我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

摘要:氟化碳(CFx)是一种由碳质材料( 如石墨、 石墨烯、碳纳米管等不同化学结构的炭材料)和氟化试剂在一定条件下发生氟化反应而形成的具有C―F 键的碳衍生物,由于多样的碳骨架和可控的极性C―F 键,使其具有化学稳定性、带隙可调性以及超疏水性等多种优异性能,是新型碳基材料研究热点之一。本文以氟化碳材料的结构和性质为基础,分别从化学能源、摩擦润滑和半导体等领域的应用综述了近年来我国氟化碳材料的基础研究现状和发展趋势。同时,还介绍了我国氟化碳材料的产业化进程,指出目前在民用领域受限的主要原因,提出了当前氟化碳在不同应用领域存在的问题和未来发展机遇,为氟化碳材料的进一步扩大生产和实际应用提供方向。

潜在高熵陶瓷热障涂层材料的研究进展

摘要:热障涂层材料(TBC)是为航空发动机及燃气轮机提供热防护,延长其使用寿命的一种重要材料。近年对新型热障涂层材料的探索中出现各类高熵稀土氧化物,以期通过热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的“鸡尾酒”效应获得优于单主元稀土氧化物的热学、力学、高温相稳定性及抗烧结腐蚀等性能。本文总结归纳了高熵稀土锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐及铌酸盐等五种高熵稀土氧化物的热学性质、力学性质及其他性质,着重强调了热导率和热膨胀系数,同时与相应单组分稀土氧化物的性能进行对比分析,探究影响其性能优劣的多种因素。最后指出未来或可将实验与第一性原理计算相结合,筛选出综合性能更加优异的高熵陶瓷热障涂层材料;同时,将高熵延伸至复杂组分或中熵陶瓷热障涂层材料也成为重要的拓展方向。

NiTi 形状记忆合金的功能特性及其应用发展

摘要:NiTi 形状记忆合金(shape memory alloys, SMAs)作为一种智能材料,具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性,被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域。其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状,且其远大于常见金属可恢复的弹性应变。形状记忆效应则是温度激励下奥氏体和马氏体两相的相互转变,根据宏观变形分为单程、双程和全程形状记忆效应。而NiTi SMAs 的生物相容性体现在低弹性模量和低生物毒性等方面,可应用于正畸、矫正、心血管支架等医疗器件。为充分发挥NiTi SMAs 的功能,研究者们不断开发NiTi SMAs 相关的智能结构。本文简要综述了近年来研究和发展 NiTi SMAs 的不同功能特性及其对应的智能结构典型应用,详细介绍和讨论了NiTi SMAs 的功能特性、关注问题和应用领域。同时,也对 NiTi SMAs 阻尼性能和储氢特性进行了阐述。最后,展望了NiTi SMAs 在各领域应用上尚需重点关注的问题:利用增材制造技术调控微观结构实现超弹性的稳定性提升;通过建立本构模型为形状记忆效应的稳定应用提供理论指导,并进一步优化结构实现形状记忆效应的宏观放大;提高NiTi SMAs 在生物环境里的耐腐蚀性和医疗应用推广。因此,推动NiTi SMAs 在不同应用领域的个性化和功能定制化,尚需大量的跨学科研究。

镓基液态金属基柔性传感材料的制备研究进展

摘要: 随着人工智能可穿戴技术的快速发展,带动了具备可拉伸、可压缩和可扭曲特性的柔性传感材料的蓬勃兴起。镓基液态金属(LM),由于其卓越的导电性、导热性、流动性、高表面张力和可塑性等特点,已被广泛应用于制备柔性传感材料。然而,有关镓基液态金属用于制备柔性传感材料的方法,特别是与柔性基体材料复合,迄今缺乏全面的综述。着重介绍了镓基液态金属用于柔性传感材料的制备方法,包括直接结合法、液滴法和液态金属作为引发剂法。其次,对镓基液态金属柔性传感材料应用的最新进展进行探讨。讨论了镓基液态金属柔性传感材料在可回收利用方面取得的进展。最后,就目前研究中仍存在的问题提出建议,并对未来进行展望。

