石墨烯产业20年发展回顾与战略建议

摘要:新质生产力代表了一种具有创新性、高科技含量和高附加值的生产力形态。新质生产力的核心在于科技创新,材料技术的突破为科技创新提供基础支撑和关键驱动力。石墨烯是目前人类发现最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型材料,被认为是21 世纪重大的科学发现之一,有望在中国发展新质生产力的战略中发挥重要作用。今年是石墨烯发现20 周年,本文简要回顾了石墨烯产业20 年的发展历程与产业特点,并提出了加快产业发展的战略建议。

聚氨酯涂层的疏水改性研究进展

摘要:聚合物涂层具有成本低廉、易于制备、使用方便、种类丰富等优点,被广泛用于运输和基础设施等领域金属材料表面的防腐防污。其中,聚氨酯(PU)是一种具有良好机械性能、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性等优异性能的聚合物材料。然而传统PU涂层的耐水性不佳,严重影响其在潮湿环境下的稳定性和使用寿命,因此对PU涂层进行疏水改性以增强其耐水性成为了具有广泛应用前景的研究方向。本文总结了用于PU涂层疏水改性的方法和研究进展,并对其进一步的应用前景进行了展望。

非晶合金深冷循环处理研究进展

摘要:非晶合金具有高强度、高硬度、大弹性极限等优异性能,是一种很有应用前景的先进金属材料,但较差的室温塑性严重制约其广泛应用。深冷循环处理作为一种简单有效的非晶合金室温塑韧性改善方法,受到学者们广泛关注。本文主要综述了非晶合金深冷循环处理相关研究成果,总结了不同深冷循环处理参数和样品因素对于非晶合金深冷循环处理效果的影响,并对非晶合金深冷循环处理技术的发展进行了展望。

高导热纤维研究进展

摘要:伴随航空航天、电子芯片、人工智能等领域的高速发展, 高功率均热、散热的应用需求对高导热材料提出了越来越高的要求. 高导热纤维, 例如中间相沥青基碳纤维、氮化硼纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维等, 既呈现出优异的高导热能力, 还兼具高力学强度、定向导热特性、可编织性, 是实现高功率散热应用的结构功能一体化理想材料. 本文梳理了高导热纤维的研究进展, 介绍了其导热机理以及独特的纤维结构和材料特性, 汇总了纤维热导率的测试方法, 展望了高导热纤维的应用前景以及未来发展方向.

3D打印隔热材料研究进展

摘要:3D 打印技术能够实现面向性能的设计以及非常规结构的制造,其在隔热领域的应用可以使材料具有更加精细、可控、定制化的结构与功能。当前,3D打印隔热材料技术仍处于快速迭代期,打印材料、结构设计和制造工艺等技术瓶颈尚待突破。本文对3D打印隔热材料的现状进行了综述,简要分析了在隔热材料制造方面较有前景的3D打印工艺,对比了各工艺的优缺点以及适用的材料类型,着重讨论了3D打印陶瓷、发泡混凝土、泡沫塑料和气凝胶材料在隔热领域的研究进展,最后总结了目前面临的技术挑战和未来的主要发展方向。

辉光放电光谱分析在新材料表征中的应用及发展

摘要: 阐述了辉光放电光谱法(GDOES)在半导体材料及电子元器件领域、新能源材料领域、非导体材料领域的最新应用,介绍了GDOES在传统材料领域的新应用。 GDOES可以直接固体进样、同时多元素、大动态范围的定性和定量分析,具有溅射速率快、多矩阵校准、适用于多种样品类型、 运行成本低,具有高通量分析等优点,深度分析能力可以达到纳米级,可以对诸如H,O,C,N等轻元素进行分析,近年来在LED芯片、锂离子电池、太阳能光伏电池及微电子器件等半导体行业得到广泛应用。GDOE的剥蚀速率可达微米/分钟, 反应快速,可以检测到电子轰击过程中的细微变化,提高材料成分测试精度,入射粒子能量较低, 不会对材料的表面结构造成大的破坏, 材料表面的均匀性可以得到准确的表征。 此外GDOES的溅射坑可以用来进行X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)测试,为相关测试提供样品,可以为材料提供多重且互补的信息。结合GDOES分析存在横向解析元素分布的局限,介绍了有关GDOES的横向分析能力的研究进展,通过单色成像光谱仪、声光可调谐滤波器、推扫式高光谱成像仪等技术应用GDOES可以实现元素分布二维或三维绘图,对于化学异质性材料的研究具有推动作用,横向分析能力的提升将会是GDOES发展的重点方向。

碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料研究进展

摘要: 超高温陶瓷(UHTCs) 因在高超声速飞行器热防护领域的巨大应用前景而备受关注,而脆性大、烧结成型困难是制约UHTCs广泛应用的实质问题。将碳纤维与UHTCs复合获得碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料(Cf/UHTCs)是克服这一问题的可靠方案。近10年来,我国在Cf/UHTCs工程应用方面获得了重大突破,取得了一系列具有世界先进水平的应用成果。然而,由于Cf/UHTCs制备过程复杂,服役环境苛刻(>2000℃,>5Ma气流冲刷) ,在结构演化、性能机理等方面仍存在一些关键科学问题亟需明确。综述了Cf/UHTCs在基体改性、氧化烧蚀机理、高温力学行为等方面的研究进展,并结合本团队的研究工作对Cf /UHTCs 的研究趋势进行了总结和展望,旨在为进一步推动Cf/UHTCs的研究和发展提供参考。

通风声超材料屏障研究进展

摘要:通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音, 为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境. 声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料, 凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点, 在通风声屏障领域取得了突破性的进展. 本文综述了该领域的最新研究进展和应用, 包括3种主要的物理原理: 局域共振型、干涉相消型和相位梯度型, 并探讨了从单频设计拓展至宽频设计的方法. 此外, 本文还介绍了在复杂应用场景下的新设计思路和优化方法, 如柔性材料的应用、主动型超材料, 以及人工智能和机器学习的设计优化. 未来, 随着技术的不断进步和跨学科的融合, 基于超材料的通风声屏障将在建筑、交通和工业领域发挥更大的作用, 为人类提供更加安静和舒适的环境.

聚噻吩基吸波材料研究进展

摘要:简单介绍了电磁屏蔽的机理,简述了聚噻吩及其衍生物类吸波材料的分类,综述了近几年国内外有关聚噻吩单元、二元及多元复合材料的吸波性能研究,展望了聚噻吩及其衍生物作为新型微波吸收材料的发展前景。

激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

摘要:难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金,具有优异的高温力学性能、高温抗氧化性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀和抗辐照等综合性能,有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术,目前制备的高熔点难熔高熵合金存在成型尺寸较小、元素偏析严重以及密度大等问题,极大地限制了难熔高熵合金的发展和应用。激光增材成形技术以高能量密度激光束为加热源,通过计算机辅助设计与控制可实现金属材料“离散-堆积”成形过程,为突破难熔高熵合金的研究瓶颈提供了一条行之有效的途径。本文综述了近几年采用激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层(RHEACs)的加工特性、显微结构和性能特点。重点讨论了合金成分、加工工艺对难熔高熵合金涂层相组成、显微形貌以及显微硬度、耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能的影响,指出目前激光熔覆难熔高熵合金的研究现状、不足和挑战,旨在为后续的研究提供理论性指导,并对其未来的发展趋势进行了展望。