列表

材料合成生物学研究进展及展望

材料合成生物学研究进展及展望

摘要：材料合成生物学通过改造生物系统制备战略金属、无机复合材料、高性能生物大分子及有机高分子材料，具有环境友好与资源高效优势，有望替代传统石油基制造模式。然而，其发展受限于微生物底盘适配性低、多尺度动态调控灵敏度不足、材料仿生设计策略缺失及规模化生产传质传热效率低等核心科学问题。本文聚焦上述挑战，提出结合人工智能开发代谢网络调控大模型与高通量筛选平台；推动生物—无机杂化系统设计，突破材料性能瓶颈；并倡导政策层面设立专项基金、完善知识产权转化机制。旨在推动“原料—合成—回收”全链条绿色制造体系构建，为资源替代、生物医学及低碳经济提供颠覆性解决方案。
新材料 2026年02月15日
原子级制造的关键基础科学问题

原子级制造的关键基础科学问题

摘要：人类的制造技术逐步向原子级推进,原子作为化学反应中的最小粒子,虽然它可以分成更小的原子核、电子等,但是从制造的角度看,原子级制造可以说是人类制造的最底层技术,也是继微纳制造之后新的制造范式,可将制造精度以及产品性能推向极致水平,代表着人类对物质世界认知和制造能力发展的新阶段,是引领未来产业变革发展的战略性技术,也是保障国家安全和推动国计民生重大装备跨代升级的重要前沿方向。本文基于第330期双清论坛总结了原子级制造的研究现状、发展趋势及机遇挑战,凝练出未来5~10年原子级制造的焦点问题和亟需解决的关键科学问题,探讨了相关领域的前沿发展方向和科学基金资助战略。
新材料 2026年02月17日
基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

摘要：原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。
新材料 2026年02月24日
原子级制造测量与表征研究现状综述

原子级制造测量与表征研究现状综述

摘要：原子级制造是指将能量作用于原子,通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装,实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术,是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10 m 空间尺度下精确操控原子。同时,制造过程中原子的键合时间、电子动力学变化均发生在飞秒(10-15s)至阿秒(10-18s)量级。因此,只有具备超快时间和空间分辨在线检测与表征能力,才能够深入了解并利用原子级制造过程中原子尺度的新原理、新效应,保障原子级制造的可达性与可控性;只有实现原子级制造过程的高通量、大范围的在线监测,才能保障原子级制造的可靠性。基于此,原子级制造的测量与表征是指在原子级的时间、空间、能量尺度上对材料、结构或器件进行精确的测量和表征,以保障原子级制造的可达性、可控性与可靠性。本文介绍了原子级制造所需的测量表征手段的研究现状,从原子级超快动力学过程观测、原子结构演变原位表征、原子级制造过程在线质量监测三大方向进行系统梳理,总结了目前原子级制造测量与表征的挑战并针对未来发展给出建议。
新材料 2026年02月24日
原子精度制造新原理和新方法

原子精度制造新原理和新方法

摘要：目前航空航天、核物理、微电子、光电子和半导体等国家战略领域高性能装备的性能需求日渐严苛,核心零部件的制造精度必须迈进原子级水平,亟需研究原子精度的高性能制造新原理和新方法。本文归纳并提出了目前迫切需求的原子级表面精度、原子级结构精度、原子级损伤控制以及原子级特征尺寸结构创成四大原子精度制造核心能力,从能场辅助原子级切削、多能场辅助原子有序排布、表面能弱化原子精度材料去除以及超光学衍射极限的原子精度制造四大方向进行系统梳理,介绍了面向不同应用场景的原子精度制造新原理和新方法的研究现状,并概述了各类方法的优势和缺点,从中提炼出多能场耦合条件下的能量和原子间相互作用机理这一关键科学问题,并从四大方向上对未来我国原子级制造的基础研究提出了建议。
新材料 2026年02月25日
二维材料在分离膜制备方面的应用

二维材料在分离膜制备方面的应用

摘要：随着材料科学和膜分离领域的不断发展，二维材料在制备新型分离膜方面展现出巨大的潜力。二维材料超薄的厚度有利于降低传质阻力进而提高通量；二维材料面内或层间通道可以人为调控尺寸用于精确的尺寸筛分。当二维材料用于制备分离膜时，这些特点可以使分离膜同时具有较高的传质效率和分离能力。本文介绍了可用于分离膜制备的二维材料及其特性，概述了对应不同类型材料适用的制膜策略与所制备的分离膜在水处理、有机溶剂分离或气体分离等方面展现出的优异性能。最后分析了二维材料基分离膜的成孔机制，总结了当前面临的挑战与研究热点，并展望了未来需要着重关注的研究方向。
新材料 2026年02月25日
零价铁体系中的还原路径：研究方式和检测方法引起的讨论

