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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
无机填料在复合固态电解质中的作用机制研究进展

无机填料在复合固态电解质中的作用机制研究进展

摘要：全固态锂电池以其良好的安全性和更高的能量密度受到广泛关注，而固态电解质是决定固态电池性能的关键材料。由聚合物基体和无机填料组成的无机／ 有机固体复合电解质因其优良的可设计性而显示出广阔的应用前景。其中，锂离子传导能力是复合电解质性能的决定性因素，而无机填料对提升锂离子传导有重要作用。本文列举了典型无机填料的种类，总结了不同种类填料对加速锂离子输运过程的作用机理，讨论了无机填料的添加量、颗粒大小、分散性、形态对提升离子电导率的影响规律。除此之外，还归纳了无机填料对电化学窗口、锂离子迁移数、力学性能等其他性能的影响。
无机 2024年05月23日
纳米碳酸钙———生产、改性和应用

纳米碳酸钙———生产、改性和应用

摘要：碳酸钙原料来源丰富、易合成、稳定性高，具有良好的生物相容性和生物可降解性，而纳米粒径又赋予其表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应，使纳米碳酸钙成为目前生产和使用量最大的纳米材料。本文首先概述了纳米碳酸钙的生产状况，并将国内多家企业的纳米碳酸钙生产工艺与日本白石工业株式会社进行了对比分析；其次阐述了纳米碳酸钙表面改性的必要性，并详细论述了不同表面改性方法的改性原理和工艺，介绍了纳米碳酸钙在介质中的分散方法；最后综述了纳米碳酸钙在复合材料、建筑、化工、能源、生物医药等多领域中的研究与应用现状，以期为相关行业的发展提供参考和借鉴。
无机 2024年05月23日
无机纳米材料用于声动力治疗的研究进展

无机纳米材料用于声动力治疗的研究进展

摘要：声动力治疗是一种新型肿瘤治疗方式，因具有非侵入性、高穿透性、高安全性、时空可控性等优点，近年来受到研究人员的广泛关注。声动力治疗依赖声敏剂在低频超声下产生的空化泡和活性氧对肿瘤组织产生化学损伤和机械损伤。现有声敏剂主要可以分为有机声敏剂、无机声敏剂和有机无机杂化声敏剂，其中无机声敏剂由于具有高超声稳定性、多功能性、易合成、易表面修饰等优点近年来广受关注。本文着重介绍了声动力治疗中化学损伤和机械损伤的产生机制，并基于声敏剂的作用机制对已有无机声敏剂的设计进行总结与展望。
无机 2024年05月23日
氧化锆增韧氧化铝陶瓷研究进展

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。
无机 2026年03月06日
电弧等离子体制备过渡金属氮化物及应用

电弧等离子体制备过渡金属氮化物及应用

摘要：过渡金属氮化物由于其独特的物理和化学性质，如高硬度、高熔点、优良的导电性和化学稳定性，广泛应用于催化、能源存储、电子器件和生物医学等领域。电弧等离子体技术作为一种高效、绿色的制备技术，因反应温度高、产物纯度高、反应活性高以及可控性强而在过渡金属氮化物制备领域备受关注。本文介绍了电弧等离子体并探讨了其制备工艺对产物的影响，总结了过渡金属氮化物在涂层、催化剂、磁性制冷剂和超导领域的应用现状，展望了电弧等离子体制备过渡金属氮化物的发展趋势。未来的研究应将先进的表征技术和模拟计算方法相结合，深入理解材料的生长机理并提高材料的纯度和一致性，降低能耗和生产成本，以实现等离子体对过渡金属氮化物微观结构和性能的精确调控。
无机 2026年03月09日
无机纳米颗粒及界面层协同改善倍增型近红外有机光电探测器性能

无机纳米颗粒及界面层协同改善倍增型近红外有机光电探测器性能

摘要：近红外有机光电探测器具有低成本、可溶液旋涂、生物兼容性好和柔性可穿戴等优势，在生物传感、医学成像、柔性可穿戴电子器件等领域有广泛的应用前景。倍增型有机光电探测器相比于二极管型有机光电探测器，因其具有更高的外量子效率（EQE>100%）和灵敏度而备受关注。该类器件利用电极附近被载流子陷阱捕获的一种载流子能辅助另一种极性相反的载流子从外电路隧穿注入到活性层中，实现光电倍增，但陷阱的数量在一定程度上会影响器件性能的进一步提升。本文通过在活性层中掺入无机ZnO 纳米颗粒来增加电子陷阱数量，使得器件在反向偏压保持暗电流密度的前提下，亮电流密度得到提高。通过优化，发现当ZnO纳米颗粒掺杂比例为5%时性能最优，在850 nm LED照射、−15V偏压下，与未掺杂ZnO纳米颗粒器件相比，亮电流密度提升了7.4倍。在此基础上，本文协同Al2O3界面修饰层，进一步改善器件性能。结果表明，Al2O3界面修饰层的插入可改善器件的阳极界面接触特性，使得器件在正向和反向偏压下都能够实现光响应。Al2O3修饰后的器件在15 V偏压、全光谱范围内，EQE最高可达105%，R最高达104A/W。本工作为高灵敏度有机光电探测器的发展提供了新的思路和方法。
无机 2025年02月07日
太阳能驱动的无机半导体-微生物杂化体系在二氧化碳固定和生物制造中的应用

太阳能驱动的无机半导体-微生物杂化体系在二氧化碳固定和生物制造中的应用

摘要：随着全球经济的快速发展，传统化石能源消耗显著增加，导致了二氧化碳(CO2)的大量排放，这对自然生态造成了显著的影响。近年来，由太阳能驱动的以大气中CO2为原料的第3代绿色生物制造技术引起了全球广泛关注。过去数年间，研究者们在太阳能驱动的无机半导体-微生物杂化体系领域开展了大量的工作，这对CO2固定以及生物制造领域具有深远的影响。本综述围绕如何构筑高性能无机半导体-微生物杂化体系，分别从无机半导体材料的结构性能优化、无机半导体-微生物界面的构筑以及微生物代谢通路的定向重构3个维度进行了全面综述。最后，本综述展望了无机半导体-微生物杂化体系领域的发展趋势。
无机 2026年02月09日
二维材料催化剂在甲烷选择氧化中的应用

二维材料催化剂在甲烷选择氧化中的应用

摘要：二维材料因其高比表面积和可调电子结构，在提高催化效率、选择性和稳定性方面展现出显著优势，其催化甲烷转化为高附加值化学品对能源可持续利用和环境保护具有重要意义。本文综述了二维材料在甲烷低温选择性氧化中的应用进展，对甲烷氧化时C—H键断裂的两种机制进行概述，列举了几类典型的二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物、MXenes、MOFs、金属氧化物等）及其合成方法，重点探讨了这些材料掺杂金属活性位点催化剂在不同氧化剂（如H2O2、H2+O2、O2和CO+O2）下进行甲烷选择性氧化的催化性能，强调了二维材料在活性位点调控、反应路径优化等方面的作用。最后，对二维材料在解决甲烷活化难题、推动能源技术进步方面的潜力、挑战及未来发展方向进行了展望。
无机 2026年02月10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