MXene基材料摩擦学和吸波性研究进展

摘要:随着现代工业和信息技术的迅猛发展,极端环境下对高性能摩擦与吸波材料的需求日益增长。得益于高导电性、独特的层状结构、优异的力学性能、化学稳定性以及丰富的表面端基,MXene材料已成为摩擦学与电磁波吸收领域的研究热点。然而,目前关于MXene基材料在上述领域的研究进展尚缺乏系统性总结。为全面梳理MXene 基材料的研究现状,首先从其基本结构出发,系统性地总结了结构特征、主要制备方法及基础性能,并详细概述了MXene及其衍生物的制备技术,以及MXene基材料在摩擦学与吸波领域的作用机理与研究进展。通过对不同制备与处理方法的比较与分析,揭示了MXene基材料在改善摩擦特性、降低摩擦系数、增强吸波性能以及优化吸波带宽方面的显著优势。同时,针对MXene基材料在极端环境下稳定性不足、复合材料的设计复杂性以及制备成本较昂贵等问题,提出了潜在的改进策略。相关研究为摩擦学与电磁波吸收领域的研究提供了重要的理论依据与参考价值。

全球智能体的发展、挑战与建议

摘要:智能体是以大模型为核心驱动,具备感知、学习、适应、决策、执行能力的智能系统,是推动人工智能从以大模型为代表的生成式人工智能迈向代理式人工智能的主导产品形态,是人工智能落地应用的战略必争领域。当前,智能体在全球范围内快速兴起,不仅深刻改变了软件产业发展范式,更为实体经济转型提供了新动能。文章旨在系统阐述智能体概念内涵的演进历程,深入分析全球智能体技术研发和应用创新的最新进展,客观梳理智能体发展面临的技术、应用、生态等多重挑战,并从推动技术创新、深化融合应用、完善标准体系、加强人才培养、完善治理体系、优化发展环境等维度提出对策建议。

抗溶胀导电水凝胶的设计及其应用

摘要:水凝胶是一种由聚合物组成的具有三维网络结构的软材料,由于其具有良好的柔韧性、弹性、高吸水性、生物相容性以及与生物组织的相似性,已被广泛应用于环境工程和生物医学等领域。与传统水凝胶相比,导电水凝胶还具有优异的导电性,这使其在远程健康监测、人体运动检测、电子皮肤、人机界面和软机器人等新兴领域显示出巨大的潜力。因此,近年来人们致力于开发多种性能的导电水凝胶并探索其在各种领域中的应用。目前,根据传输介质的不同,导电水凝胶可以分为电子导电水凝胶和离子导电水凝胶。通常,导电水凝胶可以通过将导电材料掺入水凝胶基质中来制备。然而,随着对水凝胶研究的不断深入,人们对导电水凝胶的性能要求也不断提高,特别是水凝胶的抗溶胀特性。在液相环境中不必要的溶胀会导致水凝胶的力学性能、电导率降低,并且伴随着传感信号的失真。因此,迫切需要制备兼具良好导电性和抗溶胀性能的导电水凝胶。本综述首先对不同类型的导电水凝胶的制备方法进行了讨论。其次,讨论了几种构建抗溶胀导电水凝胶的策略,包括超分子水凝胶、双网络水凝胶等。最后,介绍了抗溶胀导电水凝胶的主要应用领域。

石墨烯及其衍生物在催化领域的应用

摘要: 石墨烯具有特殊的光、电、热和力学等特性,期待被广泛应用于不同领域中,成为新型基础材料。然而,石墨烯完美的蜂巢结构、单一的元素组成,不利于其在催化领域的应用,通过掺杂改性可以对石墨烯的结构和性质进行调控,使其在燃料电池、光催化、电催化等领域表现出优异的性能。我们综述了氧化石墨烯、还原石墨烯、掺杂石墨烯等改性石墨烯的合成、表征及其在催化领域的研究进展,并结合自己的研究提出展望。

水基吸波超材料的研究进展

摘要:吸波超材料已经成为国内外电磁隐身和防护领域的研究热点,并取得了一系列重要的研究成果。超材料独有的人工周期性结构能够引发特异的电磁特性,从而满足吸波器件“ 薄、轻、宽、强” 的综合性能要求,其中宽频吸波仍然是超材料吸波器件设计的难点。与传统金属基吸收体相比,水在微波频段特有的频散效应有助于实现水基吸波体在此频率范围内的高效吸收。近年来,宽频水基吸波超材料已经取得了一定的突破,但依旧存在一些问题需进行总结分析。本文综述了近年来水基吸波超材料的重要研究进展,按照吸波介质与结构特性,分类介绍了基于单纯水、水溶液和复合型水基吸波超材料的主要特征,展开说明了水基吸波超材料在微波频段的应用优势,并在此基础上展望了水基吸波超材料多功能化的研究趋势。

