泡沫前驱体制备高性能陶瓷的研究进展与展望
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。
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。
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。
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。
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。
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。
中国碳酸钙产业及其高值应用现状
摘要：作为具有高附加值的一种无机化合物，碳酸钙广泛应用于建筑材料、造纸、医药和食品等多个领域并在全球经济体系中扮演着重要角色。 随着中国市场经济持续增长、产业化发展加速，碳酸钙产品应用领域拓展至新能源电池隔膜涂层、优质药品填充剂与药用辅料、食品添加剂与加工助剂、高端涂料及橡胶制品补强剂等对材料性能要求极高的新兴领域。 虽然目前中国是全球碳酸钙生产大国，但与发达国家相比，在技术水平和高值利用方面仍有提升空间。 通过对碳酸钙产业在资源开采、产品市场及高值利用等方面进行充分的调研，对国内外该产业资源实际开采情况、产业市场规模变化、产品需求结构调整以及行业竞争态势等方面进行了详细分析，全面综述了2014−2023年中国碳酸钙产业的发展态势及高值应用现状。 通过与国外碳酸钙产业强国对比分析，指出了中国碳酸钙产业在技术创新和产业整合等方面存在的问题。 基于中国丰富的矿产资源以及众多生产企业的特点，就未来中国碳酸钙行业高值利用发展给出相关建议。 随着技术创新的推动和资源利用的优化，中国碳酸钙行业将逐步向高值应用转型，加速产业链的优化和升级，为行业的可持续发展提供坚实支撑。
超高温氧化物陶瓷激光增材制造及组织性能调控研究进展
摘要: 氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能, 是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料, 在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比, 激光增材制造技术能够一步实现从原材料粉末到高性能结构件的一体化高致密成型, 具有柔性度好、成型效率高的特点, 可以快速制备高性能、高精度、大尺寸复杂结构部件。近年来, 基于液固相变发展的熔体生长氧化物陶瓷激光增材制造技术已成为高温结构材料制备技术领域的前沿研究热点之一。本文首先概述了激光增材制造技术的基本原理, 着重介绍了选区激光熔化与激光定向能量沉积两种典型激光增材制造技术的工艺特点。在此基础上,重点阐述了利用激光增材制造技术制备不同氧化物陶瓷的组织特征及工艺参数对微观组织的影响规律, 并总结比较了不同体系氧化物陶瓷力学性能的差异。最后, 对该领域存在的问题进行了梳理和分析, 并对未来的发展趋势进行了展望。
基于无机填料复合薄膜的摩擦纳米发电机研究进展
摘要: 摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator, TENG)是一种将微小机械能转化为电能并加以收集利用的绿色能源器件, 具有活性材料种类广泛、器件结构简单以及易于集成等特点。较低的输出功率密度是目前阻碍其实际应用的主要因素之一。如何通过材料组分设计与制备提高其输出功率密度及能量转化效率, 是目前该领域研究者关注的热点问题。在摩擦纳米发电机常用的活性材料-高分子聚合物中引入功能性填料是一种简便且高效的改性方法,不仅能够对薄膜摩擦电性能进行优化、提高输出性能, 还能够赋予其新功能, 可谓一举多得。因此, 此类复合薄膜已广泛应用于TENG 领域, 例如TiO2、SiO2、BaTiO3、ZnSnO3、MoS2、石墨烯、二维黑磷等无机填料对复合材料的性能均有不同程度的优化, TENG 的输出功率密度最高提升了数十倍。本文结合国内外研究现状, 按照填料对基体材料表面性能以及电学性能优化作用两个方面进行阐述, 综述了复合材料薄膜在摩擦纳米发电机中的研究进展,并展望了未来复合材料用于提高TENG 输出性能研究的发展方向。
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。
