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铁性智能材料的研究现状和发展趋势

铁性智能材料的研究现状和发展趋势

摘要: 铁性智能材料是具有感知温度、力、电、磁等外界环境并产生驱动效应的一类重要功能材料，主要包括形状记忆、磁致伸缩和压电3 大类材料。由于历史原因，形状记忆、磁致伸缩和压电等3类铁性智能材料却被分散在马氏体、铁磁和铁电等几个不同领域独立研究，只能借助各自领域的有限思路进行材料研发，虽取得不少成果但逐渐遭遇到原理性瓶颈。近年来，国际上出现了将3 类铁性智能材料作为一个统一体进行研究的新趋势，文章将结合现代产业和国防技术对形状记忆材料、磁致伸缩材料和压电材料的要求以及遭遇到的瓶颈问题，对铁性智能材料研究现状和发展趋势进行综述，并由此可望提供高性能铁性智能材料的物理新机制。
新材料 2024年05月06日
石墨烯纤维的制备与应用

石墨烯纤维的制备与应用

摘要:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式结合形成的单原子层厚度的二维纳米碳材料，具有优异的力学、电学、热学、磁学等性能，是当前研究的热点和焦点。石墨烯纤维是石墨烯纳米片层在一维受限空间的组装体，使得石墨烯在纳米尺度的优异性能遗传到宏观尺度，极大地拓展了石墨烯的应用领域。自2011 年首次制备获得石墨烯纤维以来，至今为止已经开发了以湿法纺丝为代表的多种制备方法，并且石墨烯纤维已经在能量转换、能量存储、传感响应等领域取得了一系列应用。归纳整理了石墨烯纤维的制备方法和应用，同时总结了石墨烯纤维目前存在的问题以及未来发展的展望。
新材料 2024年05月06日
金属材料的石墨烯强韧化

金属材料的石墨烯强韧化

摘要: 石墨烯材料以其优异的本征力学性能，被认为是新一代金属基复合材料中理想的增强体。特别是，由于调控石墨烯内禀缺陷的种类和含量可以较为简便地实现对其本征力学性能的精确“剪裁”，使得石墨烯增强金属基复合材料具有广阔的发展空间。综述了近年来石墨烯增强金属基复合材料制备工艺与结构-性能关系的研究进展，并聚焦于石墨烯/金属之间界面的结构与性能。这不仅是因为在复合材料使役时，外加载荷是通过复合界面传递到石墨烯增强体的( 即“承载效应”) ，也因为随着石墨烯的加入，在复合材料变形过程中石墨烯和金属基体内的位错发生复杂的相互作用，改变或影响了基体的变形机制，导致了额外的强韧化效果。最后，展望了石墨烯增强金属基复合材料的发展趋势，指出需要发展可放大的制备工艺，并深入研究实际使役条件下复合材料的力学行为和性能响应机制。
新材料 2024年05月06日
金属部件送丝增材制造工艺研究现状

金属部件送丝增材制造工艺研究现状

摘要：相对比于传统的减法式制造，送丝增材制造是一种新兴的加工制造方法，在复杂的几何图形和贵金属的制造方面具有更好的应用前景。本文通过分析对比，阐述了当前主流的三种送丝增材制造技术的特点及国内外研究现状，着重阐述了工艺参数对成形件精度、组织和力学性能的影响。分析了现阶段送丝增材制造技术存在的问题，最后对送丝增材制造未来的发展方向进行了展望。
新材料 2024年05月06日
粉末高温合金

粉末高温合金

摘要：高温合金具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性能、优异的拉伸、持久、疲劳性能和长期组织稳定性，是为了满足各种高温使用条件下的现代航空航天技术的要求而发展起来的，在先进的航空航天发动机领域显示出强大的生命力。粉末冶金高温合金是采用粉末冶金的方法制备的高温合金，与传统的铸锻高温合金相比，具有组织均匀，无宏观偏析，以及屈服强度高、疲劳性能好等优点，克服常规工艺产生的偏析（不均匀），所使用的预合金化粉末的每个颗粒就是一个“显微钢锭”，合金偏析只能在粉末颗粒的细小范围内发生，能够提高合金的综合性能，并且能减少切削加工量，提高了合金的利用率。特别是随着高温合金成分日趋复杂、零件尺寸不断增大，粉末冶金高温合金显示出更大的优越性。
新材料 2024年05月06日
力学超构材料的结构设计与增材制造的研究进展

