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光热材料的发展现状及应用前景

光热材料的发展现状及应用前景

摘要：光热效应是指材料在太阳光或激光照射下产生热量的特性, 通过光热作用不仅能够最大限度地提高太阳能转换效率, 而且还可以充分发挥激光的传播优势打破材料在时间和空间维度上的局限性, 因而具有巨大的发展潜力和应用前景. 目前, 研究人员根据上述光热效应的特性和优势, 在能源利用、生物医药、催化转化、智能器件等领域进行了广泛和深入的研究和探索, 实现了该效应在光热海水淡化、光热治疗、光热催化、光热智能材料等领域的应用. 本文从目前研究中被普遍认可的光热效应机理出发, 综述了近期研究人员在光热材料开发及其利用等方面的研究进展, 并展望了光热材料未来可能发展方向, 以期进一步促进光热材料的发展及应用.
新材料 2024年12月23日
光热材料在海水淡化领域的近期研究进展与展望

光热材料在海水淡化领域的近期研究进展与展望

摘要：太阳能水蒸发系统成本低、能效高, 对缓解能源危机、减少水污染、促进海水淡化具有重要意义. 然而, 太阳能驱动水蒸发的自然机制往往受到低蒸发率和吸收光谱范围小的影响. 其中, 局部加热并限制热损失的界面水蒸发策略被广泛认可并作为高性能、可持续的太阳能蒸汽产生的有效途径. 随着太阳能水蒸发技术的不断发展, 制备绿色、高效的光热材料已成为研究热点. 根据光热材料的种类将其划分为: 金属材料、半导体材料、碳基材料以及聚合物材料,详细阐述了不同材料的光热转换机制并总结近年来光热材料在海水淡化领域的研究现状及进展; 讨论了潜在的光热候选材料, 对其未来发展做出了展望. 旨在为海水淡化领域中高效光热材料的合理设计和开发提供可行方案, 对今后光热材料的发展具有总结和指导意义.
新材料 2024年12月24日
纳米酶：结合天然酶和人工催化的力量

纳米酶：结合天然酶和人工催化的力量

摘要：纳米酶代表了一类新型人工酶和生物催化剂，打破了无机与有机生命的界限。它既有纳米材料的理化特性，也有独特的类酶催化活性。同时，这些理化特性有可能会调控催化活性，使得纳米酶跟天然酶、传统的模拟酶和化学催化剂区别开来。纳米酶有比较好的稳定性、耐高温、低温、耐酸碱、活性可调且多功能，目前受到了广泛关注，在生物医药、环境治理、绿色农业、新能源等领域展现出巨大的应用前景，并初步形成了相应的学科框架。为了更好地推动纳米酶的发展，拓展对纳米酶的认识，文章回顾了纳米酶发现，分析凝练了纳米酶的学科特点及其结构，综述了纳米酶的应用，并展望了未来的发展趋势。
新材料 2024年12月25日
合成生物学赋能：从学科发展到产业转化

合成生物学赋能：从学科发展到产业转化

摘要：合成生物学通过引入工程科学“自下而上”认识生命体系的理念，在生命科学研究中采用“设计—构建—测试—学习”迭代的研究范式，并在基因组和系统生物学的基础上，构建工程化的新生命体系，为生命科学提供了“从创造到理解”的新途径，不仅颠覆了从整体到局部的“格物致知—还原论”的传统研究策略，还开启了理解生命本质的“建物致知”新文化。同时，合成生物学将生物技术由“模拟自然过程”和“遗传工程改造”上升至“定量理性设计”和“标准化构建测试”的高度，推动生物工程和代谢工程朝着对标生命过程的高效率、普适性的工程化“重编程”，甚至是“从头构建”的新高度，以实现“建物致用”的目标。文章梳理了合成生物学近年来在生命科学基础研究中“建物致知”方面的重要进展，列举了其在化工、医药、食品、环境等应用领域中“建物致用”的具体案例，展现了合成生物学对人类社会全面发展正在发挥的重大影响，强调了为确保合成生物学的健康、快速发展，构建会聚生态系统与治理体系的重要性。
新材料 2024年12月26日
镓基液态金属基柔性传感材料的制备研究进展

镓基液态金属基柔性传感材料的制备研究进展

摘要: 随着人工智能可穿戴技术的快速发展,带动了具备可拉伸、可压缩和可扭曲特性的柔性传感材料的蓬勃兴起。镓基液态金属(LM),由于其卓越的导电性、导热性、流动性、高表面张力和可塑性等特点,已被广泛应用于制备柔性传感材料。然而,有关镓基液态金属用于制备柔性传感材料的方法,特别是与柔性基体材料复合,迄今缺乏全面的综述。着重介绍了镓基液态金属用于柔性传感材料的制备方法,包括直接结合法、液滴法和液态金属作为引发剂法。其次,对镓基液态金属柔性传感材料应用的最新进展进行探讨。讨论了镓基液态金属柔性传感材料在可回收利用方面取得的进展。最后,就目前研究中仍存在的问题提出建议,并对未来进行展望。
新材料 2024年12月27日
多功能防腐涂层材料的研究进展

