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潜在高熵陶瓷热障涂层材料的研究进展

潜在高熵陶瓷热障涂层材料的研究进展

摘要：热障涂层材料（TBC）是为航空发动机及燃气轮机提供热防护，延长其使用寿命的一种重要材料。近年对新型热障涂层材料的探索中出现各类高熵稀土氧化物，以期通过热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的“鸡尾酒”效应获得优于单主元稀土氧化物的热学、力学、高温相稳定性及抗烧结腐蚀等性能。本文总结归纳了高熵稀土锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐及铌酸盐等五种高熵稀土氧化物的热学性质、力学性质及其他性质，着重强调了热导率和热膨胀系数，同时与相应单组分稀土氧化物的性能进行对比分析，探究影响其性能优劣的多种因素。最后指出未来或可将实验与第一性原理计算相结合，筛选出综合性能更加优异的高熵陶瓷热障涂层材料；同时，将高熵延伸至复杂组分或中熵陶瓷热障涂层材料也成为重要的拓展方向。
新材料 2024年05月08日
高通量计算与机器学习驱动高熵合金的研究进展

高通量计算与机器学习驱动高熵合金的研究进展

摘要：高熵合金因其多种合金元素以等原子比或近等原子比的组合而具有高熵效应、严重的晶格畸变、缓慢扩散以及特殊而优异的材料性质等特点，在各个领域引起极大的关注。其高强度和硬度、抗疲劳性、优异的耐腐蚀性、耐辐照性以及接近零的热膨胀系数、催化响应、热电响应及光电转换等特性，使高熵合金在许多方面有潜在的应用。高通量计算及机器学习技术迅速成为探索高熵合金巨大成分空间和综合预测材料性能的有力手段。本文介绍高通量计算与机器学习的基本概念，论述第一性原理计算、热动力学计算与机器学习在高熵合金研究中的优势，并总结它们在高熵合金成分筛选、相与组织计算以及性能预测等方面的应用研究现状。最后提出该领域目前存在的问题，并提供解决思路与未来展望，包括开发适用于高熵合金的第一性原理计算与机器学习工具、构建高质量高熵合金数据库、将高通量计算与机器学习相融合对高熵合金的力学及服役性能进行全局优化等。
新材料 2024年05月08日
宽温域压电材料的研究进展及其柔性化设计

宽温域压电材料的研究进展及其柔性化设计

摘要：近年来，随着汽车、石油、核电和航空航天等高温领域的发展，应用于极端环境中的无损检测、可持续自供电设备用宽温域压电材料成为研究热点。然而，具有优异压电性和高温稳定性的宽温域压电材料，由于质脆、硬度大，致使所制器件无法兼具柔性及高温稳定性而在高温精密化作业、可穿戴健康检测等应用中受到极大限制。因此基于宽温域压电材料的柔性化设计，以实现耐高温柔性压电装置的制备并最终大幅拓宽压电装置的高温工作潜力，成为目前压电器件的重要发展方向。本文首先针对300℃以下环境中应用的压电材料（锆钛酸铅、钛酸钡和碱金属铌酸盐）和500～1000℃环境中应用的Ⅲ族氮化物的研究进展进行了介绍，然后分析基于这些材料的柔性化设计技术及柔性化设计过程中所用衬底或复合基体的种类对最终器件高温稳定性的影响。
新材料 2024年05月08日
增材制造智能材料研究现状及展望

增材制造智能材料研究现状及展望

摘要：增材制造技术自问世以来成为拓展多学科发展、实现多学科研究融合以及联结材料与产品的关键性技术，该技术颠覆了传统加工设计和制造理念，同时也是实现智能制造的重要方法。智能材料是对环境具有感知、可响应、自修复和自适应的一类材料。将智能材料与增材制造技术有机结合，可实现具有感受外部刺激或环境激活的三维智能器件的一体化制造。智能材料增材制造技术被广泛应用于个性化医疗、柔性电子和软体机器人等领域。本文对增材制造中所涉及的智能材料进行综述，介绍通过增材制造方法对金属类、高分子类和陶瓷类智能材料所带来的优势及面临的问题。增材制造技术作为实现设计、材料和结构有机融合的有效手段，将成为推动智能材料发展的关键。
新材料 2024年05月08日
石墨烯导热材料研究进展

