人工智能在先进材料研发中的应用

摘要:综述了人工智能（artificial intelligence，AI）在材料成分与结构设计、性能预测、合成优化及工业实践中推动材料研发从经验试错向智能设计范式转型的前沿进展。通过融合数据驱动方法、物理嵌入建模与自主实验系统，AI 实现了跨尺度性能高精度预测、极端性能材料的逆向设计、合成工艺智能优化及缺陷无损检测等，显著缩短了研发周期并突破了传统试错研发周期长、实验成本高且难以系统逼近材料性能极限等瓶颈。归纳了AI 在稳定晶体高效筛选、辐射制冷材料定向开发等典型案例中的利用晶体图神经网络高效筛选大量稳定化合物，以及通过深度生成模型实现性能创纪录的辐射制冷材料逆向设计等突破，阐述了少样本学习、迁移学习及物理机理融合等技术对数据稀缺和多尺度建模等挑战的应对方案。未来，AI 将推进材料研发向数据驱动、自主决策和智能迭代的高阶范式加速跃迁。

新材料 2026年03月05日 1 点赞 0 评论 33 浏览

机器学习在原子制造中的应用：现状、挑战与展望

摘要：随着半导体制造向原子尺度推进，纳米器件对材料种类和沉积精度的要求不断提升。原子层沉积与原子层刻蚀作为实现原子尺度精确控制的核心技术，正面临工艺参数高维度化和反应机制复杂化的挑战。传统的实验和模拟手段难以满足高通量筛选和高精度优化需求，而机器学习技术的迅速发展为解决这一问题提供了全新的范式。本文系统综述了机器学习方法在前驱体设计、反应路径预测、薄膜沉积参数优化及过程控制等方面的最新研究成果，阐述了机器学习与计算材料科学相结合在提高建模效率、提升预测精度和实现智能化工艺控制方面的显著优势。同时，分析了现阶段机器学习应用中面临的泛化性不足、数据稀疏、跨尺度融合难题等主要挑战，展望了未来融合物理信息、多尺度模型和语义数据平台等前沿技术的应用前景，以期实现原子制造领域从离线预测到在线智能控制的转型。

新材料 2026年03月04日 1 点赞 0 评论 30 浏览

面向多功能工程应用的力学功能超材料的研究进展

摘要：力学超材料是一类人造结构化材料，其本质是以人工微结构为单元构造的复合结构，旨在通过设计人工微结构单元的形状、尺寸和周期性排列模式增强宏观整体结构的力学性能，实现负泊松比、多稳态、轻质高强、可编程/重编程等超常力学性能。然而，通过常规材料制备的力学超材料难以满足不同工程应用场景对功能器件的多环境场自适应性、迅速可控环境响应和能量转化等性能要求。结合力学超材料和先进功能材料构筑的力学功能超材料从材料角度拓展了力学超材料的性能，可以实现可调控的力电、力磁、力热等耦合响应，有望实现力学超材料的多功能工程应用。本文从超常力学性能和典型分类方面阐述了力学超材料的研究进展，从构筑方法和耦合响应方面详细介绍了力电、力磁和力热超材料3 类代表性力学功能超材料，总结与展望了力学功能超材料在航空航天和海洋工程领域的潜在工程应用，包括自折展卫星太阳翼、微型航天器自供能、卫星平台隔振、海洋工程与装备监测感知和海洋波浪能采集等。

新材料 2026年03月03日 1 点赞 0 评论 34 浏览

碳化硅陶瓷材料的摩擦与润滑研究进展

摘要：结构陶瓷材料具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温及化学性质稳定等突出优点，被广泛应用于摩擦学领域。随着服役工况的日益复杂，在高温、重载、强辐射等环境下，结构陶瓷摩擦元件的应用仍然面临着巨大的挑战。因此，工业界对陶瓷的摩擦性能提出了更高的要求，降低陶瓷材料的摩擦磨损成为材料科学与摩擦学领域重要课题之一。由于陶瓷材料磨损形式和机理复杂，目前未见通用的摩擦学模型可以解释所有陶瓷的摩擦磨损。本文以碳化硅陶瓷材料为例，对碳化硅的摩擦与润滑研究进展进行了综述，涵盖碳化硅陶瓷的磨损机制，水润滑技术，固体润滑复合材料，表面工程技术及制备工艺等方面，旨在促进SiC 陶瓷材料在摩擦学领域的应用与发展，同时为其他结构陶瓷材料的润滑技术提供参考。

新材料 2026年03月02日 0 点赞 0 评论 40 浏览

多孔金属材料的抗蠕变性能研究进展

摘要：多孔金属因其优异的力学性能，在过滤、催化、吸附和传热等领域得到广泛应用。然而，蠕变失效是多孔金属零部件在高温和恒应力条件下失效的主要方式之一。从孔结构、棱结构、微观缺陷以及蠕变寿命预测4个方面总结了多孔金属材料抗蠕变性能研究进展，阐述了孔隙率、孔形、孔径等孔结构对多孔金属应力指数、抗蠕变性能和变形机制的影响；分析了空心棱、实心棱两种结构在不同应力条件下的抗蠕变性能，揭示了棱宽变化对多孔金属蠕变速率的影响规律；揭示了多孔金属中常见的微观缺陷对其蠕变机制的影响；介绍了目前常用的多孔金属蠕变寿命预测本构模型。以期为多孔金属结构的长寿命服役和稳定可靠运行提供较为科学的指导。

