石墨烯吸附磁性原子结构及其电磁特性的第一性原理研究

摘要：石墨烯与磁性材料复合是调控其电磁性能的重要方法之一。本文使用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了石墨烯吸附Fe， Co，Ni磁性原子的稳定吸附结构和电磁性质。通过计算石墨烯穴位、顶位和桥位吸附磁性原子的吸附能，发现3种磁性原子都倾向于石墨烯穴位吸附构型。电子结构分析结果表明， 磁性原子d轨道与碳原子p轨道之间轨道杂化， 导致费米能级附近态密度增加。在磁性方面，吸附Fe和Co原子后，石墨烯体系呈现磁性特征；吸附Ni原子后， 石墨烯体系仍然保持自旋非极化，呈现非磁性特征。在介电性能方面， 磁性原子的吸附可以有效改变石墨烯体系介电函数的实部和虚部，实现了石墨烯的极化强度和能量损耗能力的有效调控。此外，通过改变磁性原子吸附浓度，可以调控石墨烯体系的介电性能和电磁波衰减频率范围。本文揭示了吸附磁性原子对石墨烯电磁性质的调控机制，为石墨烯在电磁防护领域的应用提供了一定的理论指导。

新材料 2026年04月22日 1 点赞 0 评论 99 浏览

第一性原理计算在若干铁基合金中的研究进展

摘要：基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算是研究材料物理化学性质的重要手段，对新材料的发展具有重要意义。这种方法仅需输入元素种类、 原子数和初始结构， 即可预测材料的晶体结构、电子结构和性能。随着计算机技术的进步，中国科学技术大学在“神威·太湖之光”超级计算机上实现万原子分子固体的大规模第一性原理计算。这一突破使得高精度的材料模拟在大尺度、长时间范围内成为可能，为材料研究提供了更精准的预测和模拟。第一性原理计算可帮助理解材料性质、预测不同环境下的材料行为，并指导新材料的发现和设计，有望显著缩短研发周期并降低成本。本文概述了第一性原理计算的理论基础，并详细评述了基于密度函数理论的第一性原理计算方法在若干铁基合金研究中的进展，同时探讨了其中存在的问题和未来发展趋势，为新型铁基合金的计算模拟研究提供了参考。

新材料 2026年04月22日 1 点赞 0 评论 153 浏览

微生物诱导矿化抑制金属腐蚀：机制、设计策略及展望

摘要：微生物因其具备规模化增殖、基因编辑及环境响应等优势，在抑制腐蚀方面展示出巨大潜力。本文首先综述了国内外关于微生物抑制腐蚀的不同机制的研究进展，概述了目前已发现的诱导矿化的微生物类型及几类典型的矿化产物类型，并详细介绍了微生物矿化抑制腐蚀的机制，重点分析了如何通过成核位点优化、改变环境因素、控制脲酶的表达及3D打印等策略人为干预微生物诱导矿化实现长效腐蚀防护。最后，对微生物矿化抑制腐蚀技术面临的挑战进行总结，并对如何优化微生物矿化抑制腐蚀的技术提出了展望。

新材料 2026年04月23日 1 点赞 0 评论 124 浏览

微纳结构热管及其仿生流体界面强化技术

摘要：随着电子与新能源器件向极端小型化、集成化方向发展，高热流密度散热需求日益迫切，热管作为基于相变传热的高效被动传热装置成为重要解决方案。本文围绕热管高效传热核心目标，从微纳结构吸液芯设计和界面润湿性调控两大维度，系统综述了热管性能优化的技术路径与研究进展。在核心部件微纳结构吸液芯设计上，综述了传统吸液芯结构存在毛细力与渗透率的固有矛盾，复合吸液芯通过不同结构的优势整合，在一定程度上缓解了这一矛盾，而具有仿生结构的复合吸液芯则可突破局限，进一步有效释放该瓶颈。润湿性是连接吸液芯微纳结构与工质的关键特性；基于杨氏方程、Wenzel 和Cassie-Baxter 经典润湿理论，通过仿生拓扑和图案润湿界面设计，可调谐吸液芯微纳结构与工质的相互作用动态特性，强化热管两相相变传热。通过构建仿生超亲液、超疏液及图案化润湿表面来促进相变成核，及气泡或液滴的高频脱离，同时提升毛细供液水平，是强化热管冷凝、蒸发/沸腾两相相变传热效率的有效途径。最后，展望了热管技术向仿生界面调控动态响应、功能强化、长效稳定、多学科交叉集成应用的发展趋势，旨在为未来高性能热管的设计、开发与工程应用提供参考。

