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梯度金属材料构筑及强−塑性机理

梯度金属材料构筑及强−塑性机理

摘要：同时提高强度和塑性是金属结构材料不断追求的目标，其中提高应变硬化能力和拉伸塑性的金属材料异构化设计策略具有克服强−塑性权衡的巨大潜力。异构化策略中最具代表性的梯度结构，因其梯度变量(化学组分、晶粒、相组成、孪晶等)多、梯度分布(形成含量、体积分数等)宽以及应变协调优等特点，已应用于多种合金中，并在高屈服强度和良好延展性之间取得了极佳的平衡。为进一步挖掘梯度结构对材料力学性能优化的潜力，本文基于国内外金属材料在梯度结构设计和强−塑性机理等方面的成果，概述了梯度结构在设计思路、构筑方法、微结构演化及其强塑性机制等方面的研究现状，总结了梯度结构存在的关键科学问题，并展望了未来关注的研究方向与面临的挑战。
新材料 2026年02月05日
石墨烯增强SiC/Al界面结合的第一性原理研究

石墨烯增强SiC/Al界面结合的第一性原理研究

摘要：为改善SiC/Al 界面结合强度，在其界面处引入石墨烯中间层作为增强相。采用第一性原理计算方法，建立了18 种Al/单层石墨烯/SiC(0001)-Si 和Al/双层石墨烯/SiC(0001)-Si 界面模型，分别研究单层石墨烯和双层石墨烯增强SiC/Al 的界面结合情况。结果表明：石墨烯增强后的SiC/Al 界面具有强界面特征，界面处Si 原子和Al 原子与石墨烯层C原子均以共价键与离子键的混合形式成键。其中，双层石墨烯增强SiC/Al 界面分离功最大值为6.23 J/m2，界面间距为2.15 Å；而单层石墨烯增强SiC/Al 界面最大值仅为4.41 J/m2，界面间距为2.15 Å。这表明双层石墨烯比单层石墨烯更能有效改善SiC/Al 界面润湿性，显著增强SiC/Al界面结合强度。
新材料 2026年02月06日
增材制造点阵结构设计、制备及性能研究进展

增材制造点阵结构设计、制备及性能研究进展

摘要：航空航天等领域对轻量化高性能结构的需求日益迫切，突显了点阵结构在轻量化目标中的重要性及其广阔的应用前景。粉末床熔融技术的快速发展和成熟，使得复杂的点阵结构制备成为可能，并迅速成为研究热点。虽然当前关于增材制造点阵结构的研究已经比较丰富，但成果间的关联性和系统化整合仍然不足，有关点阵结构的最优设计和调控手段仍尚未形成系统的理论体系。因此，本文不仅介绍了点阵结构的基本特性和主要分类，系统探讨了增材制造点阵设计和制备对其力学性能的相关影响及其主要研究进展，还总结了点阵结构的未来研究方向和发展趋势。
新材料 2026年02月06日
非晶物质的前沿发展现状与未来展望

非晶物质的前沿发展现状与未来展望

摘要：中国嫦娥五号采回的月壤中发现了超过30% 的玻璃质成分，进一步证实非晶物质在宇宙中广泛存在，看似杂乱无章的非晶物质结构背后可能隐藏着拓扑序和不均匀性，因而非晶物质具有奇异的遗传、敏感和弛豫行为，表现出一系列优异物理化学特性，如极致的稳定性、超塑性、超强力学行为和优异软磁性能等。基于序调控和高通量技术开发出的新一代Zr 基、Fe 基非晶合金更是成功应用于如折叠手机铰链、新能源汽车电机等核心部件，非晶材料展现出不可替代的应用优势。非晶物质的未来发展应引入新的材料研发范式，重视工艺创新的重要性，推动多学科领域的交叉融合，发挥先进表征技术和大科学装置的优势，打造产学研用全链条创新模式，进而积极助力非晶材料与物理领域的快速发展，拓展其在高新技术领域的应用。
新材料 2026年02月09日
过渡金属衬底上石墨烯的制备与调控

过渡金属衬底上石墨烯的制备与调控

摘要：本文详细介绍了石墨烯在过渡金属衬底上的化学气相沉积生长机制, 重点探讨了不同金属衬底对石墨烯生长行为及形貌的影响与调控, 分析了金属衬底在石墨烯生长过程中的作用, 包括催化裂解碳源前驱体、促进活性炭物种在衬底表面的扩散和组装, 以及对石墨烯成核和生长取向的调控. 金属衬底的催化活性和表面特性以及石墨烯与金属衬底间的晶格失配度是影响石墨烯形态和质量的关键因素. 通常情况下, 晶格失配度较小的金属衬底(如Cu和Ni)是制备大面积、高质量单晶石墨烯薄膜的理想选择. 由于它们溶碳能力的差异, Cu和Ni上所生长的石墨烯分别倾向于单层和多层, 其合金则常用于石墨烯层数的精准调控. 而在晶格失配度较大的金属衬底(如Ru、Pt、Rh、Ir、Re和Pd等)上, 石墨烯则倾向于形成具有特定周期性的莫尔超结构. 这类石墨烯莫尔超结构在识别衬底晶界、组装纳米团簇和合成量子点等方面展现出巨大的应用潜力. 基于对石墨烯生长机制的深入理解, 以及其在可控制备与应用中的重要性, 我们对该领域面临的挑战与未来发展方向进行了展望.
新材料 2026年02月09日
石墨烯单晶晶圆的化学气相沉积外延生长