粉末高速钢的制备技术及发展方向

摘要:粉末冶金的本征优势能够很好地匹配高速钢所需的组织性能,使得粉末高速钢的产量占比稳步提升并逐步占据高速钢的高端市场。重点介绍了PM HSS 原料粉末三代的发展进程,分析了当前粉末高速钢主要制备技术的研究现状,并对这些技术的优缺点进行了比较,以便根据实际需求选择合适的粉末冶金工艺,同时归纳了各类型粉末高速钢制备样品的相关性能,指出了高性能粉末高速钢的发展战略方向。

基于可编辑颜色和形状记忆液晶网络的信息存储材料

摘要:近年来,液晶网络材料因为在人工肌肉、软体机器人、微流控制器和4D 打印材料等智能软器件领域的应用受到了越来越多的关注。液晶网络材料在化学结构上同时包含聚合物交联网络和液晶基元,在性能上同时具有聚合物的可加工性、化学稳定性和力学特性以及液晶可调的各向异性,因此具有外观易编辑、功能可调、对多种刺激都能响应等优点。利用这些特点,可以将指定的形状或颜色信息精确地写入到材料中,同时在特定外界刺激(光,热,电场,溶剂等)下使信息再次显现,实现信息的存储、加密与读取。本文简要论述了具有可编辑颜色(包括结构色和荧光颜色)和形状记忆的液晶网络材料的信息存储方式,重点介绍了液晶网络材料在伪装、多级信息存储与信息传递等方面的应用研究进展。

光热材料的发展现状及应用前景

摘要:光热效应是指材料在太阳光或激光照射下产生热量的特性, 通过光热作用不仅能够最大限度地提高太阳能转换效率, 而且还可以充分发挥激光的传播优势打破材料在时间和空间维度上的局限性, 因而具有巨大的发展潜力和应用前景. 目前, 研究人员根据上述光热效应的特性和优势, 在能源利用、生物医药、催化转化、智能器件等领域进行了广泛和深入的研究和探索, 实现了该效应在光热海水淡化、光热治疗、光热催化、光热智能材料等领域的应用. 本文从目前研究中被普遍认可的光热效应机理出发, 综述了近期研究人员在光热材料开发及其利用等方面的研究进展, 并展望了光热材料未来可能发展方向, 以期进一步促进光热材料的发展及应用.

一维碳化物纳米材料的制备与性能研究进展

摘要:一维碳化物纳米材料具有高强度、高硬度、高化学稳定性、低电阻率及强抗氧化腐蚀性等优点,在超导材料、高温涂层材料、切割工具材料、超强增韧材料等领域得到广泛应用。根据现有一维碳化物纳米材料的研究进展,本文重点综述了该种材料的合成方法、生长机理、微观结构、性能特点等方面的研究进展,并对该领域的发展空间进行了展望,期望为一维碳化物纳米材料的研究、开发与应用提供参考。

4D打印刺激响应形状记忆智能材料的研究现状与展望

摘要:4D打印技术是一种可变特性快速成型技术,主要以3D打印为基础,使用智能材料对所需物体进行增材制造,成型固件可在外界环境的刺激下,就其形状、结构或功能发生时间维度上的改变。该技术被提出以来,便受到广大学者的关注。随着对4D打印技术研究的不断深入,该技术在学科交叉融合中发挥着显著优势。首先对4D打印中的形状记忆智能材料的研究现状进行综述,其次阐述了基于形状记忆智能材料的4D打印技术在医疗,仿生,军事以及生活产品制造领域的应用研究,最后展望了4D打印形状记忆智能材料在未来发展中的潜在应用及挑战。

纳米纤维素产业化进展及市场趋势分析

摘要:近年来,随着人们对可再生生物质资源转化利用的日益重视,纳米纤维素因其独特的性质而受到广泛关注。本文主要介绍了纳米纤维素国内外的产业化进展,并简要分析了纳米纤维素未来几年的市场趋势及面临的主要问题。