力学超构材料的结构设计与增材制造的研究进展

摘要：力学超构材料可以被定义为一类结构材料，它前所未有的力学性能源自人工结构设计而非其组成材料。虽然宏观尺度和简单设计的结构可以通过传统的自上而下方式来制备，但许多不同尺度下的复杂设计仍然难以实现。增材制造（AM）的最新进展导致了许多新的超构材料理念的实现。AM方法能够制造具有高精度、极其复杂和高特征保真度的微尺度结构，使力学超构材料的快速发展成为可能，并大大降低了设计计算和实验验证周期。本文首先基于所需的力学性能详细地回顾了各种拓扑结构，包括刚度、强度和负泊松比超构材料，然后讨论了能够制造这些超构材料的AM技术。最后，我们讨论了目前面临的挑战，并提出了AM和力学超构材料的未来发展方向。
新材料 2024年05月02日
金属纳米材料表面配体聚集效应

金属纳米材料表面配体聚集效应

摘要：金属纳米材料表面配体不仅可以稳定金属纳米颗粒，辅助合成特定尺寸和形貌的纳米材料，还可用于调控金属纳米颗粒的表面化学性质。由于现有表征技术的局限性，金属纳米材料表面有机配体的结构和功能一直以来并未被深入研究。得益于分子结构明确金属纳米团簇和其他模型纳米材料体系的发展，配体在金属纳米材料表面的精确配位结构及其对催化过程的促进作用正不断被揭示出来。金属表面有机分子配位不仅可以调控表面金属电子结构，还可以分割表面原子周期性结构。表面有机配体的聚集可以进一步在金属表面构筑3D 空间结构，改变纳米材料亲疏水性，并影响催化底物和反应中间体与表面的相互作用强弱和吸附构型。此外，有机配体与表面金属所组成的界面还可以构筑新的活性位点，改变催化反应路径，从而提升催化反应活性和选择性。金属纳米材料表面有机配体的聚集效应使得异相纳米材料可以同时表现出均相催化和酶催化的优势。
新材料 2024年04月25日
浅析高温超导直流电力电缆在海上风电场的应用前景

浅析高温超导直流电力电缆在海上风电场的应用前景

摘要：针对海上风电场中海底电力电缆如何提高传输距离和容量、降低导体损耗、减少通道占地面积等问题，结合国内外对高温超导电力电缆的研究与应用成果，与传统海底电力电缆进行了对比。分析了高温超导直流电力电缆的应用优势，阐述了高温超导电力电缆失超对整个系统造成的影响及失超监测和保护的措施。展望了高温超导直流电力电缆在海上风电场中的应用前景。
新材料 2024年04月10日
异质金属激光增材制造研究及应用进展

异质金属激光增材制造研究及应用进展

摘要：极端服役环境对空天等核心构件可靠性和集成性提出了严峻挑战。传统单一材料体系和制造工艺难以满足复杂性能需求。激光增材制造技术是实现异质金属结构-功能一体化的有效途径，但异质材料兼容问题（易诱发缺陷、加工参数响应不一等）限制了高质量异质界面的形成，这对于制造装备与连接工艺提出了更高挑战。本文基于异质金属激光增材制造的最新研究进展，聚焦异质金属成型的关键问题及解决方案，回顾了近年来异质金属体系的发展及空天领域应用，从送粉方式、复合制造等方面介绍了激光增材装备的改进策略，总结了近年来激光增材技术在连接方式、参数调控、监测预测和前后端处理方面的研究进展，并针对这一技术的共性及难点问题给出了展望与思考。
新材料 2024年04月10日
先进电工材料发展战略

先进电工材料发展战略

摘要：电工材料是电气装备的基础，材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。该文深入探讨了导电材料、绝缘材料、半导体材料、磁性材料与电化学储能材料等几类电工材料的战略研究价值、国内外研究现状、国际前沿动态、学科优先发展方向等；总结了各类电工材料的关键科学问题，指出了我国先进电工材料的重点研究方向与发展战略规划，为从根本上解决制约我国电气装备关键特性的材料基础科学问题提供理论支撑与技术指导。
新材料 2024年04月07日