石墨烯单晶晶圆的化学气相沉积外延生长

摘要：高质量石墨烯单晶晶圆的可控生长一直是石墨烯制备领域的发展前沿, 被视为实现石墨烯高性能电子与光电子器件应用的关键支撑材料. 化学气相沉积技术由于具有制备石墨烯薄膜质量高、可控性好、可放量等优点, 逐渐成为石墨烯单晶晶圆材料的主流制备方法. 为了保证石墨烯晶圆的单晶性, 单晶催化剂衬底的设计与石墨烯外延生长过程的调控至关重要. 本文系统回顾了近几年来金属、半导体以及绝缘衬底上石墨烯单晶晶圆制备的研究进展, 重点探讨在不同类型的单晶衬底表面, 石墨烯晶畴取向的控制策略与内在机制, 并介绍了石墨烯晶圆材料在规模化制备方面的最新成果, 最后对石墨烯单晶晶圆制备领域未来的发展方向进行了总结和展望.
新材料 2026年02月10日
石墨烯对贵金属的吸附及回收研究进展

石墨烯对贵金属的吸附及回收研究进展

摘要：贵金属资源的可持续发展对于电子工业、催化工业等具有重要意义, 开发高效、可持续的贵金属回收技术是其可持续发展的重要环节. 以石墨烯为代表的二维材料因其独特的二维结构、大的比表面积和丰富可调控的表面物理化学性质, 是潜在的优异吸附材料. 本文综述了石墨烯、其衍生物及复合材料对贵金属离子的吸附现象及相关吸附机制, 总结了其他类石墨烯二维材料, 如过渡金属硫族化物、MXene等在贵金属吸附方面的研究进展, 讨论了其在电子垃圾等含贵金属资源固废回收中的重要应用, 展望了其在实际应用中的潜在前景及挑战, 为石墨烯等二维材料在资源可持续发展中的应用提供了新的视角与思路.
新材料 2026年02月11日
微波法制备石墨烯：原理、研究进展与挑战

微波法制备石墨烯：原理、研究进展与挑战

摘要：石墨烯由于其独特的单原子层二维结构及优异的性能, 在材料、电子、化学、能源、生物医药等众多领域展现出广阔的应用前景. 高产量、高品质石墨烯的制备对其在未来的开发利用进程中起着极为关键的作用, 关乎其在相关领域的拓展与延伸. 微波辅助制备石墨烯作为一种新兴技术, 具有绿色、高效、简便快捷的特点, 已经取得了显著的进展. 通过微波辅助液相剥离法、微波辅助还原氧化石墨烯法以及微波等离子体化学气相沉积法等多种方法, 能够制备出具有多样化性能及满足不同应用场景需求的石墨烯材料, 从而为其在相关领域的技术创新和发展提供强有力的支撑. 本文综述了微波辅助制备石墨烯的研究进展, 详细介绍了微波辅助制备石墨烯的不同方法, 分析了各种方法的原理、工艺参数、优缺点及其在相关领域的应用情况. 同时, 对微波辅助制备石墨烯面临的挑战和未来发展趋势进行了探讨, 旨在为石墨烯的规模化生产和进一步应用研究提供参考.
新材料 2026年02月11日
二维氮化碳(CxNy)材料的结构、性质及应用研究进展

二维氮化碳(CxNy)材料的结构、性质及应用研究进展

摘要：二维氮化碳(CxNy)材料作为新兴二维材料家族, 因其高度可调的结构和优异的物理化学性质, 成为材料科学的研究热点. 本综述构建了氮类型关联的“结构-性质-应用”全链条框架, 系统揭示了CxNy材料从原子尺度结构到宏观性能的演化规律. 基于氮原子配位环境的差异, 深入分析了吡啶氮、石墨氮、吡咯氮等类型对电子结构和化学键合的调控机制, 并通过密度泛函理论计算与实验验证, 阐述了其结构多样性的热力学和动力学理论基础. 本综述全面探讨了CxNy材料的多元性能, 包括热力学稳定性、可调电子能带结构、电化学活性、光谱响应及催化性能,并基于构效关系, 分析了其在能源存储与转换(如锂离子电池、超级电容器)、环境治理(如光催化、CO2还原)、电子器件及传感检测等领域的应用前景, 建立了性能与结构参数的关联. 针对当前挑战, 如可控合成、规模化制备、缺陷调控机制、理论与实验协同及跨尺度建模等问题, 本综述提出了未来发展方向: 开发精准合成技术、构建多尺度理论模型、探索多元优化策略及推进工程化应用. 通过系统的理论分析和前瞻性展望, 本综述旨在为CxNy二维材料的基础研究和应用开发提供全面的科学指导, 推动该领域向高性能化和产业化方向发展.
新材料 2026年02月12日
液态金属活物质与人工生命体系的构筑

液态金属活物质与人工生命体系的构筑

摘要：近年来，常温液态金属因一系列类生命现象与基础效应的发现，极大激发了人工生命与智能物质的探索。以这类材料为核心的各类功能体系，为实现超常规智能提供了崭新而富有前景的物质基础。除具备典型金属的基本功能外，液态金属还具有流动性、固液相变等物化性质，能够对外界刺激做出多元化响应，如大尺度可逆形变、逆重力攀爬，甚至展示出各种类生命行为，如自驱动、自组织、自分散、自生长、自修复、呼吸获能、自振荡和胞吞效应等。种种迹象表明，液态金属及其衍生材料、器件与系统正以某种“进化”方式，朝着构筑全新一代智能体系乃至可变形机器人的方向迈进。本文旨在介绍液态金属活物质的基本概念和演化路径，探讨液态金属典型的类生物活物质属性，总结其中的基础科学问题，并解读其对发展人工细胞、仿生器官以及智能机器人等方面提供的科学启示。同时，本文还将剖析研制液体集成型柔性智能机器人的可行途径，以及面临的科学挑战与技术机遇，最后对液态金属人工生命领域的发展前景进行展望。
新材料 2026年02月12日