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辉光放电光谱分析在新材料表征中的应用及发展

辉光放电光谱分析在新材料表征中的应用及发展

摘要： 阐述了辉光放电光谱法（GDOES）在半导体材料及电子元器件领域、新能源材料领域、非导体材料领域的最新应用，介绍了GDOES在传统材料领域的新应用。 GDOES可以直接固体进样、同时多元素、大动态范围的定性和定量分析，具有溅射速率快、多矩阵校准、适用于多种样品类型、 运行成本低，具有高通量分析等优点，深度分析能力可以达到纳米级，可以对诸如H，O，C，N等轻元素进行分析，近年来在LED芯片、锂离子电池、太阳能光伏电池及微电子器件等半导体行业得到广泛应用。GDOE的剥蚀速率可达微米/分钟， 反应快速，可以检测到电子轰击过程中的细微变化，提高材料成分测试精度，入射粒子能量较低， 不会对材料的表面结构造成大的破坏， 材料表面的均匀性可以得到准确的表征。 此外GDOES的溅射坑可以用来进行X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）测试，为相关测试提供样品，可以为材料提供多重且互补的信息。结合GDOES分析存在横向解析元素分布的局限，介绍了有关GDOES的横向分析能力的研究进展，通过单色成像光谱仪、声光可调谐滤波器、推扫式高光谱成像仪等技术应用GDOES可以实现元素分布二维或三维绘图，对于化学异质性材料的研究具有推动作用，横向分析能力的提升将会是GDOES发展的重点方向。
新材料 2024年11月04日
基于大科学装置的纳米材料与生物分子相互作用的分析

基于大科学装置的纳米材料与生物分子相互作用的分析

摘要：纳米材料与生物分子的相互作用直接影响着纳米材料的体内行为、状态与生物学效应, 建立和发展可靠的分析方法以表征两者的相互作用非常必要。本文围绕纳米材料与蛋白质、脂类等重要生物分子作用过程的科学问题如作用分子类型的鉴定与相对丰度的测量、作用方式与界面结构, 重点介绍基于同步辐射与散裂中子源等大科学装置的前沿分析方法在相关领域的应用, 概述了相关分析方法的优势与先进性, 为纳米生物效应研究、纳米医学应用的研究等提供了重要分析手段。最后, 展望了新一代光源助力于纳米材料与生物分子作用研究的前景。
新材料 2024年05月16日
梯度纳米结构金属材料制备及力学性能研究现状

梯度纳米结构金属材料制备及力学性能研究现状

摘要: 近年来，在金属材料中引入梯度结构一直是研究热点，相较于单一结构材料，多级纳米结构材料可在变形过程中通过不同特征尺寸的结构相互协调，进一步优化材料的力学性能。结合现有研究成果，简要介绍了制备梯度纳米结构金属材料中的表面机械处理、累积叠轧+退火、激光冲击喷丸和物理或化学沉积等技术。根据微观组织特征定义了梯度纳米晶结构、梯度纳米孪晶结构、梯度纳米层片结构和梯度晶粒尺寸和孪晶厚度结构4种基本结构类型，总结了梯度纳米结构金属材料的强－塑协同效应、抗疲劳性能和耐磨性能等主要力学性能，讨论了其未来发展所面临的挑战。
新材料 2024年06月20日
功能包装材料的发展现状与趋势

功能包装材料的发展现状与趋势

摘要: 由于包装废弃物造成的环境污染以及食品质量安全问题频发等原因，具有基本力学性能的普通包装已经满足不了消费者对包装产品的需求，具有功能性的包装受到极大关注。包装具备的功能性不仅在于包装结构的设计，更重要在于包装材料的选用。随着新型材料和新技术的开发，包装具有的功能性趋向多元化，应用市场更为广泛。综合了近几年功能包装材料的相关研究，从包装材料的应用出发，按照包装的功能性将功能包装材料分为4大类: 阻隔包装材料、绿色包装材料、保鲜包装材料以及智能包装材料，并分别概述了各类包装材料的特点、应用现状以及发展趋势。最后，综述了功能包装材料的发展现状，指出了功能包装材料在食品领域和医疗领域广阔的应用前景，同时提出未来功能包装材料应致力于向食品安全、绿色环保以及集成多功能化包装等方向研究。
新材料 2024年05月06日
激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

