导以实现电磁屏蔽,同时红外光调制器需要低损耗导电薄膜以制备高效、低能耗且尺寸小的调制器单元,因此,发展红外波段的透明与导电薄膜材料具有重大意义。本文系统阐述了薄膜红外透明与导电性能之间的矛盾与协同原理,随后回顾了该领域具有代表性的研究进展,最后对这类功能薄膜材料的未来发展方向及应用前景进行了总结与展望。

面向工程应用的先进结构陶瓷材料强度可靠性研究进展

摘要:先进结构陶瓷材料具有良好的耐磨耐腐蚀性能,高比强度,高温蠕变小,高导热和低密度等优点,是高新技术或重大工程中的关键材料。先进结构陶瓷材料实现工程化应用最大的挑战就是保持其高的可靠性以实现更稳定的机械性能。然而先进结构陶瓷材料因自身脆性以及由材料组成、晶粒尺寸及缺陷分布不均匀所导致的强度离散等可靠性问题,限制了其作为工程结构材料的更广泛应用。基于工程应用的迫切需求及潜在的实际应用价值,文章梳理归纳了先进结构陶瓷材料断裂强度可靠性理论基础、评价方法和提升方法,并对先进结构陶瓷断裂强度可靠性改善途径进行了讨论,最后对未来高可靠性先进结构陶瓷的发展方向进行了展望。

钛酸钡基压电材料的压电催化研究进展

摘要:随着社会经济的快速发展,能源短缺和环境污染等问题日益凸显,压电催化技术得以发展。钛酸钡(BaTiO3)因其优异的压电性能、较低的制备成本与良好的机械稳定性,被广泛应用于压电催化领域。当前,BaTiO3 基压电材料的应用研究主要集中在降解有机污染物、分解H2O 制H2、生产H2O2 以及医学应用等方面。随着研究的深入,BaTiO3 基压电材料在压电催化应用领域的研究也逐渐拓展到了CO2 还原、氮气(N2)固定、重金属离子去除等新兴领域。本文围绕BaTiO3 基压电材料,首先讨论其压电催化机理,然后介绍其能量来源。随后,将集中探讨BaTiO3 在压电催化领域的众多应用,系统回顾其在污染物降解(如有机染料和抗生素降解)、能源制备(如H2O2、H2 制备)、CO2 还原、固氮以及医学等多个领域的重要进展,深入分析BaTiO3 基压电催化剂在应用中面临的挑战,并探讨潜在的优化策略,以推动其在压电催化中的进一步发展和应用。

泡沫前驱体制备高性能陶瓷的研究进展与展望

摘要:泡沫前驱体制备高性能陶瓷工艺是结构陶瓷领域的一个新兴的研究方向。本文阐述了该制备方法在多种陶瓷体系中的应用,包括氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅、碳化硼等陶瓷。探讨了其对陶瓷微观结构、力学性能的影响以及增韧增强机制,并分析了不同工艺参数的作用。研究表明,该方法能有效调控陶瓷微观结构,显著提升陶瓷的强度和韧性等性能,在众多领域具有广阔的应用前景。同时,对未来研究方向进行了展望,为该领域的进一步研究提供参考。

多孔纤维的制备及应用研究进展

摘要:多孔纤维作为一种新兴的纤维材料,因质轻、高孔隙率、高比表面积和低热导率等优点,在药物载体、过滤分离、热管理、吸附、传感器、储能等领域展现出广泛应用前景。系统梳理了近年来多孔纤维的主要制备方法,包括静电纺丝、溶液纺丝、熔融纺丝和发泡整理等,并概述了各方法的制备原理、研究进展和实际应用情况。此外,深入分析了多孔纤维制备面临的挑战,并对未来的潜在研究方向进行了展望,旨在为开发性能更优的多孔纤维提供参考。

合金催化剂在电化学合成氨中的应用研究

摘要:电化学合成氨作为绿色可持续的合成氨技术路线近年来受到广泛关注。目前常用的氮源包括氮气、一氧化氮和硝酸根,高效催化剂的设计开发是该技术走向应用的关键。合金催化剂设计性强,可针对不同反应体系选择对应的活性金属,同时具有活性位点丰富、比表面积大、稳定性高的优势,适用于电化学合成氨这类复杂的反应体系。本文介绍了常用的合金催化剂制备方法,总结了不同电化学合成氨体系的反应机理以及相关合金催化剂开发进展,提出了合金催化剂活性中心设计策略以及合金材料存在的问题和解决方向,可为今后相关研究提供借鉴。

