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基于MXene与还原氧化石墨烯的石英晶体微天平氨气传感器

基于MXene与还原氧化石墨烯的石英晶体微天平氨气传感器

摘要：【目的】研究石英晶体微天平氨气传感器，实现对食物腐败产生的氨气的快速、高响应检测。【方法】设计并制备基于MXene与还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide，rGO）复合薄膜的石英晶体微天平（quartz crystal microbalance，QCM）传感器，采用扫描电子显微镜对MXene-rGO复合敏感膜的表面形貌与微观结构进行分析；使用石英晶体微天平传感平台测试技术对该传感器对氨气的灵敏度、线性度、长期稳定性等动态响应特性进行测试分析，并进一步研究其在实际食物腐败检测中的应用效能。【结果】 MXene-rGO复合薄膜表征显示MXene与rGO复合良好，MXene-rGO复合薄膜传感器的响应拟合直线斜率达11. 7356，线性度拟合系数R2达0. 98925，在35 d的测试中传感器响应未发生明显变化，长期稳定性优异。【结论】MXene-rGO复合薄膜对氨气吸附性强，具有良好的重复性和长期稳定性，能够应用于食物腐败检测中。
新材料 2026年07月07日
抗冲击超材料设计：机器学习与增材制造的协同创新

抗冲击超材料设计：机器学习与增材制造的协同创新

摘要：抗冲击超材料通过人工微结构设计高效调控冲击能量，在航空航天、车辆工程及人体防护领域的应用潜力巨大。传统基于经验试错与均质化结构的超材料设计方法难以兼顾轻量化、高能量吸收与可控失效等多目标需求。基于塑性变形、黏弹性耗散、摩擦耗散、断裂耗散等能量吸收机制，系统梳理了蜂窝、晶格、泡沫等传统均质化结构，贝壳、甲虫前翅等仿生梯度结构，以及可重构拓扑结构三类设计策略；结合选区激光熔化、光固化成型等增材制造工艺，分析了工艺缺陷对动态力学性能的影响；阐述了利用生成对抗网络-强化学习机器学习框架实现“性能-结构”端到端逆向设计并补偿工艺误差的研究进展，提出了构建“设计—制造—验证”全链路智能验证平台的构想。未来研究应聚焦在通过多目标优化、跨尺度模拟及智能验证平台开发，协同推动“设计—制造—验证”的全链路集成。
新材料 2026年08月03日
SiC纳米线研究进展及其应用现状

SiC纳米线研究进展及其应用现状

摘要: 随着SiC纳米线制备技术的日益成熟，其在场发射、光催化、电学和光学材料领域有着广阔的应用前景和发展潜力，也可作为多种结构材料增强体广泛应用于航空航天、核、制动系统等多种工业领域。综述了SiC纳米线的性能及其多种制备方法的研究现状，详细介绍了SiC纳米线作为增强材料应用于陶瓷材料、C基复合材料及SiC基复合材料中的研究进展，讨论了SiC纳米线的作用机制，并展望了其未来发展方向。
新材料 2024年05月06日
碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料研究进展

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。
新材料 2024年05月06日
新型石墨烯基LED器件：从生长机理到器件特性

新型石墨烯基LED器件：从生长机理到器件特性

摘要：III族氮化物因具有禁带宽度大、击穿电压高、电子饱和漂移速度大、稳定性高等优异特性而广泛应用在发光二极管(LED)、激光器以及高频器件中。目前III族氮化物薄膜通常是异质外延生长在蓝宝石衬底表面，但是由于蓝宝石与III族氮化物之间存在较大的晶格失配与热失配，使得外延生长的III族氮化物内部存在较大的应力与较高的位错密度，严重影响了器件性能；与此同时，蓝宝石衬底热导率差，限制了其在大功率器件方面的应用。近年来研究发现，石墨烯作为外延生长缓冲层，能够有效解决蓝宝石衬底与外延III族氮化物薄膜之间由于晶格失配和热失配导致的高应力与高位错密度等问题，进而获得了高品质薄膜，并提升了器件的性能。本文综述了石墨烯/蓝宝石衬底上III族氮化物生长与LED器件构筑的研究现状，着重介绍了本课题组提出的一种新型外延衬底—石墨烯/蓝宝石衬底的特点，阐明了III族氮化物在该新型衬底上的生长机理，总结了其对III族氮化物质量提升的作用，并对其发展前景进行了展望。
新材料 2024年05月06日
纳米纤维素在功能纳米材料中的应用进展