多功能防腐涂层材料的研究进展

摘要：[目的]金属设施及部件的腐蚀防护一直是工业发展中至关重要的问题，传统单一功能的防腐涂层材料已逐渐无法满足工业发展的需求。[方法]基于不同自然环境对防腐涂层材料的特殊要求，从金属在不同自然环境中的腐蚀机理出发，着眼于复合型防腐涂层材料的发展现状，重点分析了耐摩擦型、自修复型、超疏水型、抗菌型和防垢型5 种复合多功能防腐涂层材料的应用情况及作用机理，并对复合型多功能防腐涂层材料的发展趋势及前景进行了展望。[结果]多功能防腐涂层材料在实际应用中表现出显著的性能优势，能够有效提升金属设施及部件的防护能力。[结论]多功能防腐涂层材料是现代工业防护的重要发展方向，具有广阔的应用前景和发展潜力。
新材料 2025年01月03日
以高熵合金为黏结相的金属陶瓷研究进展

以高熵合金为黏结相的金属陶瓷研究进展

摘要:近20年，许多研究者针对以高熵合金为黏结相的金属陶瓷开展了大量的研究，取得了许多有益的成果。本文系统综述了用作金属陶瓷黏结相的高熵合金制备方式，以及高熵合金黏结相金属陶瓷烧结制备技术，评价了烧结温度、烧结时间、碳含量、黏结相成分、黏结相含量等工艺参数对高熵合金黏结相金属陶瓷微观结构、力学性能、抗氧化性能和耐腐蚀性能的影响，可为高熵合金黏结相金属陶瓷的研究提供参考。
新材料 2025年01月06日
TiB2陶瓷研究进展与应用

TiB2陶瓷研究进展与应用

摘要：TiB2陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨以及优异的导电性能和高温抗氧化性能，被广泛应用于航空航天、机械制造、金属冶炼、电子信息等领域。TiB2 陶瓷的相对密度低、加工难度大，难以满足高端制造的应用需求，而通过掺杂改性、添加烧结助剂、优化烧结工艺等方式可以促进TiB2陶瓷的致密化，大幅提升其综合力学性能。本文综述了高性能TiB2陶瓷在成分设计、烧结工艺等方面的研究进展，并阐述了其在精密工具、防弹装甲、电解阴极等方面的应用前景。
新材料 2025年01月07日
我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

摘要：氟化碳（CFx）是一种由碳质材料（ 如石墨、 石墨烯、碳纳米管等不同化学结构的炭材料）和氟化试剂在一定条件下发生氟化反应而形成的具有C―F 键的碳衍生物，由于多样的碳骨架和可控的极性C―F 键，使其具有化学稳定性、带隙可调性以及超疏水性等多种优异性能，是新型碳基材料研究热点之一。本文以氟化碳材料的结构和性质为基础，分别从化学能源、摩擦润滑和半导体等领域的应用综述了近年来我国氟化碳材料的基础研究现状和发展趋势。同时，还介绍了我国氟化碳材料的产业化进程，指出目前在民用领域受限的主要原因，提出了当前氟化碳在不同应用领域存在的问题和未来发展机遇，为氟化碳材料的进一步扩大生产和实际应用提供方向。
新材料 2025年01月09日
人工智能在合成生物学的应用

人工智能在合成生物学的应用

摘要：生命系统极其复杂，难以精确描述和预测，这给高效设计合成生物系统提出了挑战，故在合成生物系统构建中往往须进行海量工程试错和优化。近年来，人工智能技术快速发展，其基于海量数据的持续学习能力和在未知空间的智能探索能力有效契合了当前合成生物学工程化试错平台的需求，在复杂生物特征的挖掘与生命系统的设计方面具备巨大潜力。该文回顾并总结人工智能在合成元件工程、线路工程、代谢工程及基因组工程领域的研究进展，并分析和讨论人工智能与合成生物学交叉研究在数据标准化、平台智能化、实验自动化、预测精准化方面存在的一系列挑战。人工智能和合成生物学的融合有望给“设计—构建—测试—学习”闭环的全流程带来变革，而孕育“类合成生物学家”也将反过来引起人工智能技术的飞跃。
新材料 2025年01月10日