氧化-超滤耦合工艺:膜污染控制与新兴污染物降解的进展及挑战

摘要:超滤(ultrafiltration,UF) 技术作为保障饮用水和再生水质量的关键手段,已在水处理领域得到广泛应用。然而,膜污染问题的严重性以及新兴污染物(emerging pollutants,EPs) 去除效率的局限性仍然是UF技术面临的重大挑战。为突破这一瓶颈,氧化-UF耦合工艺被广泛应用于膜污染控制及EPs降解研究中。系统阐述了氧化-UF耦合工艺的作用机制,并全面综述了氧化/UF顺序组合工艺与氧化/UF一体化耦合体系在缓解膜污染和提升EPs去除效能方面的最新研究进展。最后,基于现有研究成果,提出了氧化-UF耦合工艺的发展趋势与未来研究方向,为其在实际水处理工程中的进一步应用提供理论依据与实践指导。

氮化硅陶瓷与金属钎焊方法研究进展

摘要:氮化硅陶瓷作为一种高性能材料,其与金属的连接技术具有重大研究意义。钎焊因工序简单、对基体损伤小且对接头尺寸和形状的限制少而成为陶瓷/金属常用的连接方法,因此氮化硅陶瓷与金属钎焊技术是当下研究的热点。但由于两者的热膨胀系数存在显著差异,易导致接头产生较大的残余应力,因此优化钎焊方法以提高连接强度成为该领域亟待解决的关键问题。本文综述了近年来国内外氮化硅陶瓷与金属钎焊技术的研究进展,归纳总结了活性金属钎焊、复合钎料钎焊、添加中间层钎焊和超声辅助钎焊等方法的特点和研究现状,旨在为该领域的进一步研究提供参考。

沸石铝分布精准调控: 策略、表征与展望

摘要:精准调控化学反应转化是多相催化的终极目标. 沸石催化剂凭借其独特的择形选择性在化工生产中应用广泛,但要实现高效反应转化仍依赖对活性位结构的精确调控, 以抑制副反应的发生. 沸石的活性中心由分布在晶体学不等价T 位的铝(Al)原子构成, 因此, 调控Al 在局域(T 位)及区域(空间)层面的分布已成为该领域研究热点. 此综述以局域Al 分布调控为主线, 系统综述了调控策略(自下而上与自上而下)及相关先进表征技术. 在自下而上策略中, 以典型的沸石结构为例, 重点阐明了有机/无机结构导向剂调控Al 分布的机制, 结合理论计算揭示了范德华力、静电库仑作用及氢键对Al 分布定位的影响规律; 在自上而下策略中, 基于不同T 位点杂原子(或Al 原子)的稳定性差异, 实现了Al的选择性脱除与植入, 并评述了该策略的优势与局限. Al 分布结构的精准表征是评估Al 分布调控效果的关键. 此综述还总结了关于Al 分布表征的最新研究进展, 强调多技术联用可提供更可靠的结构信息. 最后, 基于各合成策略及表征手段的优势与挑战, 展望了人工智能与大数据驱动的高通量微通道沸石合成实现Al 分布精准调控, 通过多表征技术融合实现Al 分布的精确结构解析, 最终实现定向反应型高效沸石催化剂的理性设计.

多组分金属纳米材料的原子凝聚态调控及其催化效应

摘要:在纳米尺度的金属颗粒中,不同元素的原子可呈现多种凝聚态形式:既可充分混合,形成均匀合金相;也可分离成不同的相,进而形成异质结构。这些不同的原子排列方式显著影响材料的电子耦合效应和催化性能。借助化学合成手段精准调控纳米颗粒内的原子凝聚态,有望优化其电子结构,为新型纳米催化剂的创制与新特性的发现提供契机。然而,湿化学合成在精准调控纳米颗粒原子凝聚态方面仍面临挑战。在合金纳米材料的合成中,金属盐间本征还原电势差造成显著的还原动力学差异,难以实现不同金属组分的均匀合金化及含量的精准调控。在异质结构合成中,受本征还原电势差影响,贵金属盐易与活泼金属纳米结构发生置换反应,限制了纳米晶定向生长的可控性。本文系统评述了近年来在克服上述合成限制方面的研究进展。通过引入活性氢(即氢原子或自由基)界面还原机制,有效缓解了金属间本征还原电势差对还原动力学的影响,显著提升了不同金属原子在纳米颗粒内的混合均匀性,实现了对各组分含量的独立精准调控。通过调控金属盐还原电势,成功抑制了其与活泼金属纳米结构间的置换反应,实现了一类以相对活泼的金属为核、贵金属为壳的新型核壳结构的可控合成。通过精准调控多组分金属纳米颗粒的原子凝聚态,实现了电子结构的有效调控,使其在催化反应中展现出显著的性能提升。