新材料 2026年04月23日 1 点赞 0 评论 130 浏览

玻璃纤维表面碳基导电涂层制备及应用研究进展

摘要：玻璃纤维（GF）因具有高强度、高模量、耐高温、低成本等优点受到关注，但其不导电的特性极大地限制了其在高端新兴技术领域的应用。碳纳米材料作为新兴材料，具有优异的电、磁、光和力学性能，因此在绝缘玻璃纤维表面制备高导电碳层，可赋予其功能性，进一步拓宽玻璃纤维增强复合材料的应用领域。本文系统地从涂层制备方法（如浸渍法、喷涂法、热解法、静电吸附法、电沉积法、化学气相沉积法），涂层形成机理（包括物理吸附、化学键合、机械锚固），涂层导电性能（包括玻璃纤维及其增强材料的电导率、电阻率和电阻），应用领域（如结构检测、电磁屏蔽、电热除冰、能源收集）等方面综述了玻璃纤维表面碳基涂层（碳纳米颗粒层、碳纳米管层、石墨烯及其衍生物）和超级蒙烯材料中蒙烯玻璃纤维的最新研究进展。简单阐述了涂层均一性、厚度以及掺杂等因素对导电性能的影响。综合分析了当前制约碳基导电玻璃纤维规模化生产和实际应用的瓶颈问题及解决策略，并对玻璃纤维表面碳基导电涂层未来的应用前景及研究方向进行了展望。

新材料 2026年04月24日 1 点赞 0 评论 109 浏览

阻氢渗透涂层研究进展与展望

摘要：氢能作为一种清洁可再生能源因其热值高、来源广泛等特点，被誉为21 世纪最具发展潜力的终极能源，是未来实现脱碳的重要途经。在碳达峰、碳中和大背景以及相关政策的扶持下，国际氢能已进入产业化快速发展阶段。然而，氢在材料中渗透和扩散导致的氢脆问题一直是制约其应用安全性的关键因素。阻氢渗透涂层作为一种有效控制氢脆的手段而受到广泛关注。综述了阻氢渗透涂层的最新研究进展，涵盖氢扩散模型及其阻氢机理、阻氢渗透性评价方法、阻氢涂层制备工艺及新型阻氢涂层材料等多个方面。详细阐述了阻氢渗透模型及其阻氢机理，如物理阻隔、氢陷阱、势垒阻氢等；对涂层阻氢渗透性能评价与测试方法进行了系统归纳与总结，包括电化学监测电解氢渗透法、电化学监测气相氢渗透法、气相氢渗透法、原位充氢-拉伸载荷法、慢应变拉伸法等；深入探讨了当前研究中阻氢涂层的常用制备工艺，如物理气相沉积、化学气相沉积、热浸镀、化学镀等；同时对新型阻氢渗透涂层材料进行了总结分析，包括非晶阻氢、二维材料阻氢以及金属氧化物和氮化物阻氢等。最后，对阻氢渗透涂层研究存在的不足及未来发展方向进行了展望，以期为阻氢渗透涂层研究人员提供借鉴和指导，助力氢能产业更加安全、高效地发展。

新材料 2026年04月24日 1 点赞 0 评论 156 浏览

自修复超疏水涂层制备研究进展

摘要：在过去的二十年中，超疏水涂层在不同领域中的应用取得了巨大进步，但仍然存在机械稳定性差、容易受到外界影响导致超疏水性丧失等问题，阻碍了超疏水涂层的实际应用。因此，为了延长超疏水涂层的使用寿命，赋予其自修复特性具有重要的实践和应用意义。从超疏水涂层的理论基础和应用实践的角度出发，简要介绍了超疏水涂层的背景和关键概念。详细介绍了常见的自修复超疏水涂层的自修复机制，根据修复原理的不同，分为外源性自修复和本征自修复。根据超疏水涂层的不同失效形式，包括低表面能丧失、涂层结构破坏及低表面能和涂层结构同时被破坏的情况，讨论了针对不同失效形式的自修复超疏水涂层的修复策略。从实际应用的角度出发，重点讨论了生态环保、可持续发展和自主响应的自修复超疏水涂层设计策略。总结了自修复超疏水涂层在防冰除冰、油水分离和防腐蚀方面的应用，着重总结了关键的实验研究和主要发现，并详细描述了自修复超疏水材料和自修复机制等。最后简要总结了当前自修复超疏水涂层所面临的挑战和未来的研究方向。

