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。
3D打印碳化硅陶瓷制备及力学性能研究进展
摘要：碳化硅陶瓷具有良好的化学稳定性和优异的耐腐蚀性，可替代传统金属换热器，进而被应用于热风炉、焦炉等工业窑炉。然而，传统的制备工艺存在精细化程度低、制备成本高及生产效率低等问题，制约了碳化硅陶瓷的大规模应用。随着增材制造（3D打印）技术的快速发展，这一成型方式为制备高性能碳化硅陶瓷提供了新途径。本文聚焦碳化硅陶瓷用3D打印成型技术，系统探讨了不同打印方式中浆料配方、制备工艺、后处理技术及设备参数对材料力学性能的影响，指出了当前制备技术的局限性，并对未来发展方向进行了展望。
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。
氧化铌对玻璃和微晶玻璃结构、光学性能和电学性能的影响
摘要：氧化铌（Nb2O5）作为一种结构独特、性能卓越的功能性氧化物，在推动新一代高性能玻璃与微晶玻璃发展方面展现出巨大潜力。本文系统综述了含铌玻璃与微晶玻璃的最新研究进展。首先，深入解析了Nb5+在不同玻璃基质（如硅酸盐、碲酸盐、磷酸盐）中的配位状态与网络角色演变规律，揭示了场强匹配原则、电荷补偿机制等对热稳定性、化学耐久性的构效关系。其次，重点评述了Nb5+在提升折射率、增强三阶非线性光学响应及优化稀土离子发光方面的协同调控机制，揭示了Nb—O—RE键合拓扑对局域晶体场的剪裁效应。进而，详细探讨了基于玻璃态结构遗传性的析晶动力学，以及飞秒激光诱导结晶技术在实现LiNbO3铁电晶相三维图案化、亚微米精度方面的革命性突破，阐明了激光诱导Marangoni对流驱动周期性自组织的物理机制。最后，展望了含铌玻璃和微晶玻璃领域在跨尺度计算设计、新材料体系探索及多功能集成器件等方向的未来发展趋势，旨在为含铌玻璃和微晶玻璃的深入研究与创新应用提供参考。
定量结构-性质关系分析法在玻璃材料领域的研究进展
摘要：复杂的非晶态结构和热力学亚稳态特征导致研究人员对玻璃材料结构-性能映射关系的理解仍面临挑战，因此，构效关系研究成为新型高性能玻璃研制的核心难题之一。定量结构-性质关系（QSPR）分析法通过建立数学模型将材料的微观结构与宏观性能相关联，为新型玻璃材料的研究提供了可以突破传统试错法局限的新途径。本文系统综述了QSPR分析法在玻璃材料领域中的最新研究进展：首先，梳理了从数据获取、描述符提取到模型构建的完整研究流程；其次，聚焦描述符体系的分类，阐述了自该方法首次提出后描述符体系在结构、能量和动力学机制方面的发展演化；随后，进一步总结了QSPR分析法在硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃及其他类型玻璃中成功预测力学、热学及化学稳定性等性能的案例，论证了其在实际材料设计中的有效性。最后分析了当前研究在描述符物理意义与数据质量方面面临的挑战，并展望了未来通过多尺度融合与多方法联用的改进策略，以推动QSPR分析法从解释工具向精准设计平台的转变。
高熵钙钛矿氧化物陶瓷的制备与应用研究进展
摘要：高熵钙钛矿氧化物陶瓷作为一种新型功能材料，凭借其高熵效应所赋予的优异介电性能、卓越的储能性能以及显著的催化活性，受到了国内外学者的广泛关注。本文首先概述了高熵钙钛矿氧化物陶瓷材料，介绍了其晶体结构基础与设计方法；接着探讨了多种制备方法，包括传统的固相反应法、溶胶-凝胶法，以及先进的闪烧法和放电等离子烧结技术等。此外，还系统介绍了高熵钙钛矿氧化物陶瓷的卓越性能，涵盖电学、磁学、热学以及介电与储能等方面，这些性能使其在电磁波吸收材料、固体氧化物燃料电池、介电与储能材料等诸多领域展现出广阔的应用前景。最后展望了高熵钙钛矿氧化物陶瓷未来的研究方向，包括新体系的开发、理论计算的深入以及应用领域的拓展等方面。
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。
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。
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。
无机非金属生物材料发展战略研究
摘要: 无机非金属生物材料是生物材料的主要类型之一, 在组织修复、肿瘤治疗、药物递送等生物医药领域应用广泛, 为国民生命健康做出了重要贡献。我国无机非金属生物材料的研究日渐繁盛, 但其生产和应用仍处于攻坚克难阶段。为了实现我国无机非金属生物材料的高质量发展, 提高其为国民生命健康保驾护航的硬实力, 本文通过战略研究, 分析了我国无机非金属生物材料研究应用的热点和难点问题。基于目前的发展机遇与挑战, 提出了在材料的独特性能设计、材料生物学效应研究、材料介导的新原理和新机制探索、智能个性化定制、大数据筛选和人工智能设计、标准化评价和监管等方面系统发展无机非金属生物材料的建议, 以期为无机非金属生物医药产品的发展提供指导并积蓄科研和人才力量。
