微波介质陶瓷测试技术及相关体系研究进展

摘要:随着通讯技术的快速发展,微波介质陶瓷作为其中的核心材料,其性能参数一定程度上决定了应用前景。实际应用中的微波介质陶瓷要求适当的介电常数以满足各种应用场景,较低的介电损耗以提高信号传输效率,谐振频率温度系数近零以确保在不同环境中的稳定性。了解不同频率范围内的介电特性对于表征不同实际应用的介电材料非常重要。介电性能的精确测量是预测器件性能以及新体系开发的关键。国内外学者对微波介质陶瓷性能参数的测量提出了多种测试方法,但是这些测试技术均存在一定的限制。因此,详细了解各种测试技术的测试原理以及应用范围和注意事项,对于性能参数的准确测量尤为重要。微波介质陶瓷根据介电常数不同分别对应于不同的应用场景,充分了解现有体系的研究进展,为开发高性能微波介质陶瓷提供指导。本文简要概述了微波介质陶瓷的主要性能参数,并系统描述和比较了各种微波介质陶瓷测试技术,最后综述现有体系,为高性能微波介质陶瓷的研究提供借鉴参考。

无机活性材料在类器官研究领域的应用

摘要: 类器官作为模拟相应组织/器官结构和功能的体外三维(3D)模型, 在生物医学领域显示出广阔的应用前景。类器官的构建需要对干细胞行为以及多细胞相互作用进行调控, 而无机活性材料具有良好的生物相容性和生物活性, 可以调节细胞行为、细胞-细胞和细胞-基质之间的相互作用, 在疾病诊疗和再生医学等领域得到了广泛研究,有望用于调控类器官的构建、生长和发育。本文综述了无机活性材料在类器官研究中的作用, 强调了其在类器官培养和实际应用方面的研究进展。首先概述了类器官构建策略的基本步骤, 介绍了代表性无机活性材料的生物学功能,特别是与类器官构建关键步骤相适配的功能; 重点阐释了无机活性材料促进类器官生长和发育的关键作用机制,包括调控关键信号通路、基质材料以及细胞能量代谢等。此外, 还探讨了类器官作为辅助工具在促进无机活性材料研究和应用方面的作用; 最后展望了利用无机活性材料提供多种物理和生化调控信号的特性进一步推进类器官基础研究和应用研究的策略。

机器学习在生物炭生产及吸附领域中的应用研究进展

摘要:随着“双碳”战略的深入推进,生物炭因其独特的碳封存能力和功能性应用,已成为环境科学与材料工程领域的研究热点。机器学习(ML) 技术的快速发展为生物炭高效吸附性能的开发提供了创新性研究方法。本文系统综述了ML 在生物炭制备工艺优化及吸附性能预测领域的最新研究进展: 首先阐释了ML 技术的基本算法原理及其在生物炭研究中的适用性特征; 其次对ML 在生物炭制备过程建模,特别对热解产物分布与生物炭特性预测中的主要影响因素进行了分析; 在吸附性能评估方面,深入探讨了ML 在预测重金属离子、新兴污染物及气态污染物去除效率中的建模方法与应用成效; 最后就ML 驱动生物炭成本效益进行了一定的分析。通过对现有文献的分析,本文总结了ML 在生物炭研究中的技术优势,指出了在数据质量、模型可解释性及跨尺度预测等方面存在的技术瓶颈,并提出融合多组学数据与物理引导ML 的前瞻性研究方向。本文可为环境功能材料设计与污染控制技术的智能化发展提供理论参考。

面向高温应用的聚合物先驱体陶瓷性能调控及其传感器研究进展

摘要:聚合物先驱体陶瓷是由聚合物先驱体经高温热解获得的新型陶瓷材料,其不仅具有良好的热稳定性、耐腐蚀性、抗蠕变性等高温特性,以及优异的半导体特性和大压阻系数等功能特性,还兼具成分可设计性和可加工性,是一种在高温环境下极具应用潜力的传感材料。本文系统概述了先驱体陶瓷近年来在高温传感领域的研究进展,分析了先驱体陶瓷与高温传感密切相关的微观组织结构特点及其传感机理,讨论了先驱体陶瓷电学、高温、力学特性及对应的调控手段,重点总结了近年来其在高温领域中作为各类传感器应用的研究现状,最后对其未来作为极端环境下智能感知结构/功能一体化材料的应用前景进行了展望。

