芳纶纳米纤维增强的碳纳米管复合纤维

摘要:利用浮动催化化学气相沉积法可以将性能优异的碳纳米管(CNT)组装成碳纳米管纤维(CNTF),但如何有效增强碳纳米管纤维内部碳纳米管及其管束之间的相互作用力,以大幅提升其力学和电学性能,是该领域的一个重要难题. 本文提出通过溶剂质子化策略,将芳纶纳米纤维引入碳纳米管纤维,制备得到了高性能的碳纳米管复合纤维材料,其拉伸强度达到1.23 GPa,杨氏模量达到26.97 GPa,相较于初始的碳纳米管纤维分别提升了92.1%和133.5%. 该复合纤维的比强度和比模量分别为28.67和628.67 cN/dtex,与芳纶纤维等高性能纤维相当. 此外,该复合纤维兼具良好的柔性与电学性能,可以直接作为纤维电子器件的电极材料,展现出良好的应用潜力.

第一性原理在热障涂层中的研究与应用进展

摘要:第一性原理作为一种不依赖经验参数的定量分析方法,能够大幅度缩减材料从设计到工程化应用的周期及成本,对热障涂层的研究具有重要的推动作用。总结了近年来第一性原理在热障涂层材料体系设计和界面结合优化等方面的研究成果,从热障涂层材料的结构稳定性、力学性能、热物理性能和耐腐蚀性能等4个方面,概括了第一性原理在界面结合功、分离功、电子结构、成键情况等方面的应用,揭示了杂质和掺杂剂对界面强化/削弱的机理,为热障涂层的深入研究提供了必要的理论知识储备。

增材制造技术制备金属梯度功能材料的研究进展及展望

摘要:增材制造技术因其采用“离散-堆积”原理进行逐层沉积的方法制造零件,便于实现在单个零件不同部位进行组织与性能调控,为金属梯度功能材料制备开辟了全新路径,相较于传统工艺,具有极好的应用前景,已成为当前的研究热点。从激光选区熔化增材制造、电子束增材制造、电弧增材制造、路径规划与材料织构等4个方面综述了国内外学者在金属梯度功能材料增材制造技术方面的研究成果,最新研究进展情况,对未来的研究方向和重点做了展望。

稀土掺杂正交发光纳米晶:从基础到前沿应用

摘要:镧系离子掺杂的上转换发光纳米材料具有独特的非线性反斯托克斯发光,在生命科学、光子传输、可编程控制和信息编码解码等领域有着广阔的应用。稀土掺杂的正交发光纳米晶是近年来在发光领域上的一大研究方向,是基于上转换发光机理,在合理的核壳结构设计中实现单一纳米粒子上的正交发光多功能性集成、拓宽光谱的可选择性范围和时空可调性,进而进一步推动其在相关领域应用的发展。本文综述了近10年来在合成稀土掺杂正交发光纳米晶的设计优化方面上所取得的进展,系统地探讨了基于核壳结构构建的稀土离子能量传递实现正交发光的调控过程,总结了其在信息安全防伪和生物成像与治疗前沿领域上的应用,并讨论了当前正交发光所面临的挑战以及未来的展望。

基于石墨烯的斜入射稳定超宽带吸波器

摘要:提出一种基于石墨烯-金属混合油墨的极化不敏感超材料吸波器,其在大角度入射下具有稳定的超宽带吸收性能。与传统吸波器的角稳定特性不同,所提吸波器的吸波性能随着入射角的增大得到改善。首先,采用中心对称的多层频率选择结构,获得了宽带吸收响应和极化不敏感特性;其次,设计了斜入射下结构最佳的阻抗匹配效果,并分析了其阻抗实部和虚部特性,实现了大角度入射下吸收性能变优的效果;最后,分析了所提吸波器的等效电路模型和不同入射角下的表面电流、传播电场分布。结果表明:该吸波器在正入射下吸收频带为3.7~18.3 GHz,相对带宽为132.7%;在55°斜入射下,吸收频带拓宽至4.4~28.6 GHz,相对带宽提升至146.7%,实现了斜入射吸收性能优化的设计目标。基于上述性能,所提出的超宽带大角度稳定的吸波器在光学、微波等领域中具有良好的应用前景。

冷喷涂制备非晶合金涂层的研究进展

摘要:综述了近年来冷喷涂制备非晶合金涂层的现状,总结了喷涂工艺参数对铁基、铝基、铜基及镍基等非晶合金涂层制备的影响,详细阐述了涂层晶化及沉积机制,并在冷喷涂涂层硬度、耐磨及防腐性能等方面进行了归纳,最后对冷喷涂技术在非晶合金制备的发展趋势进行了展望。

增材制造NiTi形状记忆合金的研究进展

摘要:NiTi形状记忆合金具有优异的形状记忆效应和超弹性效应,同时具有低弹性模量、耐磨性高、优异抗腐蚀能力、良好加工成形性、抗疲劳特性和生物相容性好的优良性能,因此广泛应用于航空航天工程、能源工程和医学工程领域。增材制造NiTi形状记忆合金具有微观组织晶粒细小、微观组织可控、相变过程可控、力学和功能特性可控的特点,可得到优异的抗疲劳性、拉伸延展性、窄滞后超弹性、宽滞后超弹性和大弹热效应。系统阐述增材制造NiTi形状记忆合金在微观组织、相变行为、力学性能、弹热效应和4D打印5个方面的研究进展,希望能够鼓励国内研究团队和学者开展更多增材制造NiTi形状记忆合金相关领域研究,推动增材制造NiTi形状记忆合金的全面产业化应用。

柔性阻变存储器材料研究进展

摘要:本文简述了阻变存储器的基本结构、工作原理、发展历程和研究现状,归纳总结了柔性阻变存储器的材料体系,包括介质材料、电极材料和基底材料,以及柔性阻变存储器材料体系的总体趋势和最新研究进展;分析了柔性阻变存储器的性能特点,包括存储性能和力学性能。阐述了发展柔性阻变存储器的重要意义与面临的挑战,提出了该领域现在研究中存在的不足和未来需要进一步研究的方向。得出力学性能稳定的高电导可拉伸电极和存储性能稳定的可拉伸介质是柔性阻变存储器材料今后发展的主要方向。

碳-磁性材料复合电磁波吸收剂研究进展

摘要:电磁干扰和电磁辐射污染问题日渐突出,高性能电磁波吸收剂的开发成为材料和电子科学领域的研究热点。将碳材料与微纳米磁性组分结合是构筑高效电磁波吸收剂的有效手段,相关研究备受关注。本文分别从碳材料的特性分析、与碳材料组合构建复合体系的磁性组分、各种晶化状态和外形的碳材料与磁性组分的复合结构、碳-磁性组分复合结构的制备与调控方法几个方面进行了总结。分析比较了各类碳-磁性组分复合材料的性能优劣及制备过程的经济性和适用性。并从基础科学研究和工程技术应用两个角度对该类复合型吸波剂未来的研究趋势进行了展望。

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。