石墨烯对贵金属的吸附及回收研究进展

摘要：贵金属资源的可持续发展对于电子工业、催化工业等具有重要意义, 开发高效、可持续的贵金属回收技术是其可持续发展的重要环节. 以石墨烯为代表的二维材料因其独特的二维结构、大的比表面积和丰富可调控的表面物理化学性质, 是潜在的优异吸附材料. 本文综述了石墨烯、其衍生物及复合材料对贵金属离子的吸附现象及相关吸附机制, 总结了其他类石墨烯二维材料, 如过渡金属硫族化物、MXene等在贵金属吸附方面的研究进展, 讨论了其在电子垃圾等含贵金属资源固废回收中的重要应用, 展望了其在实际应用中的潜在前景及挑战, 为石墨烯等二维材料在资源可持续发展中的应用提供了新的视角与思路.

新材料 2026年02月11日 1 点赞 0 评论 56 浏览

微波法制备石墨烯：原理、研究进展与挑战

摘要：石墨烯由于其独特的单原子层二维结构及优异的性能, 在材料、电子、化学、能源、生物医药等众多领域展现出广阔的应用前景. 高产量、高品质石墨烯的制备对其在未来的开发利用进程中起着极为关键的作用, 关乎其在相关领域的拓展与延伸. 微波辅助制备石墨烯作为一种新兴技术, 具有绿色、高效、简便快捷的特点, 已经取得了显著的进展. 通过微波辅助液相剥离法、微波辅助还原氧化石墨烯法以及微波等离子体化学气相沉积法等多种方法, 能够制备出具有多样化性能及满足不同应用场景需求的石墨烯材料, 从而为其在相关领域的技术创新和发展提供强有力的支撑. 本文综述了微波辅助制备石墨烯的研究进展, 详细介绍了微波辅助制备石墨烯的不同方法, 分析了各种方法的原理、工艺参数、优缺点及其在相关领域的应用情况. 同时, 对微波辅助制备石墨烯面临的挑战和未来发展趋势进行了探讨, 旨在为石墨烯的规模化生产和进一步应用研究提供参考.

新材料 2026年02月11日 1 点赞 0 评论 59 浏览

二维氮化碳(CxNy)材料的结构、性质及应用研究进展

摘要：二维氮化碳(CxNy)材料作为新兴二维材料家族, 因其高度可调的结构和优异的物理化学性质, 成为材料科学的研究热点. 本综述构建了氮类型关联的“结构-性质-应用”全链条框架, 系统揭示了CxNy材料从原子尺度结构到宏观性能的演化规律. 基于氮原子配位环境的差异, 深入分析了吡啶氮、石墨氮、吡咯氮等类型对电子结构和化学键合的调控机制, 并通过密度泛函理论计算与实验验证, 阐述了其结构多样性的热力学和动力学理论基础. 本综述全面探讨了CxNy材料的多元性能, 包括热力学稳定性、可调电子能带结构、电化学活性、光谱响应及催化性能,并基于构效关系, 分析了其在能源存储与转换(如锂离子电池、超级电容器)、环境治理(如光催化、CO2还原)、电子器件及传感检测等领域的应用前景, 建立了性能与结构参数的关联. 针对当前挑战, 如可控合成、规模化制备、缺陷调控机制、理论与实验协同及跨尺度建模等问题, 本综述提出了未来发展方向: 开发精准合成技术、构建多尺度理论模型、探索多元优化策略及推进工程化应用. 通过系统的理论分析和前瞻性展望, 本综述旨在为CxNy二维材料的基础研究和应用开发提供全面的科学指导, 推动该领域向高性能化和产业化方向发展.

新材料 2026年02月12日 1 点赞 0 评论 55 浏览

液态金属活物质与人工生命体系的构筑

摘要：近年来，常温液态金属因一系列类生命现象与基础效应的发现，极大激发了人工生命与智能物质的探索。以这类材料为核心的各类功能体系，为实现超常规智能提供了崭新而富有前景的物质基础。除具备典型金属的基本功能外，液态金属还具有流动性、固液相变等物化性质，能够对外界刺激做出多元化响应，如大尺度可逆形变、逆重力攀爬，甚至展示出各种类生命行为，如自驱动、自组织、自分散、自生长、自修复、呼吸获能、自振荡和胞吞效应等。种种迹象表明，液态金属及其衍生材料、器件与系统正以某种“进化”方式，朝着构筑全新一代智能体系乃至可变形机器人的方向迈进。本文旨在介绍液态金属活物质的基本概念和演化路径，探讨液态金属典型的类生物活物质属性，总结其中的基础科学问题，并解读其对发展人工细胞、仿生器官以及智能机器人等方面提供的科学启示。同时，本文还将剖析研制液体集成型柔性智能机器人的可行途径，以及面临的科学挑战与技术机遇，最后对液态金属人工生命领域的发展前景进行展望。