摘要：难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金，具有优异的高温力学性能、高温抗氧化性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀和抗辐照等综合性能，有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术，目前制备的高熔点难熔高熵合金存在成型尺寸较小、元素偏析严重以及密度大等问题，极大地限制了难熔高熵合金的发展和应用。激光增材成形技术以高能量密度激光束为加热源，通过计算机辅助设计与控制可实现金属材料“离散-堆积”成形过程，为突破难熔高熵合金的研究瓶颈提供了一条行之有效的途径。本文综述了近几年采用激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层(RHEACs)的加工特性、显微结构和性能特点。重点讨论了合金成分、加工工艺对难熔高熵合金涂层相组成、显微形貌以及显微硬度、耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能的影响，指出目前激光熔覆难熔高熵合金的研究现状、不足和挑战，旨在为后续的研究提供理论性指导，并对其未来的发展趋势进行了展望。
新材料 2024年10月28日
纳米酶: 新一代人工酶

纳米酶: 新一代人工酶

摘要：纳米酶是中国科学家提出的新概念, 已经被纳入教科书和百科全书。汪尔康院士团队最先将纳米酶用于分析检测, 并在国际权威期刊发表长篇综述“纳米酶: 新一代人工酶”。该文不仅提升了纳米酶的国际影响力, 而且推动了纳米酶的应用研究, 使纳米酶新品种、新技术和新产品不断涌现, 形成了纳米酶新型交叉学科。在此基础上, 本文概述了纳米酶的定义、分类和催化机制, 介绍了其应用研究的最新进展, 并对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望。
新材料 2024年05月16日
高分子材料3D打印应用与案例

高分子材料3D打印应用与案例

摘要：高分子材料3D打印是增材制造的重要部分，其3D打印方式较多，发展前景广阔。本文以高分子材料在3D打印领域应用为主，讲述了常用的三种高分子材料3D打印方式原理和实际应用案例，介绍了其他四种高分子材料3D打印方式原理及技术要点，了解了我国聚合物3D打印机向超大型高温型发展的动态以及3D打印丝材转向使用粒料节约材料成本，兼容多种高性能3D打印材料，让聚合物3D打印更好地为国民经济发展增添新动能。
新材料 2025年03月10日
耐久超疏水表面的研究进展

耐久超疏水表面的研究进展

摘要：超疏水表面在油水分离、腐蚀防护、防水抗冰等领域具有广泛的研究和应用价值。然而，其实际应用并未达到预期的广泛程度，主要制约因素在于表面的耐久性不足。为了解决问题，从耐久型超疏水表面的特点入手，提出了提高超疏水表面耐久性的典型策略。最后，对耐久超疏水表面的发展提出了前瞻性的展望，提出了耐久超疏水表面绿色可持续发展的新方向。关键词：鲁棒性；仿生表面；自修复；铠甲表面
新材料 2024年01月08日
弹性超材料研究进展

弹性超材料研究进展

摘要：弹性超材料是近年来在力学与材料科学交叉领域取得的重要进展, 具有调控弹性波传播的独特能力. 本文主要回顾了弹性超材料的发展历程, 分析了其在低频减振、波传播控制以及声学等工程应用中的潜力. 传统的固体介质对弹性波的调控能力有限, 而弹性超材料通过精心设计微观结构, 能够显著增强材料与波的耦合能力, 从而实现对弹性波路径、相位和幅值的调节. 弹性超材料具有亚波长特性, 尤其在低频波动的调控方面展现出独特的优势. 本文介绍了几种主要类型的弹性波超材料, 包括负等效参数弹性波超材料、模式超材料、Willis介质和主动弹性超材料. 负等效参数超材料通过特定的设计阻隔波的传播, 具备良好的低频减隔振能力; 模式超材料则利用非共振机理, 能在较宽的频率范围内调控弹性波, 尤其在固体水声斗篷等应用中具有重要意义; Willis介质则是具有特殊弹性本构关系的材料, 理论上能够实现弹性波的全向阻抗匹配, 适用于设计弹性波斗篷; 主动弹性超材料则通过引入非保守系统, 能够打破时间反演对称性, 实现单向传播等先进功能. 此外, 针对弹性超材料的功能设计, 本文讨论了超材料对体波传播和振动的隔离、极化转换, 及利用属性梯度分布设计弹性波斗篷等, 还进一步介绍了弹性超表面的概念和进展, 最后就弹性超材料的发展趋势进行了讨论与展望.
新材料 2025年12月02日
TiC的制备方法及应用研究进展

TiC的制备方法及应用研究进展

摘要：碳化钛作为一种陶瓷材料，因为良好地化学稳定性和耐磨性而被广泛应用。结合近年来TiC材料的研究进展，简述了各项应用和国内外超细TiC粉体的制备方法，包括碳热还原法、自蔓延高温合成法、冲击波合成法等。分析了各项技术的原理和工艺特性并讨论了存在的问题。经济、有效的制备技术将使TiC粉末具有更广阔的工业应用前景。
新材料 2024年03月22日