透明导电材料研究进展

摘要:近年来,透明导电材料(Transparent conductive materials,TCM)作为触摸屏、液晶显示器LCD)、智能窗、太阳电池(Solar cells)、发光二极管(LED)等先进光电子器件中的关键组件,其作用尤其重要。氧化铟锡(ITO)薄膜具有优异的光学和电学性能,是光电器件中应用广泛的透明导电材料。然而,铟元素的稀缺性、易碎性以及沉积过程中对底层薄膜的潜在损坏限制了其在未来新型光电子器件中的应用。开发适应高性能光电器件应用的TCM 成为当前研究的重点。本文综述了透明导电氧化物、超薄金属和金属网格、介质层/金属/介质层(Dielectric/metal/dielectric,DMD)、碳纳米管和石墨烯等类型的TCM光电性能、应用领域、近年来相应的研究策略和重要成果、面临的挑战以及未来发展方向。

非晶合金薄膜的复合强韧化研究进展

摘要:随着电子行业向便携化、智能化、柔性化方向不断发展,非晶合金薄膜由于强度和硬度高、耐磨损及耐腐蚀性好、表面粗糙度低等诸多性能优势,在微纳机电系统、传感器和生物医学方面显示出巨大的应用潜力,成为国内外炙手可热的高新技术材料之一。然而,剪切局域化和应变软化导致的室温脆性是非晶合金薄膜的致命问题,严重制约着其在结构工程领域中的广泛应用。因此,非晶合金薄膜的强韧化设计是目前的研究热点和前沿课题。近年来,随着生产工业和研发技术不断进步,各种新型非晶合金薄膜材料不断涌现。特别地,复合化具有高度的设计性和可控性,在非晶合金薄膜的强韧化研究方面得到广泛关注。本文回顾了非晶合金复合薄膜的几种主要结构设计策略,围绕“微观结构-力学性能-强韧化机制”的本构关系,重点阐述了不同微观结构对非晶合金薄膜力学性能和变形机理的影响,并对该课题研究进程中所面临的主要问题和挑战进行了展望。

石墨烯气凝胶全柔性触觉传感器的设计、组装及性能

摘要:针对柔性触觉传感器存在的设计难度大、抗干扰性差、不易封装以及线路布置困难等问题, 基于Storakers材料模型的应变能密度函数发展了一种基于石墨烯气凝胶(graphene aerogel, GA)的具有“气泡膜”结构的全柔性触觉传感器的设计方法. 通过模拟分析发现, 相对于“三明治”结构, “气泡膜”结构的GA柔性触觉传感器具有更好的抗干扰性. 在此基础上, 设计并组装了“气泡膜”结构的GA全柔性触觉传感器, 通过实验证实该GA全柔性触觉传感器具有优异的传感特性、力学特性和抗干扰特性. 同时, 设计开发了压阻式传感阵列的信号采集系统, 并成功实现了其对力的大小、物体位置和形状等信息的实时采集和传感监测.

我国关键有源光纤材料发展战略研究

摘要:光纤激光器及放大器广泛应用于智能制造、生命健康、新一代信息技术以及国防军事等领域,而有源光纤是光纤激光器和放大器的关键材料。本文综述了红外波段(近红外1.0μm、近中红外1.3~1.5μm、中红外2.0~3.0μm)关键有源光纤材料的研究进展,从增益系数、增益带宽、特种光纤应用等角度分析了国内外有源光纤材料的发展现状和趋势,指出了我国在该领域所面临的生产设备国产化率不高、高端工业化产品不足等问题,提出了我国关键有源光纤材料未来的重点发展思路、发展方向和发展目标。最后从基本理论自主创新、产业可持续发展、推动政策体系构建、高技术产品引领、全产业链循环发展、领域人才梯队培养等方面提出了对策建议,以期推动我国关键有源光纤材料领域优质、快速发展。

