石墨烯：化学与结构功能化

摘要：石墨烯是由单原子层二维单晶结构构成的一种新型纳米材料，具备光学、力学等优异性能，但其疏水性和生物不相容性限制了其在诸多领域的应用。为解决这一问题，石墨烯功能化成为近年来的研究热点。功能化石墨烯包括石墨烯的衍生物氧化石墨烯、石墨烯聚合物复合材料、转角石墨烯、石墨烯气凝胶、超韧性石墨烯等，主要是在石墨烯材料基础上，通过物理化学处理、结构改进对材料本身进行改性，使其功能化。功能化石墨烯具有优良的光电性能，包括高灵敏度、高响应度、高探测度等，可用于工业检测和监控、三维形貌测量、生物医学等邻域。重点讨论了功能化石墨烯的性质、制备方法，介绍了石墨烯功能化的最新进展。同时，对目前功能化石墨烯所面临的挑战和机遇做了展望。

新材料 2024年05月06日 1 点赞 0 评论 140 浏览

连续螺旋微纳纤维材料的研究进展与应用探索

摘要：近年来, 连续螺旋微纳纤维因其独特的几何特征和物理化学性质, 在智能材料、仿生设计和精准医疗等领域引发了广泛关注. 其可控的形变机制和动态响应特性, 为开发新一代功能柔性材料和技术提供了全新的研究视角. 静电纺丝和微流控技术为制备连续螺旋纤维提供了创新途径. 静电纺丝通过电场力实现了螺旋纤维的高长径比和有序排列, 而微流控技术则通过精细的流体控制展现了螺旋几何特征的高度可控性. 这两种技术共同推动了微纳米螺旋连续纤维的功能化和应用多样化. 本文系统地综述了两种技术在制备螺旋纤维方面的关键机理和影响因素, 并介绍了螺旋纤维在生物医学、环境治理和智能传感等领域的应用. 最后, 探讨了该领域的当前挑战和未来发展前景.

新材料 2025年12月19日 1 点赞 0 评论 104 浏览

天然层状超材料的面内双曲声子极化激元研究进展

摘要：在纳米尺度上实现电磁场传播的精确调控，对光学器件的集成化、小型化以及光子芯片的开发均至关重要，也是纳米光子学关注的核心问题。声子极化激元是一种光子与晶格振动耦合产生的具有半光半物质性质的电磁波模式。近期，在天然层状超材料面内发现的双曲声子极化激元，表现出类似射线的传播形式、较大的波矢和高的局域场强，因而在光场调控方面受到极大关注。因此，详细阐述了双曲声子极化激元的物理机制，包括极化激元介电方程、双曲色散关系以及方位角和开口角作用关系，并进一步阐述了双曲声子极化激元的传播特点、聚焦机制、可调性和光学拓扑转变方法，最后总结展望了基于天然层状超材料的面内双曲声子极化激元的特点及发展趋势，为声子极化激元发展及其纳米光子学应用提供帮助。

新材料 2024年09月29日 1 点赞 0 评论 258 浏览

高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展

摘要：氢脆广泛发生于各种金属及合金材料中，氢脆存在隐蔽性和时间滞后性，一旦发生往往带来灾难性事故，制约了金属材料在极端工况环境下的应用。研究发现，一些高熵合金（HEA）或多主元合金在力学性能、耐蚀性、抗氢脆性能等方面表现出超越传统合金材料（如钢、镍基合金、铝合金等）的性能特点，有望成为极端恶劣工况环境下装备用材料。在此基础上，对氢脆的机理和抗氢脆多主元合金领域的研究进展进行了综述。首先介绍了氢脆的概念，并梳理了几种金属氢脆机理，包括氢压理论、氢致局部塑性变形、氢增强解离、氢增强应变诱导空位、纳米空位聚合、氢促进位错发射等。随后，结合慢应变速率拉伸实验结果，梳理了影响多主元合金（尤其是高熵合金）抗氢脆性能的因素，包括氢含量、合金元素、微观结构、制备工艺、热处理工艺和实验条件等。最后，结合影响多主元合金抗氢脆性能的因素，提出通过优化制备工艺、改善热处理工艺和调整元素含量来提高CoCrFeMnNi 高熵合金的抗氢脆性能，以及采用机器学习辅助开发新的抗氢脆多主元合金的观点，可为抗氢脆材料的研发提供参考。

