热管反应堆无机耐高温导热涂层的应用与研究现状

摘要:热管反应堆因具有结构紧凑、传热效率高和固有安全等特点而在深海、深地等极端环境核能应用中展现出重要潜力。为实现堆芯燃料与热管间的高效传热以及系统的长期稳定运行,需在热管与结构基体间引入无机耐高温导热涂层。围绕热管反应堆工程需求,综述了无机耐高温导热涂层的应用设计原则,系统概述了涂层的导热性能、高温稳定性、界面结合性能、热物性匹配性、辐照稳定性及化学相容性等关键性能要求;总结了典型材料体系,并重点介绍了硅基无机耐高温导热涂层材料的制备方法;概括了无机耐高温导热涂层的性能评价方法以及基于退化规律的寿命预测模型;最后,给出了未来无机耐高温导热涂层的发展方向。

高性能石英陶瓷增韧技术研究进展

摘要:石英陶瓷具有耐高温、低热膨胀系数、低介电常数、高温稳定性好等诸多优良性能,被广泛应用于玻璃制造、太阳能光伏、钢铁冶金等行业领域。尤其是作为飞行器用天线罩、天线窗、喷嘴等的主要材料,在航空航天领域具有重要应用。然而,石英陶瓷作为脆性材料,较低的断裂韧性严重制约了其发展,因此,石英陶瓷的增韧技术成为该领域的研究热点。本文主要介绍了石英陶瓷的颗粒弥散增韧、纤维增韧和复合增韧的方法及韧化机理,重点总结了目前存在的问题,探讨了石英陶瓷增韧技术的发展方向。

微波介质陶瓷测试技术及相关体系研究进展

摘要:随着通讯技术的快速发展,微波介质陶瓷作为其中的核心材料,其性能参数一定程度上决定了应用前景。实际应用中的微波介质陶瓷要求适当的介电常数以满足各种应用场景,较低的介电损耗以提高信号传输效率,谐振频率温度系数近零以确保在不同环境中的稳定性。了解不同频率范围内的介电特性对于表征不同实际应用的介电材料非常重要。介电性能的精确测量是预测器件性能以及新体系开发的关键。国内外学者对微波介质陶瓷性能参数的测量提出了多种测试方法,但是这些测试技术均存在一定的限制。因此,详细了解各种测试技术的测试原理以及应用范围和注意事项,对于性能参数的准确测量尤为重要。微波介质陶瓷根据介电常数不同分别对应于不同的应用场景,充分了解现有体系的研究进展,为开发高性能微波介质陶瓷提供指导。本文简要概述了微波介质陶瓷的主要性能参数,并系统描述和比较了各种微波介质陶瓷测试技术,最后综述现有体系,为高性能微波介质陶瓷的研究提供借鉴参考。

无机金属盐混凝剂的研究与应用进展

摘要:混凝法因其操作简单、适用范围广及处理效率高而被广泛应用于污水处理领域。混凝剂的物理化学特性在水处理效果中起着至关重要的作用。在众多混凝剂中,无机金属盐混凝剂由于具有絮体沉降速度快、投加量少、成本低等优点而备受青睐。将无机金属盐混凝剂分为传统无机金属盐混凝剂、新型无机金属盐混凝剂及复合无机金属盐混凝剂,重点介绍其在污水处理中的混凝性能、指出其优势并分析污染物去除相关机理,旨在为无机金属盐混凝剂的应用提供理论支撑。未来的无机金属盐混凝剂应当向着绿色高效的方向进一步发展,推动更多金属元素的引入,并更加深入地探索对于新型污染物的去除效果。同时可利用人工智能进一步优化无机金属盐混凝剂制备工艺,并考察与其他水处理技术连用的效能。

矿物数据库中新型无机电子化合物材料的模式筛选与发现

摘要:无机电子化合物是一类电子被局域在阳离子晶格骨架中的特殊材料,在电极材料、电子发射、催化等领域的应用前景广阔。近年来,发现和设计新型电子化合物成为研究热点之一。然而,当前主流方法均采用“直接”策略,难以有效识别和发现结构复杂的电子化合物前驱体。本工作提出了一种新颖的“间接”策略——不是直接得到电子化合物而是以其前驱体为导向的筛选策略。首次基于美国矿物学家晶体结构数据库(AMCSD),设计了一个结合拓扑模式识别与第一性原理计算的多阶段筛选流程。该流程的核心是定义了一种基于化学局部配位环境的拓扑描述符,用以精准捕捉潜在的电子化合物前驱体结构。基于对AMCSD 数据库中20 488 个矿物晶体结构的系统性筛选,确定了18 个有高潜力的候选材料。从这些材料中不仅识别了已被实验报道的方钠石和磷灰石型电子化合物(验证了本方法的有效性),而且还发现了7 种全新未见报道的结构原型。本工作不仅展示了“间接”策略在筛选和发现新型电子化合物上的有效性,同时也证实了矿物数据库是未被充分开发的电子化合物材料宝库,所建立的模式筛选方法也为系统性发掘其他新型功能材料提供了普适性参考方案。

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。