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数据智能驱动的机器化学家探索

数据智能驱动的机器化学家探索

摘要：近年来, 人工智能与自动化技术的深度融合为化学研究范式的革新提供了全新路径. 本文系统构建了集理论计算、机器学习、自动化实验与云端基础设施于一体的智能化学实验室系统, 通过“数据生成-模型优化-实验验证”的理实迭代机制实现研究流程的动态闭环优化, 并创新性地引入大语言模型驱动的多智能体协作架构, 完成从自然语言指令解析到跨设备任务调度的全流程自主操作. 本文详细阐述了智能实验室的硬件集成方案、多模态数据融合策略及云端资源调度机制, 通过火星陨石催化剂开发、胶体纳米晶形貌调控及高熵催化剂筛选等典型案例验证了系统的全局优化能力, 最后对智能化学研究网络的基础设施建设与协同创新模式进行了前瞻性探讨.
无机 2025年12月17日
SiC纤维成键陶瓷材料研究进展

SiC纤维成键陶瓷材料研究进展

摘要：SiC纤维成键陶瓷(SiCfiber-bondedceramics,FBCs)作为一种由SiC纤维热压烧结而得到的新型高温结构材料,具有低气孔率、高纤维体积分数的结构特点,以及耐高温、抗氧化、高强度等性能优势,是航空发动机涡轮叶片、转子等高温部件的极佳候选材料。本文系统论述了SiC纤维成键陶瓷的研究进展情况,介绍了两类成键陶瓷(Tyrannohex与SATyrannohex)的结构特点与制备方法,讨论了成键陶瓷组成、结构与性能之间的相互关系,指出界面碳层对于成键陶瓷性能的发挥具有关键作用,着重介绍了SA-Tyrannohex型成键陶瓷的室温与高温力学性能,分析其具有优异高温性能的原因,总结SA-Tyrannohex考核验证与应用发展情况,指出目前成键陶瓷还存在复杂构件成型困难等问题,并展望了成键陶瓷未来需要进一步强韧化、加强动态服役考核等发展趋势与研究方向,最后提出开展SiC纤维成键陶瓷的研究对于我国耐高温部件新材料的研制具有重要意义。
无机 2024年01月21日
二氧化钛制备技术研究进展

二氧化钛制备技术研究进展

摘要：TiO2具有优异的白度、消色力等颜料性能，是物理、化学性质稳定的功能材料。综述了工业生产TiO2制备方法的现状和研究进展，分析各种制备方法的优势、劣势和发展前景。硫酸法能制备锐钛型和金红石型二氧化钛，并且可以制备不同类型的功能材料产品，氯化法只能制备金红石型产品，硫酸法与氯化法将会长期共存。氯化法中的熔盐氯化技术与中国的钛资源现状更加契合，沸腾氯化法的技术瓶颈和对高钛渣原料的严苛要求是下一步中国二氧化钛行业面临的急需解决的问题。新工艺技术中盐酸法对原料的要求简单，能够生产不同晶型和性能的TiO2，最具有工业化发展前景。今后，各种工业制备方法的发展方向必须向清洁、绿色、低碳和废物综合利用的方向发展，以满足日益严苛的环保要求和国内钛资源现状。
无机 2025年05月10日
轻质三维多孔泡沫铝用作高性能锂金属负极骨架

轻质三维多孔泡沫铝用作高性能锂金属负极骨架

摘要：将轻质、三维多孔且亲锂的泡沫铝用作锂(Li)金属负极骨架，通过简单的机械挤压方法，将泡沫铝与金属 Li复合，制得 Al@Li复合负极。泡沫铝自身的高亲锂性，能够为Li金属成核提供丰富且均匀的活性位点，诱导Li在泡沫铝内部的快速成核 和均匀电沉积。
无机 2024年01月08日
陶瓷3D打印技术研究进展

陶瓷3D打印技术研究进展

摘要: 3D 打印技术因具有加工精度高、成本低、操作简易、制造灵动等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗、武器等领域。将3D 打印技术与陶瓷成型制造相结合，可以解决很多使用传统陶瓷制造技术带来的问题。3D 打印技术主要有喷墨打印技术、浆料直写成型技术、光固化成型技术、陶瓷熔融沉积成型技术、激光选区烧结成型技术。本文概述了各3D 打印技术的特点及其研究进展，阐述了光固化成型技术中的陶瓷浆料制备、后处理工艺，讨论了有限元数值模拟在3D 陶瓷打印技术领域的应用，分析了氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆、陶瓷前驱体、磷酸三钙陶瓷的特性及其应用现状，最后总结了陶瓷3D 打印技术目前存在的问题以及未来发展的潜力。
无机 2024年10月30日
机器学习辅助燃料分子设计