碳纳米材料改性聚氨酯泡沫研究进展

摘要:介绍了近年利用碳纳米材料改性聚氨酯泡沫的研究进展,根据引入碳纳米材料的不同方式将增强方法分为内部掺杂法和外保护层法,探讨了2种方法的作用机理与改性效果;分析了碳纳米材料改性聚氨酯泡沫存在的不足,认为改性操作简单、降低填料团聚性是未来研究的重点。

基于智能纤维和纺织品的可穿戴生物传感器

摘要:随着社会经济发展,人们越来越重视身体健康,对医疗设备的智能化、便携性、准确性要求越来越高。在此背景下,可穿戴生物传感器的市场需求不断提升。智能纤维和纺织品能够满足透气性和可穿戴性的要求,应用在可穿戴生物传感器中能够实时监测人们的身体状况,包括脉搏、呼吸、肢体运动等生命体征监测,汗液、唾液等成分分析和呼出物的检测。相比于传统的生物传感器,基于智能纤维和纺织品的可穿戴生物传感器可用于现场即时监测,从疾病预防、改善临床结果和生活质量到提高生产力、减轻医疗负担和降低医疗成本都发挥着重要作用。在这里,本文主要介绍了近几年智能纤维和纺织品在可穿戴生物传感器中的应用,按照生命体征监测、体液分析和呼出物检测这三个方面,对其传感策略例如比色传感、荧光传感、压电式传感等进行介绍。最后,我们对智能纤维与纺织品在可穿戴生物传感器中的应用状况以及面临的问题进行总结,并对其在可穿戴生物传感器的未来发展进行展望。

无抗生素纳米抗菌剂: 现状、挑战与展望

摘要:耐药性细菌和生物膜相关的感染性疾病严重威胁全球公众健康。随着纳米技术在抗菌领域的渗透和发展,研发基于无抗生素的新型纳米抗菌剂在避免耐药性产生以及抗菌治疗方式的选择方面提供更多可能性。本文从细菌耐药性的产生机制出发,阐述利用纳米材料自身独特的理化性质,实现自体抗菌; 作为纳米酶,利用类酶活性催化底物产生活性氧簇( ROS) 等抗菌; 随后讨论了构建随内源性/外源性环境刺激响应,以及协同多种新型治疗方式的智能纳米抗菌剂,实现高效抗菌。最后,提出了目前面临的挑战及临床应用前景,为开发更加安全、高效的纳米抗菌剂提供借鉴。

高强韧高熵合金的变形行为研究进展

摘要:高熵合金的提出为传统合金领域的发展开辟了一条新的途径。基于独特的合金设计理念实现多原子化学长程无序的简单晶体结构,从而使高熵合金具有显著的物化性能。通常,金属结构材料的强硬度和塑韧性是一个此消彼长的关系,“强”和“韧”不能协同的问题是阻碍金属材料无法应用严苛使役环境的重要因素,也是限制传统金属材料发展的瓶颈问题。近几年来,高熵合金的强韧化研究取得了重要进展,并陆续报道出了几类具有不同微观结构及变形行为的高强韧高熵合金。本文综述了几类高强韧高熵合金的微观结构、力学性能与变形机制,讨论了高强韧高熵合金软硬相交互作用、纳米沉淀粒子、异质结构以及化学“序”与变形行为之间的关系,展望了高强韧高熵合金未来的发展趋势。

微结构化柔性压力传感器的性能增强机制、实现方法与应用优势

摘要:柔性压力传感器具有易共形、高灵敏、快响应等特点,是发展物联网、可穿戴电子、触觉人工智能等领域的关键核心器件。通过敏感功能材料开发、功能层微结构设计、微纳制造方法优化等策略,可提升柔性压力传感器的综合性能,扩张其应用场景。其中,功能层微结构的创新设计被普遍认为是增强柔性传感器性能最有效的手段之一。本文综述了近年来基于微结构化的柔性压力传感器的最新研究进展,围绕微结构对于柔性压力传感器性能增强的机制、微结构的设计与实现方法以及微结构化柔性压力传感器在人机交互、医疗健康等领域的应用等方面进行详细阐述,并在此基础上对其未来发展方向进行展望。