战略性矿产在高性能摩擦材料中的研究进展

摘要:摩擦材料是一种应用在交通运输和动力机械上,通过摩擦作用来完成制动和传动的部件材料,主要由增强材料、粘合剂和填料构成。随着汽车工业和交通技术的发展和革新,庞大的市场需求和潜在的经济价值不可估量,然而传统摩擦材料的性能逐渐不能满足用户要求,因此开发设计拥有耐磨、耐高温和优异摩擦稳定性等诸多优点的高性能摩擦材料迫在眉睫。摩擦材料功能的正常运行往往需要性能的多维组合,这对材料设计中原料的选择带来了挑战。而战略性矿产的种类丰富多样,具有优异的力学、热学和摩擦学等性能,正是高性能摩擦材料组分的合适之选,也逐渐成为各国学者研究的热点,被认为是极具前景的增强材料和填料。本文简要介绍了近年来多种战略性矿产在高性能摩擦材料领域的应用和发展,系统归纳了战略性矿产在力学、热学、润滑、降噪和摩擦学方面的最新研究进展,配合相关理论模型分析了各种调控背后的机理,最后提出了当前研究存在的不足和问题,并展望了未来摩擦材料配方研究的发展趋势和工作重点。

PAN基碳纤维的发展及国内外第3代高性能碳纤维的进展

摘要:经过半个多世纪的发展,聚丙烯腈(PAN)基碳纤维经历3代产品的发展,2010年以来研发成功的第3代碳纤维实现了高强度和高刚度特性的有效结合,有望成为未来高性能碳纤维材料发展的重点。介绍了PAN基碳纤维的发展阶段及主要制造商,阐述了兼具高强度和高模量特征的第3代碳纤维的研发背景。同时介绍了国内外在第3代碳纤维领域的发展历程,展望了碳纤维的未来研发方向,随着2024年初东丽M46X型碳纤维研发成功,第3代碳纤维产品序列有望进一步拓展;此外,面向太空电梯等前沿领域,国外也在开发更高强度碳纤维。

电沉积铁基合金软磁薄膜材料研究进展

摘要:铁基合金软磁薄膜材料广泛应用于电子、电力、电气等领域。电沉积铁基软磁薄膜材料主要包括电沉积晶态结构软磁薄膜和电沉积非晶态结构软磁薄膜。本文介绍了电沉积铁基合金软磁薄膜的国内外研究现状,并对未来发展进行了展望。

二维纳米材料用于生物传感的研究

摘要:生物传感技术广泛地应用于疾病诊断、临床治疗、环境监测、食品安全等领域。由于二维纳米材料具有独特的物理和化学性质,使其在生物传感领域的应用研究快速发展。本文首先介绍了二维纳米材料的晶体结构和合成方法,然后总结了基于比色、荧光、液滴微流控和微流控纸基等方法与二维纳米材料结合,应用于生物传感的最新研究进展,最后对未来的发展做出了展望。

超疏水防/除冰材料的基础理论和制备技术研究进展

摘要:在寒冷高湿环境下,冰和霜易凝结于飞行器、轨道交通、风电叶片、输电线路等设备表面,从而降低工作效率,影响设备使用,同时造成巨大的安全隐患。因此,如何有效延迟冰霜在固体材料表面的形成以及促进结冰的去除,成为当前高性能材料领域的研究热点。传统的机械除冰、化学除冰和热力除冰方式在很大程度上存在能耗高、除冰废液多、除冰效率低等问题,而且容易破坏机械设备表面,与“绿色环保、高效节能”的可持续发展理念相悖。受自然界生物启发,研究人员开发了新型被动超疏水防冰技术,该技术具有成本低、能耗低和防冰性能优异等优点,具有良好的应用前景。针对新型超疏水型防冰材料,综述了固体表面的超疏水润湿理论进展和固体表面结冰/防冰机理;总结了超疏水防冰表面的自上而下制备方法(激光刻蚀、化学刻蚀、模板法等)和自下而上制备方法(涂层技术、磁控溅射技术、溶胶-凝胶技术和电沉积技术等)。最后,对超疏水防冰材料的局限性进行了讨论,同时对其应用前景和发展趋势进行了展望。

二维纳米催化剂的研究进展与展望

摘要:文中介绍了长期以来一直被认为是一般催化应用的研究热点的典型二维纳米催化剂,依次讨论它们的分类、结构、合成方法和表征等方面的内容。此外,我们提供了关于基于二维纳米材料的催化应用的讨论,主要集中在环境处理和生物化学技术方面,包括染料降解、有毒物质消除、析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、二氧化碳还原反应(CO2RR)和癌症治疗等。最后,我们描述了二维纳米催化剂的机遇、挑战和发展方向。本综述的目的是激发和引导对这一研究领域的兴趣,以促进未来二维纳米材料在催化领域的创新。

超分子凝胶润滑材料的研究进展

摘要:开发高性能润滑材料对于降低摩擦磨损带来的能量损失, 以及避免严重的机械故障和关节损伤均具有重要意义。超分子凝胶润滑材料可以实现对液体润滑剂的高效捕获, 因其良好的触变性能, 解决了传统润滑材料易爬移、泄漏及润滑效率低等问题。超分子凝胶润滑材料具有性能动态可调和可逆相转变等特点, 使其具有发展为智能润滑材料的天然优势。通过功能化设计可以赋予超分子凝胶润滑材料减摩、抗磨、抗腐蚀、自修复及高承载能力等特性, 在机械润滑和生物润滑领域均表现出潜在的应用前景。本文综述了基于不同液体润滑剂(润滑油、水及离子液体)的超分子凝胶润滑材料的发展现状, 并讨论了其在不同润滑领域的发展前景。

超快激光加工二维材料研究进展

摘要:二维材料如石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫化物和黑磷,因其优异特性在科研和工业领域备受关注,在传感、催化、储能等领域具有巨大应用潜力。超快激光加工技术以其高精度和广泛的材料适应性,在二维材料的加工和器件制备中扮演着关键角色,实现了材料的无损或低损加工,在石墨烯的制备、还原氧化石墨烯、烧蚀和图案化转移等方面表现出优势。对于过渡金属硫化物和其它二维材料,超快激光同样能有效实现相变、剥离、减薄和表面沉积. 超快激光与二维材料的相互作用为微纳电子学、光电子学等高科技领域的应用提供了新机遇,未来研究将聚焦于成本降低、量子器件性能提升和高性能微纳器件的开发。创新点: (1) 从激光与物质相互作用的方面,阐述了国内外超快激光加工二维材料的最新进展。(2) 分析了超快激光加工不同二维材料的技术特点,并阐述了其相关应用发展。

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。

石墨烯材料在热管理领域的应用进展

摘要:介绍了石墨烯作为高导热材料的研究现状和发展前景,总结了石墨烯材料的制备方法,包括机械剥离法、外延生长法、化学气相沉积法及氧化还原法等;探讨了不同类型石墨烯材料的导热机理,指出石墨烯材料通过声子和电子进行热传导,并以声子导热为主介绍了串联网络热阻模型和导热逾渗模型;归纳了单层或少层石墨烯、石墨烯膜、碳纳米管/石墨烯复合膜及相变高分子/石墨烯复合材料等类型的高导热石墨烯材料在热管理领域的研究和应用进展。