耐高温吸波材料的研究进展

摘要:雷达探测技术的发展对武器装备热端部件提出更高的隐身要求,而耐高温吸波复合材料是解决雷达隐身问题的关键材料,具有重要应用前景和战略意义,因此国内外研究学者针对吸波材料进行了大量研究。本文介绍了电磁波的不同吸收原理,包括磁损耗型、介电损耗型、电损耗型。综述了碳基、金属基、三元层状化合物以及陶瓷基吸波复合材料等常用耐高温吸波材料的最新研究进展。碳基材料(石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管等)多采用复合耐高温材料的方式发挥其吸波性能并解决高温氧化问题;金属氧化物材料(ZnO、MnO2、Fe3O4等)采取调整材料微结构的方式来增加界面极化损耗;三元层状化合物材料(主要为TisSiC2)主要配合AlO3、董青石等不同的热稳定性基体中使用,以此解决纯度以及高温氧化的问题。而陶瓷吸波材料因其出色的热稳定性成为在相对高温下研究最多的类别,本文总结了SiC二元以及SiCN、SiOC、SiBCN多元陶瓷吸波材料的最新研究进展,SiC二元吸波材料多采用元素掺杂及微结构调控的方式来提升吸波性能;SiCN三元吸波材料介电性能优异,目前的研究大多数采用复合磁性颗粒(Fe、Co、Ni)的方法;SiOC三元吸波材料成本低、导电性好,研究人员通过添加超高温陶瓷、BN等第二相组元方式来进一步发挥其吸波性能;而针对SiBCN四元吸波材料的吸波性能提升措施主要包括材料复合(高介电常数材料或者过渡金属)以及前驱体分子结构调整两种方式。最后本文从吸波频宽、耐温性能、多频谱兼容隐身等方面展望了耐高温吸波复合材料的发展趋势,旨在为未来新型吸波材料的发展提供新的研究思路。

浅析高温超导直流电力电缆在海上风电场的应用前景

摘要:针对海上风电场中海底电力电缆如何提高传输距离和容量、降低导体损耗、减少通道占地面积等问题,结合国内外对高温超导电力电缆的研究与应用成果,与传统海底电力电缆进行了对比。分析了高温超导直流电力电缆的应用优势,阐述了高温超导电力电缆失超对整个系统造成的影响及失超监测和保护的措施。展望了高温超导直流电力电缆在海上风电场中的应用前景。

超晶格结构在二维转角异质结中产生的新奇物态

摘要:二维量子材料由于其展现出的许多新奇特质而受到了普遍关注。当二维量子材料组成同质结或异质结时,晶格常数和层间旋转角度会使体系产生新的超晶格结构,从而导致一系列电子能带结构和物理性质的变化。文章首先围绕着超晶格结构所带来的晶格空间结构以及能带结构的变化展开讨论,主要介绍了由此产生的超晶格狄拉克点、莫尔激子和原子重构等新奇物性。除此之外,超晶格结构会使电子的费米速度在一组特定的旋转角度下消失,产生平带。这会导致该区域的物理性质由电子之间的相互作用能主导,从而产生显著地改变。这些由电子之间强关联现象所引起的新奇物性,成为了近些年凝聚态物理等研究领域的前沿课题之一。在这里,文章主要围绕着关联绝缘态、超导、电子晶体和轨道磁性等介绍了与电子之间强关联现象有关的内容,并在最后对超晶格结构未来的发展方向进行了展望。

先进电工材料发展战略

摘要:电工材料是电气装备的基础,材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。该文深入探讨了导电材料、绝缘材料、半导体材料、磁性材料与电化学储能材料等几类电工材料的战略研究价值、国内外研究现状、国际前沿动态、学科优先发展方向等;总结了各类电工材料的关键科学问题,指出了我国先进电工材料的重点研究方向与发展战略规划,为从根本上解决制约我国电气装备关键特性的材料基础科学问题提供理论支撑与技术指导。

金刚石表面改性技术研究进展与应用

摘要:金刚石具有极高的硬度、良好的耐磨性和光电热等特性,广泛应用于磨料磨具、光学器件和电子封装等领域,但金刚石表面惰性强,纳米金刚石分散稳定性差,制约了其应用与推广。金刚石表面改性技术可有效改善金刚石与基体材料间的结合状态,解决其表面惰性强、难润湿,界面热阻大、热导率小,以及超细颗粒比表面能大、易团聚等问题,受到国内外研究者的高度关注。检索了近10年来国内外有关金刚石表面改性技术的文献报道,系统综述了金刚石表面改性技术的3种主要方法:金刚石表面金属化改性、金刚石表面氧化物改性和金刚石表面活性剂/偶联剂改性,概述了镀覆工艺、镀层质量、镀层结构、镀后金刚石性能与热损伤,以及镀后金刚石的应用和发展情况,指出金刚石表面改性技术研究目前存在的不足,同时展望未来发展方向,为金刚石表面改性的研究与应用提供参考。