新材料 2026年02月12日 1 点赞 0 评论 53 浏览

面向未来的智能材料物质科学

摘要：智能材料自20世纪80年代以来逐渐兴起，成为材料科学的重要方向，催生了一系列重要的概念材料。近几年来，人工智能的长足进步促使人们对智能材料的内涵和外延进行深入的反思：智能的物质基础是什么？是否存在集成思考、响应、自复制等多重能力的智能物质？如何理解、设计、合成和改造智能物质？当前化学、生命、材料、信息科学等学科的高速发展为回答这些问题提供了极佳的契机。针对智能物质的系统研究，不仅将带来对智能的全新认识，还将对先进材料、合成细胞、生命起源等相关领域产生重要影响，在为科学界提供全新研究对象的同时，也将为解决国家重大需求带来变革性的突破。本文基于国家自然科学基金委员会第391期“双清论坛”，总结了智能材料的研究现状、发展趋势及机遇挑战，凝练出未来相关领域的重点研究内容和亟需解决的关键科学问题。

新材料 2026年02月13日 1 点赞 0 评论 101 浏览

面向软体机器的智能形变高分子材料化学基础

摘要:智能形变高分子材料是实现软体机器感知—驱动—传动—结构一体化设计的核心材料，对提高软体机器的适应性、自主性和作业能力至关重要。然而，目前智能形变高分子材料的感知和驱动性能以及智能化程度无法满足软体机器自主行为控制的需求。通过智能形变高分子材料的创新化学设计突破感知驱动能力弱和自主性匮乏的瓶颈问题是决定软体机器未来兴盛的关键。我国在智能形变高分子材料化学领域的研究已有长足进步，但欠缺以重大领域应用需求为导向的组织性和整体协同性。因此，仍需加大投入力度，有组织性地深入研究软体机器的组成核心，以推动未来软体机器技术的持续创新与发展。

新材料 2026年02月13日 1 点赞 0 评论 53 浏览

智能纤维材料与器件

摘要：智能纤维器件作为新一代电子器件的重要组成部分，已成为多学科交叉研究领域的前沿方向，在智能交互、能源革新和医疗健康等领域展现出广阔的应用前景。随着该领域的不断发展，现有的纤维材料、器件结构及制备工艺已难以满足尖端应用日益增长的性能需求。因此，亟需面向前沿领域开展纤维材料与器件结构的协同设计。本文以“材料—原理—器件—应用”为组织框架，系统综述了智能纤维材料（包括金属材料、高分子材料与碳纳米材料）及其相关智能纤维器件（涵盖传感检测、能量转化、能量储存与发光显示）在材料与结构设计、性能优化、连续化制备工艺以及前沿应用方面的最新研究进展。最后，结合新兴材料研究方法及智能织物生态系统的构建需求，展望了智能纤维及器件领域的未来发展与关键研究方向。

新材料 2026年02月14日 1 点赞 0 评论 46 浏览

材料合成生物学研究进展及展望

摘要：材料合成生物学通过改造生物系统制备战略金属、无机复合材料、高性能生物大分子及有机高分子材料，具有环境友好与资源高效优势，有望替代传统石油基制造模式。然而，其发展受限于微生物底盘适配性低、多尺度动态调控灵敏度不足、材料仿生设计策略缺失及规模化生产传质传热效率低等核心科学问题。本文聚焦上述挑战，提出结合人工智能开发代谢网络调控大模型与高通量筛选平台；推动生物—无机杂化系统设计，突破材料性能瓶颈；并倡导政策层面设立专项基金、完善知识产权转化机制。旨在推动“原料—合成—回收”全链条绿色制造体系构建，为资源替代、生物医学及低碳经济提供颠覆性解决方案。

新材料 2026年02月15日 1 点赞 0 评论 36 浏览

原子级制造的关键基础科学问题

摘要：人类的制造技术逐步向原子级推进,原子作为化学反应中的最小粒子,虽然它可以分成更小的原子核、电子等,但是从制造的角度看,原子级制造可以说是人类制造的最底层技术,也是继微纳制造之后新的制造范式,可将制造精度以及产品性能推向极致水平,代表着人类对物质世界认知和制造能力发展的新阶段,是引领未来产业变革发展的战略性技术,也是保障国家安全和推动国计民生重大装备跨代升级的重要前沿方向。本文基于第330期双清论坛总结了原子级制造的研究现状、发展趋势及机遇挑战,凝练出未来5~10年原子级制造的焦点问题和亟需解决的关键科学问题,探讨了相关领域的前沿发展方向和科学基金资助战略。

新材料 2026年02月17日 1 点赞 0 评论 44 浏览

基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

摘要：原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。

新材料 2026年02月24日 1 点赞 0 评论 31 浏览