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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
激光粉末床熔融金属点阵结构力学性能研究进展

激光粉末床熔融金属点阵结构力学性能研究进展

摘要:金属点阵结构具有轻质、高比强度、高能量吸收等特点，在航空航天、生物医学等领域有着广阔的应用前景。快速发展的激光粉末床熔融技术可精确调控点阵结构参数，进而实现金属点阵结构的材料-结构-性能一体化设计与制造。因此，本文以杆状点阵结构、板状点阵结构及三周期极小曲面点阵结构等常见的点阵结构类型为顺序，综述了激光粉末床熔融金属点阵结构的力学响应机制、破坏失效行为、结构优化设计及激光粉末床熔融技术对金属点阵结构成型质量、力学性能的影响，进而从结构设计及优化、激光粉末床熔融技术、功能性设计等角度，提出激光粉末床熔融金属点阵结构可能面临的机遇和挑战。
新材料 2025年11月10日
高分子材料基因组研究进展

高分子材料基因组研究进展

摘要：改变传统专家系统分析的方法，运用信息学中的科学计量方法，即基于信息学的第四研究范式，客观、全面地分析了高分子材料基因组领域的现状和发展趋势。研究表明，该领域已经进入了“快速发展期”，形成了一些稳定产出的学术团队。目前的研究热点主要集中于机器学习策略在高分子材料中的应用，并且在光电材料、高分子电介质材料、高分子纳米复合材料、高性能复合材料和高分子生物材料上取得了一定的进展。最后，结合目前的研究进展探讨了高分子材料基因组未来的发展方向。
新材料 2025年12月30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
过渡金属衬底上石墨烯的制备与调控

过渡金属衬底上石墨烯的制备与调控

摘要：本文详细介绍了石墨烯在过渡金属衬底上的化学气相沉积生长机制, 重点探讨了不同金属衬底对石墨烯生长行为及形貌的影响与调控, 分析了金属衬底在石墨烯生长过程中的作用, 包括催化裂解碳源前驱体、促进活性炭物种在衬底表面的扩散和组装, 以及对石墨烯成核和生长取向的调控. 金属衬底的催化活性和表面特性以及石墨烯与金属衬底间的晶格失配度是影响石墨烯形态和质量的关键因素. 通常情况下, 晶格失配度较小的金属衬底(如Cu和Ni)是制备大面积、高质量单晶石墨烯薄膜的理想选择. 由于它们溶碳能力的差异, Cu和Ni上所生长的石墨烯分别倾向于单层和多层, 其合金则常用于石墨烯层数的精准调控. 而在晶格失配度较大的金属衬底(如Ru、Pt、Rh、Ir、Re和Pd等)上, 石墨烯则倾向于形成具有特定周期性的莫尔超结构. 这类石墨烯莫尔超结构在识别衬底晶界、组装纳米团簇和合成量子点等方面展现出巨大的应用潜力. 基于对石墨烯生长机制的深入理解, 以及其在可控制备与应用中的重要性, 我们对该领域面临的挑战与未来发展方向进行了展望.
新材料 2026年02月09日
塑性陶瓷研究进展及发展建议

塑性陶瓷研究进展及发展建议

摘要：先进结构陶瓷具有耐高温等优异性能，在国防和国民经济建设中发挥着不可替代的重要作用。脆性是制约陶瓷材料发展的主要瓶颈，塑性陶瓷的出现为克服陶瓷脆性带来新的希望，具有重要的科学意义和应用价值。近年来，中国学者率先在塑性陶瓷研究中取得突破，在世界范围内掀起塑性陶瓷研究热潮。中国应充分抓住先发优势，及时布局，大力推进塑性陶瓷基础与应用研究，在该领域的全球科技竞争中占据领先地位，为满足航空发动机等重大需求提供有力支撑。
新材料 2026年03月11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