新材料 2024年11月13日 1 点赞 0 评论 237 浏览

浅议从“系统工程”角度看纳米材料科学的应用之路

摘要：近20年来纳米材料科学的蓬勃发展以碳纳米管和石墨烯的研究为典型代表。如何将纳米材料在微观尺度的优异性能在宏观尺度进行良好表达，得到性能优异的商业化产品？这也给科技工作者带来极大的困惑。纳米材料科学在发展初期受“自下而上”方法论的影响，极大地促进了纳米材料科学的发展，然而其局限性限制了纳米材料的应用之路，“系统工程”的思想应运而生，为解决纳米材料的应用这一难题提供了新的方法论。从“系统工程”的角度来看，在微观尺度上性能优异的纳米材料，若要在宏观尺度取得相应优异的性能，实现商业化应用以造福人类，首先纳米材料的应用需要借助于多级结构，其次在纳米材料的应用研究中应以研究体系中各个组分之间的相互关系为侧重点。按照“系统工程”的思想，对纳米材料的研究应该侧重于根据宏观材料的需求，研究出最优化的结构单元组装方式，最大限度地发挥每种结构单元的优点，最终实现体系的效益最大化。

新材料 2024年05月06日 1 点赞 0 评论 215 浏览

AI驱动的新材料智能研发与数据标准化

摘要：近年来, 随着人工智能(artificial intelligence, AI)和自动化技术的快速发展, AI驱动的自主实验室在新材料智能研发领域展现出巨大潜力, 将成为新材料研发范式变革的“新基建”. 本文聚焦AI驱动的自主实验室在加速新材料发现中的国内外现状和核心挑战, 综述了AI驱动自主实验系统在加速新材料发现中的最新进展. 自主实验室通过将实验室自动化、机器人技术和AI算法、数据库融合为一个整体, 形成闭环反馈工作流, 在无需人工干预下高效优化目标性能. 根据自主实验室硬件和软件的技术特征和自主化程度, 可将其分为等级0至等级5. 数据驱动是AI技术的基础, 除了自主化程度外, 自主实验室具备智能化数据工厂的特征, 自主实验室既是数据的生产者也是数据的使用者, 数据标准化是打破自主实验室信息孤岛, 从“孤立智能”迈向“协同智能”的关键环节. 文中最后探讨了自主实验室建设面临的挑战并对未来发展方向进行了展望.

新材料 2025年12月13日 1 点赞 0 评论 127 浏览

智能微/纳米容器的制备及其防腐应用研究进展

摘要：智能涂层一直是涂层领域关注的重点。微/纳米容器在智能涂层中的主要作用是容纳缓蚀剂或活性剂的特定器皿，其设计和制备对于智能涂层的应用起到了十分关键的作用。本文在综合国内外文献基础上，对四种典型的微/纳米容器即埃洛石纳米管、介孔二氧化硅、类双层氢氧化物和分子筛的制备和应用进行了讨论，还重点介绍了这四种微/纳米容器在防腐领域的应用和研究进展。并指出了微/纳米容器体系构建、制备工艺优化以及在防腐应用中的发展前景。

新材料 2024年07月12日 1 点赞 0 评论 174 浏览

液态金属科技与工业的崛起：进展与机遇

摘要：常温液态金属及其衍生材料是近年来异军突起的新兴功能物质，该领域取得了一系列突破性发现，催生出诸多全新的材料创制与应用，被视为人类利用金属的第二次革命。本文扼要介绍了液态金属物质科学领域涌现出的若干典型进展、基础问题与工业应用范例，剖析现象背后的科学规律。关键词：液态金属；新材料；颠覆性技术；新工业；先进冷却；印刷电子；生物医学材料；柔性机器人

新材料 2024年01月08日 0 点赞 0 评论 207 浏览

晶格结构可打印性研究现状

摘要：晶格结构因其复杂多变的结构呈现出多种优异的电、磁、声学、热学和机械性能，在航空、航天、汽车、建筑和生物医学行业显示出较大的市场前景，而晶格结构的制造难度大是制约其快速发展的一大难题，增材制造技术为晶格结构制造带来了便利。本文主要总结分析了晶格结构的设计、打印原材料和打印过程中参数对结构可打印性的影响，分析得出晶格结构的可打印性受晶格类型、相对密度、支柱倾斜度、粉末类型和打印参数的影响，最后提出了提升晶格可打印性的未来发展方向。

新材料 2025年08月05日 1 点赞 0 评论 136 浏览

发光纤维的研究现状及应用

摘要：随着环境污染和能源危机的日益严峻，发光纤维的研究与应用引起广大科研人员的关注。发光纤维不仅具有普通纤维良好的机械性能，还具有可发光、环境友好性、生物相容性、抗老化性、以及可持续发光等诸多优点。发光纤维主要分为荧光纤维和夜光纤维两类，而夜光纤维又可以进一步分为自发光和蓄光纤维。发光纤维可以通过吸收外界能量－储存能量－散发出光子这一周而复始的过程实现发光。发光纤维的使用可缓解资源匮乏的问题也符合我国节能减排的需求。通过对发光纤维的分类及发光机理、制备方法以及应用等方面代表性文献进行了梳理和总结，以期为发光纤维的深入研究提供一定的理论支持。

新材料 2024年03月22日 0 点赞 0 评论 489 浏览