纳米纤维素在功能纳米材料中的应用进展

摘要：纳米纤维素分为纤维素纳米纤维（CNF）、纤维素纳米晶体（CNC）、细菌纳米纤维素（BNC）。CNF主要由机械法和2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）介导氧化法制备，呈微纤丝状。CNC主要由酸水解法制备，呈棒状或针状颗粒。BNC由细菌合成，呈纳米纤维网络状。文中综述了纳米纤维素在凝胶、仿生复合材料、导电材料、电极材料、导热材料、电磁屏蔽材料、压电材料及传感器材料领域的应用现状，并对其功能纳米材料未来发展的方向进行了展望。
新材料 2024年05月06日
压致变色材料: 研究与应用进展

压致变色材料: 研究与应用进展

摘要：在设备零部件的精准组装、产品制造过程的质量监控以及性能评估等关键环节中, 界面压力的检测对于优化产品生产流程、加强质量管控和提升产品性能至关重要. 虽然基于电学信号的压力传感器件在响应速率、灵敏度和压力响应范围等方面具有显著的优势, 但其在界面压力成像上仍面临高成本、严苛的测试条件及多设备协同的复杂性等限制. 近年来, 压致变色材料因其压力成像分辨率高、成本低和易大面积制备等特点, 在界面压力检测领域引起了广泛关注. 当前, 压致变色材料已经实现了压力分布的精确可视化, 成像分辨率达到了纳米级别. 然而, 这些材料在压力传感精度、灵敏度和响应范围等方面的调控上仍面临一系列挑战. 基于此, 本文对近年来发展的压致变色材料进行综述, 从压致变色机制、构效关系和性能表现等多个角度进行分类概述, 并探讨了压致变色材料在实际应用中可能遇到的挑战, 并提出可能的解决方案. 我们期望本综述能为压致变色材料的设计、优化和应用提供有价值的参考, 推动其在高端制造业和其他领域的实际应用.
新材料 2025年10月30日
材料基因工程与智能科学：AI+时代无尽前沿

材料基因工程与智能科学：AI+时代无尽前沿

摘要：面向2040 现代化强国发展战略需求，以新材料、新质生产力和新产业融合发展为驱动，全面梳理强国战略和相关国家政策与行动纲要对前沿性−颠覆性关键技术和关键材料发展的共性需求，阐述了材料基因工程核心关键技术的发展与革新为人工智能数据基础设施、材料大模型基座、新材料研发及其产业应用等关键核心技术创新奠定重要基础。人工智能将进一步促进高通量智能计算软件/工具的开发、从高通量实验到自主实验范式革新并加速材料智能体的发展、数据资源节点和平台与数据标准规范的建设、新质生产力和新材料产业发展以及教育范式变革和新一代生力军培养。材料基因工程与智能科学的融合，正在以“理论重构、技术赋能、产业牵引”三位一体模式，重塑材料科学与技术以及教育的底层逻辑。它不仅是单一学科的升级，更是一场涉及科研范式、产业生态和人才培养模式的系统性变革，将为新材料、新兴产业和未来产业等重点领域培养复合型人才。
新材料 2025年12月17日
相变传热强化研究进展

相变传热强化研究进展

摘要: 相变蓄热是通过可逆的状态变化来进行热量的积累与释放,高、低温介质与相变材料之间的传热效率是影响其蓄热效果的关键因素之一。相变材料在其相变温度范围内具有良好的温控能力和较高的能量储存密度,但普遍面临导热能力不足的挑战,因此需要通过传热强化技术进行优化。基于相变材料类型和特性及其传热机理,介绍了诸如翅片、热管、纳米颗粒及多孔材料等几种单一的传热强化技术,同时也分析了热管与翅片、热管与多孔材料、以及翅片与纳米颗粒、翅片与多孔材料、纳米颗粒与多孔材料的组合传热强化技术,以及梯级传热强化和对流传热强化的研究现状,分析了这些传热强化方法在提升蓄热性能方面的独特优势。最终对相变传热强化技术的局限性进行了总结,并展望了其未来的应用潜力,强调需结合理论与实践,力求优化相变蓄热系统在热力学性能及经济效益方面的表现。
新材料 2026年03月25日
非晶合金深冷循环处理研究进展

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。
新材料 2024年05月06日