稀土电催化剂研究进展

摘要:稀土金属为电子结构相似、化学性质相近的17种化学元素,其中镧系元素有独特的4f电子层排列方式,具有丰富的电子能级和氧化价态,能与配体形成多种配位结构,在催化领域受到广泛关注,展现出巨大的应用潜力。本文整理了近年来稀土材料在电催化反应中的应用实例,包括水分解(Overallwatersplitting)、析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)、二氧化碳还原反应(CO2RR)和氮还原反应(NRR)。系统介绍了稀土催化剂在不同电催化体系中的设计特点,并讨论了提高和改进稀土电催化剂活性、稳定性方面的一般设计思路。最后,对稀土电催化剂的未来发展进行了总结和展望。

材料高通量制备与表征技术研究进展

摘要:材料基因组(MCI)技术是近年来出现的一种材料科学研发新理念,代表着当今世界材料科学研发领域的前沿趋势。通过构建快速响应的材料研发新模式,材料基因组技术可大幅度提高新材料研发效率、减少研发成本、推动材料的工程化应用。作为材料基因组技术的关键组成部分,材料高通量实验技术日前已形成了一系列具有代表性的材料高通量制备与表征技术。阐述了高通量实验在材料基因组技术中的地位与作用,回顾了高通量实验的研究发展历程,介绍了薄膜、块体、粉体材料高通量制备技术以及光学、电磁学等材料性能的材料高通量表征技术。最后指出了在新型材料高通量表征设备开发方面的不足,并结合数据与人工智能对材料高通量实验技术的未来发展方向做出展望。

高熵合金耐腐蚀性能研究进展

摘要:传统合金已难以满足越发苟刻的服役环境要求,而高合金具有高强度、高硬度、高韧性和优异的耐蚀性等独特性能,应用前景广阔。简述了高熵合金的历史沿革,综述了高熵合金腐蚀行为研究现状,探讨了合金成分、微观结构、热处理与工况环境等主要因素对高合金腐蚀行为的影响,归纳了高合金在石油天然气钻采、石油炼化以及放射性工业领域的应用现状。高合金作为一种新型材料,其材料特性和功能特性较传统合金具有先进性;设计、制备过程中,通过调控合金元素成分、比例及制备、处理方法,均能影响合金性能,其中合金元素是影响合金耐蚀性能的主要因素(影响合金的相结构、微观结构)。尽管日前高熵合金按需设计和处理已经成为高熵合金发展的主流方向,且在试验阶段已展现出卓越的应用价值,但缺乏在实际工况环境中的应用。最后,从高熵合金的设计方法、制备工艺等方面对高炳合金腐蚀与防护等实际应用问题等进行了展望,以期为高熵合金在含苛刻腐蚀介质环境中的安全应用提供新思路。

机械球磨法制备二维材料研究进展

摘要:二维材料因具有比表面积大、载流子迁移率及导热系数高等优点而被广泛应用于光学、生物学、材料学和半导体等领域。机械球磨法制备二维材料以其成本低、环保且可规模生产的优势而被广泛应用。本文从机械球磨法的机理及相关模型出发,综述了机械球磨法制备石墨烯、氮化硼和二硫化钼等二维纳米片的研究现状,总结了该方法制备二维纳米材料的优势及存在的问题,并对机械球磨法制备二维材料的发展进行了展望。

等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

摘要:采用等离子物理气相沉积的方法在316L不锈钢表面制备了AlCoCrFeNi 高熵合金涂层,研究了喷涂距离和电流对高熵合金涂层物相组成、表面形貌、截面形貌、硬度、结合强度和耐磨性的影响。结果表明,不同喷涂距离和电流下,高熵合金涂层都主要由BCC、B2 和FCC相组成;随着电流或者喷涂距离增加,涂层中BCC平均晶粒尺寸先增后减。当喷涂距离为460 mm时,随着电流从1600 A增加至2000A,涂层平均摩擦系数逐渐增大,表面和截面硬度先减后增,涂层结合力和结合强度先增大后减小,涂层的磨损率先增加后减小;当电流为1800 A时,随着喷涂距离从420mm增加至500mm,涂层平均摩擦系数逐渐减小,表面硬度先减后增,截面硬度先增后减,涂层结合力和结合强度逐渐增大,涂层的磨损率逐渐减小。高熵合金涂层的磨损率与涂层表面硬度和内聚强度都有一定相关性。