超表面全息术:从概念到实现

摘要:对实时彩色三维动态显示的追求激发了学术界和产业界巨大的研究热情。随着“元宇宙”概念的提出,对高性能三维显示设备与技术的需求越发迫切。全息术是一种理想的三维显示方案,但传统光场调控器件却存在视场角狭窄、信息容量小等问题,阻碍了全息技术的进一步发展。本文主要从超表面全息器件的设计流程、调制方式、动态实现、制造技术四个方面给出了超表面全息十余年的概貌,并提出该领域未来发展的方向。关键词:超表面;计算全息;三维显示;光场调制;微纳制造

微波能强化膜材料制备与膜分离过程

摘要:微波能在化工领域的创新应用是化工电气化研究的热点趋势之一,涉及加热、工业废水处理、矿物除杂、有机催化、材料合成及医药灭菌等多个方向。微波作为一种外场强化手段应用于膜分离技术,不仅可以缩短膜材料制备时间,降低生产成本,还能提高渗透通量,强化膜过程的分离性能。本文通过总结微波在制备分子筛膜(MOF、MFI型、NaA型等)、聚合物膜、混合基质膜等膜材料的典型应用优势,发现微波的引入可以使制备出的膜材料通量及选择性更高,这是因为分子筛膜的晶体大小更加均匀,晶体取向更加一致,膜层可以更薄、缺陷减少;使聚合膜的聚合率增大,表面更加光滑,内部结构更加规则;使混合基质膜的机械性能更好。阐述了微波技术在不同类别的膜材料制备应用中的强化机理,其中:在分子筛等无机膜制备中,微波可以降低有效活化能,调控晶体粒径,诱导晶体取向;在聚合物膜的制备过程中,微波可以改变膜结构,改变传热方向,增加聚合接枝率,降低反应活化能。归纳了微波提升膜材料在气体和液体分离方面性能的研究,考虑到该领域基础研究较少,根据微波的独特加热优势,提出选择性汽化、诱导氢键减弱、局部过热、诱导生成纳米气泡及分子扰动5个可能的微波强化膜分离机理,利用微波加热在膜分离中的补偿温度极化、减少膜污染、降低浓度极化,有望实现膜选择性和渗透通量的同步提升。

超材料技术及其应用展望

摘要:超材料是一类利用人工结构作为功能单元构筑的新型材料,可实现自然材料无法获得的新性能,得到了世界各国的高度重视,被美国国防部列为六大颠覆性技术之一。本文从工程应用出发对超材料技术的形成和发展做了简单评述,总结了过去一些年超材料在几个典型领域,如隐身、电子元器件及机械减震系统中取得的若干重要突破,预测了可能导致颠覆性技术的几个方向,如超材料透镜技术、超材料全光调控技术,以及超材料与常规材料的融合等,并对超材料技术未来发展的难点和战略思路提出了建议。

人工模拟酶的构建策略、分类及应用

摘要:人工模拟酶与天然酶具有相似的催化活性,兼有可调节性、稳定性、再生性和易于大规模制备等优点,在催化、分析检测、药物生产和能源开发等领域具有广阔的应用前景。本文根据天然酶结构、催化机制以及现有模拟酶的特点,阐述了模拟酶构建的基本策略,包括底物结合位点的构建以及催化基团的引入,分析了不同构建策略的特点,论述了相关的技术途径。根据模拟酶载体的不同,分别介绍了多肽模拟酶、纳米材料模拟酶和超分子模拟酶,并对各类模拟酶的催化机制和未来发展趋势进行了分析和展望,简述了它们在痕量物质分析、生物医学以及环境保护等方面的应用。本文为模拟酶的研制提供了理论参考,也为模拟酶的推广应用提供了技术支撑。

高热导率材料的发展和应用

摘要: 概述了高热导率材料的分类、优缺点、制备方法和应用,包括陶瓷基封装材料、聚合物基封装材料和金属基封装材料。重点论述了金属基复合材料的应用和分类,金属层合板轧制工艺的研究,Cu/MoCu/Cu-Cu-MoCu-Cu( CPC)金属基层状复合材料的发展等。