石墨烯及其衍生物在催化领域的应用
摘要: 石墨烯具有特殊的光、电、热和力学等特性，期待被广泛应用于不同领域中，成为新型基础材料。然而，石墨烯完美的蜂巢结构、单一的元素组成，不利于其在催化领域的应用，通过掺杂改性可以对石墨烯的结构和性质进行调控，使其在燃料电池、光催化、电催化等领域表现出优异的性能。我们综述了氧化石墨烯、还原石墨烯、掺杂石墨烯等改性石墨烯的合成、表征及其在催化领域的研究进展，并结合自己的研究提出展望。
国产LTCC材料微波基板特性分析
摘要：为了探究国产低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC）材料的工程应用前景，促进LTCC材料国产化进程，文中从工程应用的角度出发，使用国产LTCC材料制作了微波基板并进行了相应的测试和研究。研究内容主要包括国产LTCC材料的匹配性能以及基于国产LTCC材料的微波基板的性能和可靠性。研究结果表明，国产LTCC材料的匹配性能满足要求，基于国产LTCC材料研制的微波基板的性能和可靠性与基于进口LTCC材料研制的微波基板相当，满足X波段T/R组件技术要求。
激光熔覆陶瓷涂层的研究进展
摘要：简要概括了激光熔覆技术原理，并系统介绍了激光熔覆纯陶瓷涂层、金属陶瓷复合涂层、生物陶瓷涂层、纳米陶瓷涂层、前驱体转化陶瓷涂层的研究现状及存在问题。总结了激光熔覆工艺参数与辅助处理对陶瓷涂层内部组织成分及宏观形貌、性能的影响，并对激光熔覆金属基陶瓷涂层提出改进措施与展望。
石墨烯：化学与结构功能化
摘要：石墨烯是由单原子层二维单晶结构构成的一种新型纳米材料，具备光学、力学等优异性能，但其疏水性和生物不相容性限制了其在诸多领域的应用。为解决这一问题，石墨烯功能化成为近年来的研究热点。功能化石墨烯包括石墨烯的衍生物氧化石墨烯、石墨烯聚合物复合材料、转角石墨烯、石墨烯气凝胶、超韧性石墨烯等，主要是在石墨烯材料基础上，通过物理化学处理、结构改进对材料本身进行改性，使其功能化。功能化石墨烯具有优良的光电性能，包括高灵敏度、高响应度、高探测度等，可用于工业检测和监控、三维形貌测量、生物医学等邻域。重点讨论了功能化石墨烯的性质、制备方法，介绍了石墨烯功能化的最新进展。同时，对目前功能化石墨烯所面临的挑战和机遇做了展望。
天然层状超材料的面内双曲声子极化激元研究进展
摘要：在纳米尺度上实现电磁场传播的精确调控，对光学器件的集成化、小型化以及光子芯片的开发均至关重要，也是纳米光子学关注的核心问题。声子极化激元是一种光子与晶格振动耦合产生的具有半光半物质性质的电磁波模式。近期，在天然层状超材料面内发现的双曲声子极化激元，表现出类似射线的传播形式、较大的波矢和高的局域场强，因而在光场调控方面受到极大关注。因此，详细阐述了双曲声子极化激元的物理机制，包括极化激元介电方程、双曲色散关系以及方位角和开口角作用关系，并进一步阐述了双曲声子极化激元的传播特点、聚焦机制、可调性和光学拓扑转变方法，最后总结展望了基于天然层状超材料的面内双曲声子极化激元的特点及发展趋势，为声子极化激元发展及其纳米光子学应用提供帮助。
高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展
