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。

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。

摘要: 应用于高推重比航空发动机热端部件的连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料需采用热/环境障复合涂层(T/EBCs)进行防护。为了得到兼具低热导率、适配的热膨胀系数及良好的高温相稳定性的新型稀土氧化物热障涂层材料, 高熵化设计概念为其成分设计和性能调控提供了新思路和新契机。本研究针对复杂高熵陶瓷体系的结构建模和性能预测难题, 提出了一种基于特殊准随机结构(SQS)的新型高熵建模策略。该方法在保证计算精度的同时,实现了对复杂结构陶瓷性能的快速预测。随后, 结合第一性原理计算方法, 预测并比较了四种高熵稀土氧化物材料的晶体结构、弹性性质及热物理性质, 重点揭示了不同稀土成分及Hf 掺杂对材料低热导率性能的调控作用及原子尺度根源。本研究为航空发动机热端部件用T/EBCs 材料的理论模拟和选材设计提供了科学思路与基础数据。

摘要：煤系针状焦作为高功率与超高功率石墨电极及高端碳材料的重要原料，在我国“富煤、贫油、少气”的资源格局下具有显著的战略意义。本文系统综述了煤系针状焦的发展历程与国内外产业现状，重点总结了以煤焦油沥青为原料的主要制备工艺路线，包括延迟焦化、变温热聚及焦化– 煅烧一体化等技术，并对不同工艺的特点及工业化成熟度进行了比较分析。在此基础上，围绕中间相炭微球的成核、生长与融并过程，评述了传统理论、微域构筑理论及球形单位构筑理论等典型成焦机理模型，阐明了工艺参数对针状结构形成与各向异性发展的关键作用。同时，归纳了煤系针状焦的主要性能指标及其在石墨电极和锂离子电池负极材料中的应用现状。最后，针对当前煤系针状焦在原料净化、过程稳定性及产品一致性等方面面临的技术瓶颈，展望了未来在原料分子结构调控、工艺优化及高质量规模化制备方面的发展方向。

摘要：陶瓷作为典型的无机非金属材料，经成型与高温烧结后展现出高硬度、耐高温、耐腐蚀的优异特性，分属结构陶瓷的承载耐磨、热冲击抗性，与功能陶瓷的电、磁、光、热特殊物理性能，使其成为贯穿民用生活与尖端科技的核心基础材料。而陶瓷材料4D 打印技术，将3D 打印的数字化成形优势与材料的时空变形、性能及功能动态调控深度结合，完成了陶瓷制备从“静态形状”向“智能结构”的关键跨越，成为增材制造领域的前沿研究方向。目前陶瓷4D 打印相关成果的发表与引用量呈逐年增长趋势，该方向已成为材料领域研究重点，我国更是该领域的核心研究主阵地，技术发展处于世界领先水平。

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。

摘要: SiC 陶瓷具有高强度和良好的热稳定性, 在航空航天、热端部件等领域有着广泛的应用前景。随着对大尺寸和复杂形状SiC 陶瓷需求的日益增长, 3D 打印技术在制造周期、成本及可靠性等诸多方面明显优于传统减材、等材制造方法, 越来越受到重视。3D 打印方法众多, 各具特点: 立体光刻(Stereolithography, SLA)技术可以实现高精度和优良的表面质量, 但实际操作中往往需要设计支撑结构, 再加上残余应力和低固含量等问题, 极大限制了其发展; 激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)技术具有较强的材料普适性, 适用于高分子、金属和陶瓷等多种材料, 可实现大尺寸快速成形, 且制造成本较低, 但其成形素坯表面质量较低, 需进行后续加工;熔融沉积(Fused deposition modeling, FDM)技术制备的SiC 陶瓷材料可借助反应烧结实现致密化, 但成形素坯存在层间结合强度低、表面有较明显条纹等缺陷, 并且成形速度相对较慢, 不适合构建大型零件, 因此在实际生产中受到限制。本文综述了近五年来3D 打印SiC 陶瓷的最新研究进展, 讨论了成形素坯的后续高温致密化处理方法及其基本物理性能, 并展望了3D 打印SiC 陶瓷材料的未来前景。新型3D 打印技术及其与多种打印方式的融合将在陶瓷宏微观结构的精细化中发挥重要作用, 或将成为未来的重要发展趋势。

