放电等离子体烧结制备玻璃与微晶玻璃研究进展

摘要:放电等离子体烧结(SPS)凭借快速升温、短时致密化和外压辅助等工艺优势,已成为低温制备玻璃与微晶玻璃的重要方法。本文综述了SPS在玻璃与微晶玻璃制备中的最新研究进展,重点梳理了纳米粉体、微米级玻璃粉、微米级微晶玻璃粉、分子筛及金属有机框架(MOFs)等不同原料在烧结行为与性能调控方面的差异与共性;进一步讨论了温度、压力与升温速率等工艺参数对结构形成和最终性能的影响,并展望了SPS在高性能玻璃与微晶玻璃制备中的潜在应用前景。

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。

高耐候长波红外增透保护薄膜研究进展

摘要:高质量红外探测与传感系统在军事和社会生活中需求迫切。为改善长波红外光学窗口基材的光学与机械性能,提高长波红外系统的探测精度和环境耐候性,光学窗口表面增透保护薄膜的设计制备技术逐渐成为了红外技术领域的研究热点之一。本文基于近年来红外增透膜与增透保护膜的研究进展,概述了常用长波红外窗口镀膜基材和膜层材料特性,系统介绍了国内外针对长波范围的红外光学窗口表面增透保护薄膜的研究进展,归纳了膜层结构的设计方法及常用的制备手段,并展望了高质量长波红外增透保护薄膜设计制备领域的未来发展。

基于机器学习方法设计开发无机玻璃材料研究进展

摘要:玻璃科学与工程领域对新型高性能玻璃的需求日益迫切,传统试错法及物理建模存在效率低、成本高或精度不足等问题。人工智能和机器学习为玻璃设计与开发提供了更加有效的新方法,通过数据集构建、模型训练与验证,可以高效预测玻璃成分、结构及性能。本文阐述了机器学习的基础原理、核心算法(含监督与无监督学习),总结了近年来机器学习在多类玻璃中的应用成果,重点综述了基于机器学习的成分-性能、成分-结构、成分-结构-性能建模与设计玻璃材料的研究进展。已有研究表明,机器学习能显著提升玻璃性能预测准确度与开发效率,但目前仍面临泛化能力不足、复杂结构拟合困难等挑战。未来,随着技术完善与多领域融合,机器学习将持续推动玻璃科学的创新发展,为新型玻璃研发提供更高效的技术支撑。

增材制造水处理用陶瓷的研究现状与发展趋势

摘要:增材制造技术具有高精度、无需模具、可调控陶瓷多级结构的优势,为高性能水处理用陶瓷的开发提供了新途径。本文系统综述了基于光固化和直写挤出等增材制造技术制备的水处理用陶瓷在结构设计、材料复合、水处理性能等方面的最新研究进展,并探讨了其在有机污染物催化降解、油水分离等场景的应用潜力。然而,该技术仍面临难以直接制备分离层、极端工况适应性差以及规模化生产难度大等关键挑战。最后展望了水处理用陶瓷在自愈合智能陶瓷材料和机器学习辅助工艺-结构-性能协同优化的研究。本文旨在为增材制造水处理用陶瓷的研究提供参考,以推动增材制造技术在高通量、长寿命水处理用陶瓷中的工业化应用。

无机非晶微纳米材料的可控合成、特性与应用

摘要:在凝聚态物理与材料科学领域,非晶态物质的本质探究一直是国际前沿核心课题。北京航空航天大学郭林院士团队针对无机非晶微纳米材料开展了十余年系统性研究,建立了涵盖配位竞争、空间限域、原位转化、配体诱导的四大核心合成机制,成功实现零维至三维全维度非晶材料的精准可控制备。团队深入剖析非晶材料局域结构与电子态、功能特性的内在联系,攻克了稀土4f 电子调控、双电子储能、电催化固氮等多个领域的关键难题。团队基于天然牙釉质的仿生设计,研发出力学性能优于天然牙釉质的人造牙釉质材料并推进产业化。该研究为非晶材料基础理论创新提供了支撑,也为其在能源、催化、生物医学等领域的应用开辟了新路径。

陶瓷材料粘结剂喷射3D打印进展、应用及挑战

摘要:粘结剂喷射(Binder Jetting,BJ)是一种基于粘结剂固化的3D 打印成形技术,成形效率及成形精度都相对较高,可快速加工复杂结构。相比于陶瓷材料传统成形方式,BJ-3D 打印技术克服了复杂陶瓷构件制备困难,加工周期长、加工成本高等难题,在复杂异形陶瓷构件的净尺寸成形方面具有广阔应用前景。本文介绍了BJ-3D 打印成形工艺和成形原理,分析了BJ-3D 打印成形陶瓷材料与构件形性的影响因素,包括粉体及粘结剂的特性、打印参数、脱粉及致密化工艺等。进一步,对氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、生物陶瓷、陶瓷基复合材料等的BJ-3D 打印进展进行归纳,对BJ-3D 打印陶瓷材料在生物医疗、航空航天、核工业等领域的应用进行总结。最后,本文就BJ-3D 打印陶瓷材料的未来发展方向及挑战进行分析。本综述期待为陶瓷材料BJ-3D 打印研究与应用提供一定总结与参考。

二维材料及其神经形态器件与系统:制备、机制与应用

摘要:与基于冯·诺依曼架构的传统计算机系统不同,神经形态计算系统具有存算一体的特性,避免了存储与计算单元之间的大量数据交换,提高了计算效率并大幅降低了能耗。二维材料具有原子级厚度、表面无悬挂键和性能可调等优势,是神经形态器件关键材料的有力候选者。本文综述了近年来在二维材料及其神经形态器件与系统方面的研究进展,首先介绍了二维材料的基本特性与制备方法,然后讨论了二维神经形态器件的结构与工作机制,进一步展示了其在存算一体二维神经形态器件与系统、感存算一体智能电子器件与系统以及复杂环境神经形态器件等方面的应用,最后探讨了二维材料和器件应用于神经形态计算面临的机遇与挑战。

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。

铅基织构压电陶瓷的发展历程、现状与挑战

摘要: 压电材料是一种重要的信息功能材料, 能够实现机械能与电能之间的相互转化。近年来, 织构压电陶瓷技术已经成为研发新一代高性能压电材料的重要途径。通过调控晶粒的取向排布, 织构压电陶瓷表现出类似压电单晶的优异压电性能和机电性能, 并具有良好的温度稳定性。同时, 作为多晶陶瓷, 织构陶瓷保留了传统陶瓷材料的制备加工简单、机械性能良好及适用共型异形等优点。本文围绕钛酸铅(PbTiO3, PT)基压电材料体系, 从织构压电陶瓷制备技术、织构用籽晶模板以及织构压电陶瓷技术的发展历程和研究现状等方面, 对相关研究结果进行系统梳理,总结织构压电陶瓷技术优势。在此基础上, 分析了铅基织构压电陶瓷的模板筛选理论、织构陶瓷微观结构和宏观性能之间的构效关系, 以及基于织构压电陶瓷的压电器件开发等方面存在的科学难题和未来挑战。本文旨在全面介绍织构压电陶瓷技术和理论, 帮助研究者深入认识织构压电陶瓷技术, 推动高性能压电陶瓷研发和制备技术发展,进而助力我国高端压电器件的创新和跨越发展。