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面向多功能工程应用的力学功能超材料的研究进展

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
机器学习在原子制造中的应用：现状、挑战与展望

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
人工智能在先进材料研发中的应用

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
人工智能在金属材料组织图像识别与定量分析中的应用

人工智能在金属材料组织图像识别与定量分析中的应用

摘要：基于人工智能（artificial intelligence，AI）技术的微观组织识别及定量化兼具高精度和高效率的优势，有力推动了高通量组织分析技术的发展。聚焦AI 辅助金属材料组织图像分析这一新兴领域，以微观组织由定性分析逐步向精细定量分析的发展为脉络，系统综述了传统机器学习分类算法、深度学习分类算法、目标检测算法、语义分割算法在金属材料微观组织分类、识别以及定量化方面的研究进展，尤其重点论述了广泛采用的语义分割算法的研究现状；同时，针对AI 算法在材料微观组织图像分析领域面临的组织复杂度高、标注样本匮乏等瓶颈问题，介绍了数据增强、模型架构改进等方面的创新策略及其应用效果。最后，总结和展望了基于AI 的微观组织图像分析方法目前存在的不足以及未来的发展方向。
新材料 2026年03月05日
腐蚀大数据技术及其智慧工程应用

腐蚀大数据技术及其智慧工程应用

摘要：腐蚀是威胁材料服役安全与使用寿命的核心因素。腐蚀数据具备多源异构、时间长、跨尺度、非线性等复杂特征。针对这些特性，腐蚀大数据技术通过融合各类传感器技术和建立多维智能关联数据库等方法，对材料腐蚀大数据进行挖掘建模与可视化，最终实现共享服务平台建设和在工程中的应用。在智慧工程应用场景中，腐蚀大数据技术实现3 大核心功能：一是通过实时监测技术对桥梁钢结构、油气输送管网等关键设施的腐蚀状态进行动态追踪，结合多源异构腐蚀数据高通量采集即时捕捉腐蚀速率、环境参数对腐蚀大数据进行系统收集；二是通过多源数据挖掘技术，解析腐蚀数据与环境因子、运行工况的耦合规律，支撑防腐策略的动态优化；三是基于神经网络等人工智能模型，结合历史积累数据与机器学习算法，实现了对材料的剩余服役寿命的精准预测，为工程安全运维提供量化依据。此外，腐蚀大数据通过与数字孪生结合，通过构建腐蚀演化的三维虚拟模型，实现了工程结构健康状态的可视化预警与维护资源的智能调度，实现了腐蚀大数据共享与物联网平台的共同建设，最终推动传统防腐向“受击—诊断—决策—执行”的闭环管理升级。腐蚀大数据技术不仅推动了传统防腐技术向智能化、精准化转型，更成为智慧工程安全运维体系的核心支撑，在海洋工程、能源互联网等领域展现出广阔的应用前景。
新材料 2026年03月06日
燃气涡轮发动机用热障涂层和环境障涂层研究进展

燃气涡轮发动机用热障涂层和环境障涂层研究进展

摘要：热障涂层（TBC）和环境障涂层（EBC）是燃气涡轮发动机的关键技术。La2Zr2O7、YTaO4 等低热导率陶瓷材料展现出相变温度高、热膨胀匹配性好、抗CMAS（CaO−MgO−Al2O3−SiO2）腐蚀性能良好等特性，纳米晶γ'相涂层具有涂层−基体化学/力学相容性优异及体系应力低等优点，是下一代TBC 的重要发展方向。基于β−Yb2Si2O7 的高熵稀土硅酸盐，具有良好的热膨胀匹配性和抗CMAS 腐蚀性能、优异的抗水蒸汽腐蚀性能，以及显著低于YSZ 的热导率，是热环境障涂层（TEBC）的重要材料体系。双相陶瓷复合技术，可显著提高断裂韧性，并改善抗CMAS 腐蚀性能和隔热性能，是未来研究应重点关注的方向。
新材料 2026年03月06日
基于扫描微探针技术的现代腐蚀电化学研究进展

基于扫描微探针技术的现代腐蚀电化学研究进展

摘要：基于混合电位理论的经典腐蚀电化学对于腐蚀与防护的研究具有重要的促进作用，但也必须认识到腐蚀反应的多反应耦合非平衡不可逆的特征，并由此导致的Butler−Volmer 和Nernst−Planck 方程的过度简化，以及对构成腐蚀的电极反应研究的弱化。从腐蚀方程出发，指出腐蚀电化学的内涵，综述了扫描电化学显微镜（SECM）、扫描振动电极（SVET）、局部电化学阻抗（LEUS）和扫描电化学池显微镜（SECCM）4 种典型扫描探针技术在腐蚀反应动力学、空间物种监测、腐蚀活性分布等方面应用的优势与进展，发现高分辨扫描探针技术可识别低至几个纳米腐蚀点与皮安级腐蚀电流，实现了腐蚀发生发展过程反应活性空间差异与动力学的原位监测，进一步结合计算模拟可量化比较分析腐蚀数据。最后展望了现代腐蚀电化学的发展趋势，可继续从多反应耦合的非平衡不可逆腐蚀反应的本质出发，深度融合跨尺度表征，建立宏观−微观的辩证统一关系。
新材料 2026年03月09日
纳米线储能材料与器件战略价值及技术挑战

纳米线储能材料与器件战略价值及技术挑战

摘要：在全球碳中和目标与能源安全战略的双重驱动下，纳米线储能材料与器件凭借其独特的结构优势与性能可扩展性，已成为推动下一代高性能储能技术发展的核心引擎。文章系统总结了纳米线材料在储能电池、柔性及微纳储能器件等领域的突破性进展，揭示其在新型电力系统快速响应、柔性电子能源自主化、低空经济高能量密度需求等战略场景中的关键价值。同时，针对多物理场耦合调控机制缺失、多粒子协同输运机制不明及跨尺度功能集成矛盾等挑战，提出构建“基础理论−器件工程−产业生态”协同创新体系，通过多场耦合原位表征、外场协同制造及数据驱动研发范式，推动技术从实验室向产业化跃迁，为抢占全球储能技术制高点提供战略支撑。
新材料 2026年03月09日
新型铁基超导线材的发展及其关键技术

新型铁基超导线材的发展及其关键技术

摘要：铁基超导材料具有临界磁场高、各向异性小等优点，在强磁场领域具有重要的应用潜力，获得高性铁基超导线材是铁基超导材料高场强电应用的基础。文章回顾了铁基超导线材10多年来的发展历程，尤其是近年来在线材性能提高及线圈研制方面取得的最新进展，并对未来实用化铁基超导线材需要重点突破的主要关键技术提出展望，以期为后续铁基超导线材的产业化应用提供参考。
新材料 2026年03月10日
应变玻璃超级铁性智能材料的进展与展望

应变玻璃超级铁性智能材料的进展与展望

摘要：在航空航天、自动驾驶、无人机、机器人及先进医疗等尖端领域，颠覆性智能技术的发展对铁性智能材料的高性能提出了重大需求。然而，基于朗道相变理论的传统铁性智能材料在性能上面临原理性的制约，难以实现进一步突破。近年来，应变玻璃的发现与发展为铁性智能材料突破原理限制、获得颠覆性性能带来了新契机。文章综述了近年来应变玻璃铁性智能材料的研究进展，并对该新型铁性智能材料的未来发展提出展望和建议，以期为中国在铁性智能材料基础研究中保持领先地位、在产业应用上推动跨越式发展提供参考和思路。
新材料 2026年03月10日