零价铁体系中的还原路径：研究方式和检测方法引起的讨论

摘要：零价铁（Zero-valent iron，ZVI）及其表面改性材料因其优秀的还原性能已被用于去除多种污染物。直接电子转移还原、Fe（II）还原和原子氢还原是三种公认的可能的ZVI还原路径。因研究者对三种还原路径存在不同的理解以及对还原路径的检测使用了不同的方法，近期的研究在：（1）原始ZVI材料的主导还原路径为何；（2）硫改性给ZVI带来的是抑制原子氢产生还是重组；（3）碳改性强化ZVI还原性能是通过加速直接电子转移还是原子氢生成；（4）不同过渡金属改性对于ZVI的主导还原路径的影响有何深层机制等方面产生了差异性的结论，进而引发了关于ZVI及其表面改性材料对污染物还原去除的主导还原路径为何的一些争论。因此，本文系统总结了：（1）ZVI及其表面改性材料的结构与不同改性原理；（2）ZVI还原体系中还原路径的三种作用机理及不同检测手段；（3）表面改性技术（硫改性、碳材料改性和过渡金属改性）对还原路径的不同影响机制；（4）环境条件（pH、共存离子和天然有机物）对不同还原路径的干扰，并从还原路径出发对未来研究需重点关注的对象提出展望，期待解答当前对于还原路径的研究所存在的部分困惑和促进对ZVI的还原路径达成统一认知，以促进ZVI及其表面改性材料的科学研究发展。
新材料 2026年02月26日
自修复3D打印聚合物材料及其应用

自修复3D打印聚合物材料及其应用

摘要：随着光固化3D打印技术的迅猛发展和日益成熟，市场对光敏树脂的需求日趋多样化和精细化，推动了多功能光敏树脂的研发，其目的是为了拓宽光敏树脂的应用范围，尤其是在高性能和智能材料方面。自修复3D打印聚合物材料作为一个新型研究方向，近年来更是受到了研究人员的广泛关注。本文综述了最新的基于氢键、二硫键、配位建、主客体相互作用等本征型和基于微胶囊型、中空纤维型等外援型自修复聚合物材料的研究进展，探讨了外援型和本征型的不同修复机理，重点分析了不同自修复聚合物材料在3D打印领域的应用研究。目前，自修复3D打印聚合物材料主要集中在本征型自修复材料的研究上，对于需要3D打印的硬质固体聚合物自修复材料，仍需依赖外援型自修复方法，主要为微胶囊型自修复和微脉管型自修复。
新材料 2026年02月27日
石墨烯柔性电热材料

石墨烯柔性电热材料

摘要：石墨烯是一种超高导热性能的二维纳米材料，在电加热领域应用广泛。本文通过分析石墨烯及其柔性电热（膜）材料的研究进展，介绍了不同尺寸石墨烯的制备方法、功能化改性对石墨烯导热性的影响，总结了石墨烯柔性电热（膜）材料在除冰防雾、可穿戴衣物和低温电池热管理等领域的应用，为石墨烯电热材料的发展提供了研究基础，并指出未来仍需要突破石墨烯及其柔性加热（膜）材料制备工艺和加热元件集成上的技术难题。
新材料 2026年02月27日
稀土氧化物在电催化领域的研究进展

稀土氧化物在电催化领域的研究进展

摘要： 稀土元素作为一种重要的战略资源， 被称为“工业维生素”， 广泛应用于尖端科技和日常生产生活中， 由于其独特的4f电子排布和丰富的电子能级， 近年来稀土及其氧化物在电催化领域得到快速发展。本文对稀土氧化物在析氢反应（HER）、 析氧反应（OER）、 氧还原反应（ORR）、氮还原（NRR）和二氧化碳还原反应（CO2RR）等催化领域的应用进行了整理。总结并讨论了稀土氧化物电催化剂针对不同电催化体系的特点和需求的设计思路， 对其在未来的发展和研究重点进行了探讨和展望。
新材料 2026年02月28日