新材料 2026年04月27日 1 点赞 0 评论 132 浏览

超疏水涂层在防除冰领域的研究进展

摘要：鉴于积冰与霜雪覆盖对户外设备安全构成的严重威胁及导致的巨大经济损失，必须寻求高效的防除冰策略来减少户外设备表面积冰。在众多方法中，超疏水表面因其出色的憎水性能和简便的制备流程，被认为是极具潜力的防除冰手段。阐述了固体表面湿润性的基础理论及防除冰机理，指出超疏水表面可以通过减少固液界面接触面积、延长结冰时间及降低冰层附着力等方式，有效减少冰的生成或促使冰层脱落。重点综述了自修复性、耐磨性、电热及光热超疏水涂层在防除冰领域的研究进展，分析了现存的问题与挑战。此外，归纳了超疏水涂层的常用制备方法，并对不同方法的优劣势进行了评价。鉴于目前超疏水涂层的性能测试都是在实验室中进行的，缺乏大规模的实际应用，最后对超疏水防除冰涂层的未来发展趋势做了展望。通过持续的创新和研究，期待可以有更多经济、环保和高效，并且可大规模制备的仿生超疏水表面出现，为减少户外设备表面的结冰提供有效的解决方案。

新材料 2026年04月27日 1 点赞 0 评论 180 浏览

光热超疏水表面防覆冰/除冰原理、策略和应用研究进展

摘要：低温环境下的结冰问题会对出行和输电线路安全造成一定影响。传统超疏水表面虽能防覆冰，但效果随时间减弱。新型光热超疏水表面，结合被动防冰和主动除冰，利用光热转换效应，有效抑制冰核形成，提高融冰效率，在防覆冰/除冰领域展现出广阔的应用前景。详细分析了超疏水表面的润湿理论和光热超疏水表面的光热转换机制，这一机制是其实现高效防覆冰和除冰功能的核心。首先全面总结了光热超疏水表面在防覆冰和光热除冰方面的原理，揭示了其如何通过特殊的表面结构和材料特性来延迟冰的成核和生长。综述了当前光热超疏水表面在防覆冰/除冰领域的最新研究进展，特别是针对碳基、聚合物基、半导体基、金属基和陶瓷基这5 种不同基材的光热超疏水表面，分析了它们各自的制备方法、性能特点以及在实际应用中的潜在优势。还深入探讨了这些光热超疏水表面在实际应用中展现出的疏水性能、防覆冰性能以及光热除冰性能等。最后，指出了在光热超疏水表面的制备和应用过程中存在的挑战，如材料的耐久性、成本效益和环境适应性等问题，并对未来的研究方向进行了展望，为后续的研究提供了有价值的参考。

新材料 2026年04月28日 1 点赞 0 评论 130 浏览

超双疏表面耐久性研究进展及其应用

摘要：超双疏表面通常指对水和油均表现出高接触角和低滚动角的特殊润湿性表面。超双疏表面在日常生活、工业生产、液体运输、航空航天及航海等多个领域具有潜在应用前景，受到了科研人员的广泛关注。由于超双疏表面微纳粗糙结构较为脆弱，一旦表面微结构或化学物质受到破坏，其超双疏性可能会受到影响，甚至失效，因此材料表面的低耐久性是限制超双疏表面规模化推广应用的技术瓶颈，如何提高超双疏表面的机械耐久性，是当前业内亟待解决的重点课题之一。首先概述了超双疏表面的润湿理论和设计基础，并系统总结了包括层层自组装法、模板法、电化学沉积法和气相沉积法在内的多种制备方法，并深入分析了上述制备方法所获得超双疏表面的耐久特性。随后，重点探讨了提升超双疏表面耐久性的技术和方法，如自修复技术、底面复合技术和微结构保护技术等，并阐述了各方法的耐久性提升原理。最后，总结了超双疏表面在自清洁、防冰除冰、防雾、抗黏附和抗菌等领域的应用，分析了当前制约其规模化应用的原因及其解决策略，并对超双疏表面未来的工程应用前景及发展方向进行了展望。

新材料 2026年04月28日 1 点赞 0 评论 101 浏览