增材制造技术国内外应用与发展趋势

摘要:全面介绍7大类3D打印技术和增材制造工艺,重点介绍采用激光作为热源的金属增材制造技术,即激光粉末床熔合(LPBF)和激光定向能量沉积(LDED)。综述了近几年国内外激光3D打印和增材制造的设备开发和商业化的发展历程。展示了国内外金属激光增材制造应用的状况,特别是在航空航天、汽车制造、生物医药、模具制造、家电,以及珠宝首饰、文化创意、创新教育等领域的应用成果和未来趋势。阐述了目前增材制造技术存在的困难和面临的挑战。总结了增材制造的最新发展,包括采用绿光或紫外激光打印铜、铝、金、银、铂和铱等高反射材料,超快激光打印高密度、耐火、难熔金属合金,以及3D打印玻璃和陶瓷等。展望未来几年的发展趋势,特别是激光增材制造在空间系统和卫星制造中的应用,以及在太空中进行激光增材制造的前景。

增材制造技术制备金属梯度功能材料的研究进展及展望

摘要:增材制造技术因其采用“离散-堆积”原理进行逐层沉积的方法制造零件,便于实现在单个零件不同部位进行组织与性能调控,为金属梯度功能材料制备开辟了全新路径,相较于传统工艺,具有极好的应用前景,已成为当前的研究热点。从激光选区熔化增材制造、电子束增材制造、电弧增材制造、路径规划与材料织构等4个方面综述了国内外学者在金属梯度功能材料增材制造技术方面的研究成果,最新研究进展情况,对未来的研究方向和重点做了展望。

铁粉的发展现状与建议

摘要:对目前铁粉行业发展现况进行了相关介绍。对产品品种结构、质量状况和存在的问题进行了分析,着重分析了铁粉在粉末冶金行业的应用情况,并为今后发展提出了建议。

金属纤维多孔材料的应用和研究现状

摘要:金属纤维多孔材料是近年来受到广泛关注和研究的一种复合的结构功能一体化材料,具有良好的导电性、导热性、孔形稳定、可加工、可焊接、容尘量大等优势。综述了金属纤维多孔材料的制备方法,主要介绍了不锈钢、钛及钛合金金属纤维多孔材料在过滤分离、吸声降噪、生物医学、氢能装置等领域的应用和研究现状。

功能玻璃关键材料体系发展战略研究

摘要:功能玻璃材料是无机非金属材料的重要组成,主要包括电子信息玻璃、新能源玻璃、特种玻璃等,是信息显示、半导体、新能源、深海、深空等战略性新兴产业的基础性支撑性材料,已成为我国建设智能社会、低碳社会的重要基石。我国近年来在功能玻璃领域取得一系列重大成就,但仍存在关键材料短板环节突出、跟踪研发、创新资源分散、体系化发展不足等问题。本文按照主干化、体系化研究思路,围绕电子信息玻璃、新能源玻璃、特种玻璃等关键材料的技术、产业、支撑等体系化发展要素,梳理了国外功能玻璃领域先进国家的发展现状,结合我国的发展现状,凝炼了我国功能玻璃关键材料发展面临的主要问题,提出了我国功能玻璃关键材料的发展思路与近期、中期、远期的发展目标,凝练了我国功能玻璃关键材料领域的重点技术发展方向。研究建议:增强关键原材料保障能力,为产业安全发展提供有力支撑;加速启动功能玻璃关键材料创新滚动规划;强化功能玻璃关键材料政策支撑;完善功能玻璃关键材料的绿色低碳与数字化发展。

增材制造NiTi形状记忆合金的研究进展

摘要:NiTi形状记忆合金具有优异的形状记忆效应和超弹性效应,同时具有低弹性模量、耐磨性高、优异抗腐蚀能力、良好加工成形性、抗疲劳特性和生物相容性好的优良性能,因此广泛应用于航空航天工程、能源工程和医学工程领域。增材制造NiTi形状记忆合金具有微观组织晶粒细小、微观组织可控、相变过程可控、力学和功能特性可控的特点,可得到优异的抗疲劳性、拉伸延展性、窄滞后超弹性、宽滞后超弹性和大弹热效应。系统阐述增材制造NiTi形状记忆合金在微观组织、相变行为、力学性能、弹热效应和4D打印5个方面的研究进展,希望能够鼓励国内研究团队和学者开展更多增材制造NiTi形状记忆合金相关领域研究,推动增材制造NiTi形状记忆合金的全面产业化应用。