机器学习辅助燃料分子设计

摘要：燃料的理论设计一直是推进技术领域的研究重点，可以有效避免复杂的实验和潜在的危险，指导燃料合成并与实验结果相互验证，对新一代燃料开发至关重要。然而，基团贡献法和量子化学方法等传统的计算方法存在准确性差和效率低的缺陷。机器学习的快速发展，为设计和开发潜在高能燃料开辟了新的途径，在性质预测和分子设计两个关键环节均展现了强大的能力。本综述首先介绍了几种用于机器学习的燃料分子描述方式，分别对用于燃料性质预测和分子设计的不同机器学习模型进行简要介绍。进一步对机器学习辅助燃料性质预测和新型燃料分子设计的研究现状进行了归纳总结。最后，探讨了机器学习在燃料应用领域所面临的挑战及后续发展方向。
无机 2024年10月23日
应用于极端热环境的氧化物多孔陶瓷及气凝胶隔热材料

应用于极端热环境的氧化物多孔陶瓷及气凝胶隔热材料

摘要：随着航空航天装备向更高速度、更长航时的方向发展，飞行器在极端热环境中面临“新热障”挑战，传统热防护系统已难以满足其应用需求，亟须开展新型热防护系统的设计及制造研究。在防隔热一体化趋势下，隔热材料须兼具优异的隔热性能、耐温性能和力学性能。现有多孔陶瓷和气凝胶等存在显著性能权衡，亟须通过材料设计优化综合性能以满足极端应用场景的要求。系统介绍了氧化物多孔陶瓷及气凝胶作为高性能隔热材料的研究进展，详细阐述了氧化物多孔陶瓷及气凝胶的材料特性、制备方法、隔热性能、力学性能和耐高温性能等。通过组分设计、纤维增强、结构调控等手段，可以对多孔氧化物陶瓷及气凝胶在隔热性能与力学性能上进行调节，使其在极端环境热防护系统中展现出广阔的应用前景。
无机 2026年08月28日
热管反应堆无机耐高温导热涂层的应用与研究现状

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。
无机 2026年08月20日
超高温复相陶瓷多层级固溶微结构及烧结熔体调控：回顾与前瞻

超高温复相陶瓷多层级固溶微结构及烧结熔体调控：回顾与前瞻

摘要：ZrB2基复相陶瓷是具代表性的超高温陶瓷(UHTC)，其服役温度远高于烧结温度，需较多SiC 助烧致密并提升抗氧化性能。21 世纪初发现过渡金属碳化物(MC)是更好的助剂，既有效除氧还能提升高温强度；近10 年来作者们聚焦于MC 对UHTC 复相微结构的调控行为，揭示高黏滞度液相的复相反应烧结机理，并探究了复相协同固溶规律及其构效关系。定量微结构研究发现，硼碳基烧结熔体主导了ZrB2 基陶瓷的反应烧结与复相致密，调制了固溶微结构的多层级演变过程：MC 助剂经熔体转化为ZrC 晶界相，与硼化物主相的交换反应主导了复相关系；熔体作为过渡液相协助主相中M 两级固溶并形成普遍性的“核−周”结构，在烧结后期才析出ZrC 次相以及更高的M 固溶度。反应熔体对复相多级固溶结构的调控，与硅基陶瓷的相变微结构及其“溶解–再析出”液相烧结过程相似，也在晶界残留较多硅酸盐熔体及玻璃相。与单相MB2、MC 高熵陶瓷相比，MIB2−MIIC 复相UHTC 及其多层级固溶微结构有更多可调控路径，可更好优化并综合发展UHTC 的服役性能：一是固溶分相共格界面及其相互关联的位错网络化设计，可进一步提升高温强度，其相界、晶界及溶质偏聚可更为精准调控多尺度复相共格结构；二是高温下晶界相与熔体的协同演化规律及复相调控研究，可在未来发展复相多级固溶焓所主导的多元UHTC陶瓷共格结构，即复相陶瓷基因组、多层级复相结构的构效关系。
无机 2026年10月28日
电介质储能陶瓷的研究进展

电介质储能陶瓷的研究进展

摘要：电介质储能陶瓷因其卓越的性能特点，如高能量密度、快速充放电能力、优异的抗疲劳性和出色的高温稳定性，已成为固态脉冲功率系统中不可或缺的关键组件。本文总结了组分设计、宏/微观结构设计等关键技术对线性电介质、铁电体、弛豫铁电体和反铁电体储能性能的影响；并且分析了各种电介质储能陶瓷的最新研究进展；最后，对电介质储能陶瓷的未来发展方向进行了展望，强调了其在提升储能效率和拓展应用领域方面潜力。
无机 2026年08月14日