基于碳纳米管涂装的超疏水表面及性能研究

摘要:为了实现绿色环保的方式制备超疏水表面,采用碳纳米管(CNT)涂装与 SLM-3D打印结合的方式制备金属基底的超疏水表面。利用扫描电子显微镜和表面成分能谱分析进行表征,发现碳纳米管成功涂装至3D打印的类水稻沟槽结构上,并呈现出团簇结构。碳纳米管团簇与试样表面的沟槽结构形成了两级结构特征,无需氟硅烷等含氟物质修饰便获得超疏水特性,其接触角为153.1°,滚动角为8.2°。对碳纳米管涂装和氟硅烷修饰这两种方式制备的试样表面进行耐腐蚀性能、黏附性能、机械性能等测试。结果表明:碳纳米管涂装的超疏水表面不仅具有优异的耐腐蚀性能,而且表面黏附力极小,仅为23.2μN。碳纳米管涂装的试样表面经过线性磨损280cm后,接触角依然在150°以上。采用3D打印结合碳纳米管涂装的超疏水表面抗破坏力强,疏水功能稳定。

纳米复合智能防腐涂层在金属表面上的应用研究

摘要:智能防腐涂料能可有效地提高金属的使用寿命,因而具有自愈功能的智能防腐涂料越来越受到人们的重视。概述了 pH响应、光刺激响应、离子响应等不同触发机制的纳米智能防腐机制研究,总结了不同金属表面纳米复合智能防腐涂层研究进展,最后提出金属表面智能自修复防腐涂层发展所面临的挑战和未来发展前景。

电沉积铁基合金软磁薄膜材料研究进展

摘要:铁基合金软磁薄膜材料广泛应用于电子、电力、电气等领域。电沉积铁基软磁薄膜材料主要包括电沉积晶态结构软磁薄膜和电沉积非晶态结构软磁薄膜。本文介绍了电沉积铁基合金软磁薄膜的国内外研究现状,并对未来发展进行了展望。

亚/超临界水环境下表面涂层对合金腐蚀防控的研究进展

摘要:[目的]亚/超临界水氧化技术是处理固废和难降解废水的有效方法之一,但苛刻的反应条件导致的设备腐蚀问题限制了这项技术的发展。如何提高亚/超临界水环境下的合金耐蚀性成为研究重点和难点,而涂层技术是延缓金属腐蚀的有效手段。[方法]对亚/超临界水环境下传统合金涂层、陶瓷涂层、复合涂层和高熵合金涂层的耐腐蚀机理及涂层失效机理进行归纳。[结果]传统合金涂层、陶瓷涂层和复合涂层主要通过形成致密连续的氧化物层来隔绝腐蚀介质与基体元素反应。高熵合金涂层则通过形成尖晶石结构和氧化层来提高材料的耐腐蚀能力。[结论]亚/超临界水环境下防腐涂层的主要失效原因为氧化物层的完整性被破坏,同时不同类型涂层也存在不同的失效过程。最后对未来亚/超临界水涂层防腐蚀的发展方向进行展望。

多元成分的融合:软磁高炳合金的结构调控与磁特性研究

摘要:软磁材料是实现电子元器件上游配套关键产业技术突破的重要能源材料之一。高性能软磁材料的开发和研究对于节能、降耗和中国制造2025”实施等具有重要意义。高摘合金由于Fe、Co和Ni等磁性元素掺杂具有大的磁特性调节范围,因此高摘合金有望成为性能优异的软磁材料。着重综述了影响高摘合金磁性能的关键因素,强调了高软磁合金磁特性对化学成分、制备工艺参数和相结构非常敏感,同时明确了热处理是改善高熵合金微观组织,优化其磁性能的主要手段。此外,基于理论模拟方法从原子尺度阐释了影响高熵软磁合金磁特性的内在机制,进一步厘清了高摘软磁合金磁性与磁畴间的依赖关系。最后凝练了目前部分高摘软磁合金发展存在的科学问题,并简要概括了未来高熵软磁合金发展需要关注的方向。