新材料 2026年03月02日 1 点赞 0 评论 26 浏览

烧结金属多孔材料及其应用与发展趋势

摘要：烧结金属多孔材料是一种特殊的结构功能一体化的金属材料，广泛应用于煤化工、石油化工、航空航天、新能源、半导体、冶炼、环保等行业，对于国民经济的发展具有重要作用。介绍了烧结金属多孔材料的种类，阐述了烧结金属多孔材料在过滤分离、流体分布控制、催化负载、强化传质传热等领域的应用，分析了烧结金属多孔材料的发展趋势，未来金属多孔材料将向材料复合化、孔径微细化、结构梯度化、应用广泛化与多功能化的方向不断发展。

新材料 2026年02月28日 1 点赞 0 评论 41 浏览

稀土氧化物在电催化领域的研究进展

摘要： 稀土元素作为一种重要的战略资源， 被称为“工业维生素”， 广泛应用于尖端科技和日常生产生活中， 由于其独特的4f电子排布和丰富的电子能级， 近年来稀土及其氧化物在电催化领域得到快速发展。本文对稀土氧化物在析氢反应（HER）、 析氧反应（OER）、 氧还原反应（ORR）、氮还原（NRR）和二氧化碳还原反应（CO2RR）等催化领域的应用进行了整理。总结并讨论了稀土氧化物电催化剂针对不同电催化体系的特点和需求的设计思路， 对其在未来的发展和研究重点进行了探讨和展望。

新材料 2026年02月28日 1 点赞 0 评论 35 浏览

石墨烯柔性电热材料

摘要：石墨烯是一种超高导热性能的二维纳米材料，在电加热领域应用广泛。本文通过分析石墨烯及其柔性电热（膜）材料的研究进展，介绍了不同尺寸石墨烯的制备方法、功能化改性对石墨烯导热性的影响，总结了石墨烯柔性电热（膜）材料在除冰防雾、可穿戴衣物和低温电池热管理等领域的应用，为石墨烯电热材料的发展提供了研究基础，并指出未来仍需要突破石墨烯及其柔性加热（膜）材料制备工艺和加热元件集成上的技术难题。

新材料 2026年02月27日 1 点赞 0 评论 26 浏览

自修复3D打印聚合物材料及其应用

摘要：随着光固化3D打印技术的迅猛发展和日益成熟，市场对光敏树脂的需求日趋多样化和精细化，推动了多功能光敏树脂的研发，其目的是为了拓宽光敏树脂的应用范围，尤其是在高性能和智能材料方面。自修复3D打印聚合物材料作为一个新型研究方向，近年来更是受到了研究人员的广泛关注。本文综述了最新的基于氢键、二硫键、配位建、主客体相互作用等本征型和基于微胶囊型、中空纤维型等外援型自修复聚合物材料的研究进展，探讨了外援型和本征型的不同修复机理，重点分析了不同自修复聚合物材料在3D打印领域的应用研究。目前，自修复3D打印聚合物材料主要集中在本征型自修复材料的研究上，对于需要3D打印的硬质固体聚合物自修复材料，仍需依赖外援型自修复方法，主要为微胶囊型自修复和微脉管型自修复。

新材料 2026年02月27日 1 点赞 0 评论 30 浏览

零价铁体系中的还原路径：研究方式和检测方法引起的讨论

摘要：零价铁（Zero-valent iron，ZVI）及其表面改性材料因其优秀的还原性能已被用于去除多种污染物。直接电子转移还原、Fe（II）还原和原子氢还原是三种公认的可能的ZVI还原路径。因研究者对三种还原路径存在不同的理解以及对还原路径的检测使用了不同的方法，近期的研究在：（1）原始ZVI材料的主导还原路径为何；（2）硫改性给ZVI带来的是抑制原子氢产生还是重组；（3）碳改性强化ZVI还原性能是通过加速直接电子转移还是原子氢生成；（4）不同过渡金属改性对于ZVI的主导还原路径的影响有何深层机制等方面产生了差异性的结论，进而引发了关于ZVI及其表面改性材料对污染物还原去除的主导还原路径为何的一些争论。因此，本文系统总结了：（1）ZVI及其表面改性材料的结构与不同改性原理；（2）ZVI还原体系中还原路径的三种作用机理及不同检测手段；（3）表面改性技术（硫改性、碳材料改性和过渡金属改性）对还原路径的不同影响机制；（4）环境条件（pH、共存离子和天然有机物）对不同还原路径的干扰，并从还原路径出发对未来研究需重点关注的对象提出展望，期待解答当前对于还原路径的研究所存在的部分困惑和促进对ZVI的还原路径达成统一认知，以促进ZVI及其表面改性材料的科学研究发展。

新材料 2026年02月26日 1 点赞 0 评论 36 浏览