摘要：氢脆广泛发生于各种金属及合金材料中，氢脆存在隐蔽性和时间滞后性，一旦发生往往带来灾难性事故，制约了金属材料在极端工况环境下的应用。研究发现，一些高熵合金（HEA）或多主元合金在力学性能、耐蚀性、抗氢脆性能等方面表现出超越传统合金材料（如钢、镍基合金、铝合金等）的性能特点，有望成为极端恶劣工况环境下装备用材料。在此基础上，对氢脆的机理和抗氢脆多主元合金领域的研究进展进行了综述。首先介绍了氢脆的概念，并梳理了几种金属氢脆机理，包括氢压理论、氢致局部塑性变形、氢增强解离、氢增强应变诱导空位、纳米空位聚合、氢促进位错发射等。随后，结合慢应变速率拉伸实验结果，梳理了影响多主元合金（尤其是高熵合金）抗氢脆性能的因素，包括氢含量、合金元素、微观结构、制备工艺、热处理工艺和实验条件等。最后，结合影响多主元合金抗氢脆性能的因素，提出通过优化制备工艺、改善热处理工艺和调整元素含量来提高CoCrFeMnNi 高熵合金的抗氢脆性能，以及采用机器学习辅助开发新的抗氢脆多主元合金的观点，可为抗氢脆材料的研发提供参考。
浅议从“系统工程”角度看纳米材料科学的应用之路
摘要：近20年来纳米材料科学的蓬勃发展以碳纳米管和石墨烯的研究为典型代表。如何将纳米材料在微观尺度的优异性能在宏观尺度进行良好表达，得到性能优异的商业化产品？这也给科技工作者带来极大的困惑。纳米材料科学在发展初期受“自下而上”方法论的影响，极大地促进了纳米材料科学的发展，然而其局限性限制了纳米材料的应用之路，“系统工程”的思想应运而生，为解决纳米材料的应用这一难题提供了新的方法论。从“系统工程”的角度来看，在微观尺度上性能优异的纳米材料，若要在宏观尺度取得相应优异的性能，实现商业化应用以造福人类，首先纳米材料的应用需要借助于多级结构，其次在纳米材料的应用研究中应以研究体系中各个组分之间的相互关系为侧重点。按照“系统工程”的思想，对纳米材料的研究应该侧重于根据宏观材料的需求，研究出最优化的结构单元组装方式，最大限度地发挥每种结构单元的优点，最终实现体系的效益最大化。
AI驱动的新材料智能研发与数据标准化
摘要：近年来, 随着人工智能(artificial intelligence, AI)和自动化技术的快速发展, AI驱动的自主实验室在新材料智能研发领域展现出巨大潜力, 将成为新材料研发范式变革的“新基建”. 本文聚焦AI驱动的自主实验室在加速新材料发现中的国内外现状和核心挑战, 综述了AI驱动自主实验系统在加速新材料发现中的最新进展. 自主实验室通过将实验室自动化、机器人技术和AI算法、数据库融合为一个整体, 形成闭环反馈工作流, 在无需人工干预下高效优化目标性能. 根据自主实验室硬件和软件的技术特征和自主化程度, 可将其分为等级0至等级5. 数据驱动是AI技术的基础, 除了自主化程度外, 自主实验室具备智能化数据工厂的特征, 自主实验室既是数据的生产者也是数据的使用者, 数据标准化是打破自主实验室信息孤岛, 从“孤立智能”迈向“协同智能”的关键环节. 文中最后探讨了自主实验室建设面临的挑战并对未来发展方向进行了展望.
高灵敏、强粘附性导电水凝胶的制备及在柔性传感中的应用
摘要：导电水凝胶由于优异的韧性与生物相容性，在人机交互、电子皮肤领域有良好的应用前景，然而在实际的应用场景中为了得到准确响应的信号则需要更优异的粘附性和灵敏度。本工作以２-丙烯酰胺-２-甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）和丙烯酰胺（ＡＭ）共聚制备了导电水凝胶材料，该水凝胶在紫外光照条件下通过巯基攻击碳碳双键快速聚合。其对猪皮肤的粘附强度达到525ｋＰａ，对铝片的粘附强度高达817ｋＰａ。区别于传统的制备方法，本工作在不添加任何导电填料的条件下所制得水凝胶的电导率达到1.08Ｓ／ ｍ，且灵敏度因子（ＧＦ）达到9.28，避免了因导电填料分散不均而导致的力学性能差且灵敏度不高的问题。此外，该水凝胶有良好的抗冻性，即使在-60℃的条件下仍能正常工作。得益于高灵敏度和强粘附性，Ｐ（ＡＭＰＳ-ｃｏ-ＡＭ）水凝胶可组装成柔性应力或应变传感器精确地检测人体不同部位的微小与大幅度动作，具有准确响应性和良好稳定性，在电子皮肤及柔性可穿戴设备领域有很大的应用潜力。
