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。

3D打印玻璃材料的研究现状及展望

摘要: 玻璃作为一种非晶态材料,具有高光学透明度、高热稳定性、高化学稳定性、高熔点及低热膨胀系数等特点,广泛用于电子、信息、医疗等领域。随着人们对玻璃材料的结构形状、材料分布及功能属性要求越来越高,传统的玻璃材料成形加工方法( 浇筑法、吹制法、浮法等) 很难甚至无法满足上述需求。3D 打印技术颠覆了传统材料的成形工艺,其基于逐层累加的制造原理,理论上可实现任意复杂构件的数字化成形,具有无需模具、成形效率高等优点,受到玻璃材料成形制造领域学者的广泛关注。本文系统总结了玻璃材料构件的不同3D 打印工艺方法、原理及优缺点,介绍了3D 打印玻璃材料的应用现状,最后对玻璃材料3D 打印技术进行了展望。

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。

高压诱导高分子多层级结构演化与性能调控研究进展

摘要:高压科学作为一门新兴的跨学科研究领域,通过调控非平衡态热力学参数,为开发新型材料的结构与性能提供了独特的研究手段。该方法在金属和无机非金属材料研究中已取得显著进展。然而,对于高分子体系,受限于表征技术及其复杂结构特性,高压条件下的相关研究相对较少。本文基于高分子物理基础理论,系统总结了高压条件下高分子材料的结构演变规律,包括分子链运动、自由体积效应、玻璃化转变及结晶行为,阐述了由此产生的力学性能与功能特性变化,并进一步探讨了当前高压高分子研究领域的关键挑战与未来发展方向。

氮化硅陶瓷与金属钎焊方法研究进展

摘要:氮化硅陶瓷作为一种高性能材料,其与金属的连接技术具有重大研究意义。钎焊因工序简单、对基体损伤小且对接头尺寸和形状的限制少而成为陶瓷/金属常用的连接方法,因此氮化硅陶瓷与金属钎焊技术是当下研究的热点。但由于两者的热膨胀系数存在显著差异,易导致接头产生较大的残余应力,因此优化钎焊方法以提高连接强度成为该领域亟待解决的关键问题。本文综述了近年来国内外氮化硅陶瓷与金属钎焊技术的研究进展,归纳总结了活性金属钎焊、复合钎料钎焊、添加中间层钎焊和超声辅助钎焊等方法的特点和研究现状,旨在为该领域的进一步研究提供参考。

氧化锆增韧氧化铝陶瓷研究进展

摘要:氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughened alumina,ZTA)陶瓷与单相Al2O3和ZrO2陶瓷相比具有优异的力学性能,在电子、生物医疗、半导体等高端工业领域显示出更广阔的应用前景。本文结合ZTA 陶瓷的增韧机制,梳理并总结了近期国内外关于ZTA 陶瓷的粉体制备、烧结方法和第三相引入等三方面的研究进展,重点分析了利用多种烧结技术和制备工艺在ZTA 陶瓷中引入第三相的作用,最后指出粉体的纳米化、先进烧结技术的精细控制以及探索第三相对微观组织的调控是未来研究的重点方向。

第一性原理计算三元硼化物金属陶瓷性能的研究进展

摘要:利用第一性原理计算Mo2NiB2、Mo2FeB2、MoCoB、WCoB等三元硼化物金属陶瓷力学性能和物理性质,在开发和设计新型三元硼化物金属陶瓷方面发挥着重要作用。介绍了三元硼化物的结构特点及性能,综述了第一性原理在计算三元硼化物结构稳定性、力学性能、电子结构和热力学性能等方面的研究进展及存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。

基于β-异靛蓝骨架的圆偏振发光材料的发现、发展与展望

摘要:圆偏振发光(circularly polarized luminescence,CPL)材料因其独特的手性光学特性,在3D显示、生物成像、数据存储和自旋光电子器件等领域展现出广泛的应用潜力,近年来备受科研人员关注。然而,当前的研究主要集中在紫外/可见光区,具有近红外CPL特性的分子材料却非常稀少。相较于可见光波段,近红外光具有穿透能力强、背景散射小等优点,在生物成像、探测和加密通信等领域具有显著优势。作为靛蓝的异构体,β-异靛蓝具有丰富的结构修饰和配位模式,为开发近红外CPL分子材料提供了理想的骨架。本文系统阐述基于β-异靛蓝骨架的CPL分子材料的有趣发现过程,以及如何在此基础上简单高效地实现近红外CPL分子材料的制备。最后,展望基于β-异靛蓝骨架的近红外CPL分子材料的未来发展,预测该骨架将成为近红外CPL领域一类重要的明星骨架材料。

单原子催化剂制备方法的研究进展

摘要: 为了应对能源供应紧张和环境保护的挑战, 探索和开发高效催化剂成为解决能源和环境问题的关键策略。单原子催化剂(Single-atom catalysts, SACs)作为近年来新兴的催化剂类型, 其独特的性质吸引了科研界的广泛关注。金属以单原子的形式负载在载体表面, 实现了电子、几何结构的特殊性以及原子利用率的最大化。在能源催化、环境催化、有机催化等多个领域, SACs 都表现出优异的活性、选择性和稳定性, 为相关催化反应提供了强有力的支撑。更重要的是, SACs 在贵金属利用方面展现出巨大的潜力。通过精确调控可以最大限度地提高贵金属的催化效率, 进而降低催化剂制造成本。因此, SACs 的制备方法和作用机理成为国际催化领域的研究热点。本文综述了SACs 的合成策略, 包括自下而上、自上而下和量子点交联/自组装, 具体介绍了共沉淀法、浸渍法、原子层沉积(Atomic layer deposition, ALD)法、高温原子热迁移法和高温热解法等制备SACs 的研究进展, 并对SACs 制备面临的挑战和未来前景进行了总结和展望。