摘要: 铅基织构压电陶瓷因其制备成本远低于单晶且性能显著高于非织构压电陶瓷, 被视为最有潜力的锆钛酸铅多晶陶瓷替代者, 成为近年来材料领域的重点研究课题。基于过去数十年的研究进展, 本文详细介绍了铅基织构压电陶瓷的生长原理与表征方法、模板的制备工艺与铅基织构压电陶瓷制备过程中的关键工艺, 进而全面汇总了具有代表性的铅基织构压电陶瓷研究成果, 讨论了不同改进策略的特点。从材料配方的角度来看, 三元体系与二元体系织构压电陶瓷的各组分比例通常选择在相界处, 使各极性态在外电场下较易翻转, 进而获得高压电系数(d33)。虽然两种体系的d33 接近, 但三元体系的居里温度普遍高于二元体系, 体现出更高的应用价值。从烧结等制备工艺的角度看, 添加助烧剂可以显著促进晶粒定向生长, 后退火处理可以消除晶界和孔洞缺陷内的杂相, 淬火处理可以使电偶极子从无序状态中固定。这些改善工艺都显著增强了铅基织构压电陶瓷的性能。最后, 本文分析了目前存在的问题与发展的挑战, 认为模板与基体材料的晶格参数和B位离子价态的差异是限制铅基织构压电陶瓷性能提升的主要原因, 针对不同基体材料定制匹配性好的模板将有助于进一步改善其性能。

摘要:心血管疾病是全球人类死亡的主要原因, 其中心肌梗死(Myocardial infarction, MI)对人类生命健康的威胁更为严重。但目前可用的药物和手术干预治疗几乎均为姑息性措施, 并未从根本上解决心肌梗死造成的心肌细胞死亡问题。而近年来的再生医学生物材料研究有望提供新的解决方案。无机生物活性材料可在体内与细胞和组织相互作用并激活细胞, 从而有效调控组织再生和损伤修复, 因此在再生医学和组织工程领域引起广泛关注。其中以硅酸盐为代表的硅基生物材料(如生物陶瓷、生物玻璃等)、碳基纳米材料、金属氧化物等在促进心肌修复和再生方面显示出巨大的应用前景。本文重点介绍了无机生物活性材料在心肌再生和修复领域的最新研究进展, 概述了其材料类型和作用机制, 最后探讨了无机生物活性材料在临床转化过程中面临的挑战, 并展望了其未来的发展前景。

摘要：全无机卤化物钙钛矿作为一种具有可调节带隙的半导体材料，其热稳定性和光稳定性优于有机-无机杂化钙钛矿，近年来已在太阳能电池、紫外-可见光探测器、发光二极管等领域引发广泛关注，有望成为推动高性能光电器件产业化的关键材料。外延生长技术通过构建晶格匹配的异质界面可生长高质量的晶体薄膜，结合应变工程可对薄膜材料光电性能精准调控，已成为半导体器件制造领域的核心技术路径。随着全无机卤化物钙钛矿材料向商业光电子器件领域的拓展，精准调控薄膜结晶质量、降低缺陷态密度及优化界面特性成为该领域的关键技术瓶颈问题。本综述阐述了卤化物钙钛矿的材料结构及外延生长的基本原理，按照制备方法和衬底晶格匹配程度，分类讨论了全无机卤化物钙钛矿薄膜的外延生长工作。最后，展望了钙钛矿外延的未来方向，希望通过原位生长监测、精确的界面结构表征和规模化制造，进一步提高全无机卤化物钙钛矿的器件性能和应用。