高分子玻璃化转变的链长依赖性

摘要:玻璃化转变的微观机制是凝聚态物理最重要的科学问题之一. 由于链的连通性,高分子表现比小分子物质更复杂的玻璃化行为. 本综述对半个多世纪以来,科学家对高分子玻璃化转变链长依赖性的研究进行了总结. 介绍了高分子玻璃化温度(Tg)和脆度指数(m)等性质随链长增加而增大并趋于饱和的普遍现象;总结了解释和描述Tg和m随链长变化的3 种主要机制:即高运动活性链末端促进高分子协同运动,从而降低Tg和m;局部链刚性随链长增加而增大从而减弱链段运动能力,使Tg升高;分子链内次级松弛单元的耦合和动态促进激活链段松弛,造成Tg随链长增大而增大. 希望通过对高分子玻璃化现象和机理的总结与讨论帮助读者加深对长链大分子玻璃化转变的认识和理解.

无机生物材料用于毛囊和毛发再生的研究

摘要: 由毛囊退化和缺失导致的脱发会严重影响人们的生活质量和心理健康, 目前临床治疗手段存在较大局限性。因此, 毛囊和毛发再生是皮肤组织工程所面临的关键挑战之一。近年来, 多种无机材料, 尤其是生物陶瓷, 被证实能够通过释放生物活性离子来调控细胞活动, 具有促进组织修复和毛囊重建的积极作用。本文首先介绍了皮肤组织和毛囊结构, 列举了可促进毛囊再生的生物陶瓷种类及其相关重要进展; 然后讨论了无机材料在毛囊再生中的不同应用形式; 最后对生物陶瓷用于毛囊和毛发再生的未来发展方向作了总结与展望。本文旨在发掘生物陶瓷在毛发再生中的应用潜力, 为治疗毛囊损伤和脱发疾病提供新的参考策略。

硅纳米晶的固相合成与表面化学研究进展

摘要:硅纳米晶凭借其丰富的自然储量、卓越的稳定性、可调控的化学和物理性质, 以及良好的生物相容性,在半导体工业、光电能源转换和生物医药等多个领域占据了难以替代的重要地位. 通过可控合成方法来制备具有特殊功能的硅纳米晶及其衍生结构并对材料进行功能化后处理是推动硅基材料在科学理解和应用中取得突破的关键途径. 本文基于本课题组最新的研究成果, 对硅纳米晶材料的合成、表面化学及应用等方面的技术发展进行了系统梳理. 我们基于材料的组分和配体修饰, 阐明了相关硅材料化学中的构效关系和共性科学问题, 并展示了硅纳米晶在发光器件、低碳技术及生物医药等领域的应用表现. 最后, 结合自身研究结果的分析, 从材料的物理与化学机制、共性规律与普适原理等科学逻辑出发, 提出了本领域目前面临的一些挑战, 并对未来的研究方向进行了展望.

高性能石英陶瓷增韧技术研究进展

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。

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。

氧化物热电材料研究进展

摘要: 氧化物基热电材料具有高温稳定性、抗氧化性和安全长效等优点而受到人们的广泛关注, 但其应用受到了热电性能的限制。本文详细介绍了几种典型氧化物热电体系, 如层状钴基氧化物、钙钛矿结构化合物、透明导电氧化物和一些新型氧化物热电材料的研究进展。从能带结构和微观形貌两方面入手进行调节, 以达到热电材料热学性能和电学性能的协调统一。分析了氧化物热电材料研究中的主要问题, 并对未来的发展提出了一些新的思路。