石墨烯导热材料研究进展

摘要：石墨烯作为一种具有超高热导率的二维纳米材料，在导热领域有着广阔的应用前景。本文综述了石墨烯导热材料的研究进展，介绍了石墨烯本征热导率及其层数、缺陷、边缘情况等对热导率的影响，分析了石墨烯纤维的研究现状及存在的问题，讨论了各类石墨烯导热薄膜（纯石墨烯薄膜/石墨烯杂化薄膜/石墨烯聚合物复合薄膜）热导率的影响因素，归纳总结了各类三维石墨烯导热材料（无规分散石墨烯三维复合材料和特定结构石墨烯三维复合材料）的结构、性能与研究现状，最后指出了目前几种导热材料研究存在的问题并展望了石墨烯未来导热领域的发展方向，尤其是在LED照明、智能手机等高功率、高度集成系统中，石墨烯导热材料有着良好的发展前景。
新材料 2024年05月08日
高熵合金增材制造研究进展

高熵合金增材制造研究进展

摘要：基于不同的高熵合金（High-entropy alloys,HEAs）体系，综述了增材制造高熵合金的最新研究进展，阐述了不同成分高熵合金增材制造的快速凝固微观组织、偏析和析出行为，着重分析了增材制造高熵合金的力学性能、变形及强化机理。指出不同的高熵合金体系应选择适合的增材制造工艺，并且成型质量的影响因素还有待进一步研究，最后提出利用增材制造技术可以研发和制备出具有优异强度－塑性组合的高熵合金。
新材料 2024年05月08日
Ｘ射线光电子能谱技术及其应用

Ｘ射线光电子能谱技术及其应用

摘要： Ｘ射线光电子能谱法（XPS）是最重要且使用最广泛的表面分析技术。较为全面地介绍了Ｘ射线能谱法，内容涵盖原理、分析方法、应用及技术进展。原理介绍基于理工科大学本科层级的知识，阐述了ＸＰＳ的科学原理以及仪器原理；分析方法部分概述了分析的关键步骤及要点；应用部分以热门研究的材料类型分类（催化剂、生物材料、碳材料、高分子材料等）进行介绍，介绍的同时兼顾介绍了Ｘ射线光电子能谱法的一些常用技术以及在各种材料中的应用特点。本文旨在帮助该领域的初学者，包括尚未完全熟悉该技术的研究人员、研究生和Ｘ射线光电子能谱从业人员，使他们能够全面了解Ｘ射线光电子能谱技术。
新材料 2024年12月09日
铌硅基超高温结构材料成形技术研究进展

铌硅基超高温结构材料成形技术研究进展

摘要：铌硅基超高温结构材料被认为是一种有望打破传统镍基高温合金的使用温度极限的材料。但是，由于铌硅基合金本身的高熔点以及较低的塑韧性等，其制备成形的难度远高于现有的高温金属结构材料。本文主要着眼于铌硅基合金复杂制件的成形，综述了铌硅基合金的熔炼技术、熔模精密铸造成形工艺技术、粉末成形工艺技术等方面的最新研究进展，并对铌硅基合金的成形技术中存在的问题进行了分析，在此基础上对其发展趋势进行了展望，认为铌硅基超高温结构材料成形技术仍然处于实验室研究阶段，需要继续在大尺寸母合金熔炼、超高温精密相关辅助技术、合金粉体制备三个方面开展深入研究。
新材料 2024年05月08日
稀土激活的荧光热增强材料研究进展

稀土激活的荧光热增强材料研究进展

摘要：自从尺寸依赖的上转换荧光热增强现象在稀土激活的纳米荧光材料中被发现以来，开发具有显著荧光热增强效应的稀土荧光材料俨然成为了一个研究热点。近期的探索发现荧光热增强效应在非纳米尺度稀土荧光材料体系以及非上转换发光过程中均可实现，这进一步拓展了这一有趣光学现象的应用场景。本文总结和归纳了稀土激活荧光热增强材料的最新研究进展，概述了所提出的几类机理以及稀土荧光热增强材料的潜在应用场景，并展望了该类材料的研究发展方向。
新材料 2025年02月10日
石墨烯光催化材料及其在环境净化领域的研究进展

石墨烯光催化材料及其在环境净化领域的研究进展

摘要：石墨烯作为一种导电率高、比表面积大、化学稳定性强的新型二维碳材料，在光催化技术领域显示出广阔的应用前景。本文综述石墨烯及其复合材料在光催化领域中的研究进展。首先介绍光催化基本原理与石墨烯的优异性能，总结石墨烯在复合光催化材料中的基本作用，即促进光生电子的传输、扩大光吸收强度和范围、提升吸附作用等。然后介绍各种石墨烯光催化复合材料（石墨烯／无机半导体、石墨烯／有机半导体、石墨烯／金属纳米粒子）及其多种合成方法。同时进一步阐述石墨烯光催化材料在环境净化领域中的应用，重点介绍在空气净化、水中微量污染物净化及废水处理方面的应用。最后指出目前的石墨烯光催化材料仍然存在催化效率低、成本高、不能实现大规模生产等问题，而对其结构及制备工艺等进行优化有望改善材料性能，提高其实际应用价值。
新材料 2024年05月08日