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弹性超材料研究进展

弹性超材料研究进展

摘要：弹性超材料是近年来在力学与材料科学交叉领域取得的重要进展, 具有调控弹性波传播的独特能力. 本文主要回顾了弹性超材料的发展历程, 分析了其在低频减振、波传播控制以及声学等工程应用中的潜力. 传统的固体介质对弹性波的调控能力有限, 而弹性超材料通过精心设计微观结构, 能够显著增强材料与波的耦合能力, 从而实现对弹性波路径、相位和幅值的调节. 弹性超材料具有亚波长特性, 尤其在低频波动的调控方面展现出独特的优势. 本文介绍了几种主要类型的弹性波超材料, 包括负等效参数弹性波超材料、模式超材料、Willis介质和主动弹性超材料. 负等效参数超材料通过特定的设计阻隔波的传播, 具备良好的低频减隔振能力; 模式超材料则利用非共振机理, 能在较宽的频率范围内调控弹性波, 尤其在固体水声斗篷等应用中具有重要意义; Willis介质则是具有特殊弹性本构关系的材料, 理论上能够实现弹性波的全向阻抗匹配, 适用于设计弹性波斗篷; 主动弹性超材料则通过引入非保守系统, 能够打破时间反演对称性, 实现单向传播等先进功能. 此外, 针对弹性超材料的功能设计, 本文讨论了超材料对体波传播和振动的隔离、极化转换, 及利用属性梯度分布设计弹性波斗篷等, 还进一步介绍了弹性超表面的概念和进展, 最后就弹性超材料的发展趋势进行了讨论与展望.
新材料 2025年12月02日
脉冲激光辅助激光增材制造研究进展

脉冲激光辅助激光增材制造研究进展

摘要：针对辅助脉冲激光作用在固相区的情况，分别论述了非同步式表面、非同步式层间以及同步式脉冲激光辅助激光增材制造的工艺特点，分析了增材制造构件组织、成形缺陷以及应力分布的调控机理，并系统对比了非同步式和同步式脉冲激光辅助激光增材制造的调控效果，总结了同步式脉冲激光辅助激光增材制造的工艺优势。针对辅助脉冲激光作用在熔池区的情况，研究了脉冲激光功率密度、频率对熔池热动力学行为的作用机理（Marangoni 对流、超声波搅拌空化、冲击波效应等），进而明晰了辅助脉冲激光冲击熔池对增材制造构件组织、成形缺陷的影响机理。最后，对脉冲激光辅助激光增材制造技术的研究进展进行了总结，并对下一阶段的发展方向进行了展望。
新材料 2024年11月11日
类石墨涂层的研究进展

类石墨涂层的研究进展

摘要: 类石墨(GLC)涂层具有优异的摩擦学性能和较低的内应力,其摩擦系数小、磨损率低,可以作为减少运动部件摩擦磨损、延长使用寿命的保护涂层的候选材料之一,在机械工程、医疗和电子等领域具有广泛的应用潜力。类石墨涂层与类金刚石(DLC)涂层同属于非晶碳涂层,差异在于sp2和sp3键的含量,其制备方法、结构和性能都有明显的不同。类石墨涂层以sp2杂化为主,目前研究者们对其结构和性能及其掺杂和应用进行了大量的研究。本文综述了类石墨涂层的研究成果、分析了掺杂对类石墨涂层性能的影响、列举了不同类石墨涂层的应用范围,旨在为开发更合适的类石墨涂层提供参考,最后对类石墨涂层的研究方向及相关技术的研究发展进行了展望。
新材料 2024年06月28日
TiB2陶瓷研究进展与应用

TiB2陶瓷研究进展与应用

摘要：TiB2陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨以及优异的导电性能和高温抗氧化性能，被广泛应用于航空航天、机械制造、金属冶炼、电子信息等领域。TiB2 陶瓷的相对密度低、加工难度大，难以满足高端制造的应用需求，而通过掺杂改性、添加烧结助剂、优化烧结工艺等方式可以促进TiB2陶瓷的致密化，大幅提升其综合力学性能。本文综述了高性能TiB2陶瓷在成分设计、烧结工艺等方面的研究进展，并阐述了其在精密工具、防弹装甲、电解阴极等方面的应用前景。
新材料 2025年01月07日
二维纳米催化剂的研究进展与展望

二维纳米催化剂的研究进展与展望

摘要：文中介绍了长期以来一直被认为是一般催化应用的研究热点的典型二维纳米催化剂，依次讨论它们的分类、结构、合成方法和表征等方面的内容。此外，我们提供了关于基于二维纳米材料的催化应用的讨论，主要集中在环境处理和生物化学技术方面，包括染料降解、有毒物质消除、析氢反应（HER）、析氧反应（OER）、二氧化碳还原反应（CO2RR）和癌症治疗等。最后，我们描述了二维纳米催化剂的机遇、挑战和发展方向。本综述的目的是激发和引导对这一研究领域的兴趣，以促进未来二维纳米材料在催化领域的创新。
新材料 2025年03月03日
基于二氧化钒的多功能可切换超材料器件研究

基于二氧化钒的多功能可切换超材料器件研究

摘要：提出一种基于加号单元结构阵列的可切换太赫兹超材料器件，通过引入二氧化钒（VO2）材料，可以在不同的太赫兹频段实现交叉极化转换、线-圆极化转换和宽带吸收，具有多功能的特性。当VO2处于绝缘态时，该结构在多个频段内可实现线-圆极化转换和交叉极化转换；当VO2 从绝缘态转变到金属态时，在1.610~4.010 THz 频段内吸收率超过90%，具有宽频带和高效率等优点。此外，还对太赫兹波入射角度和极化角度对器件的极化转换特性和吸收特性的影响进行研究，证明该结构具有极化不敏感和入射角度稳定性高的特点。研究结果表明：所提器件独特的多层堆叠结构不仅展现出卓越的吸收性能，还能够在多种极化状态下快速转换，在太赫兹成像、通信和安全检测等领域有很大的应用潜力。
新材料 2025年09月05日
吸声材料新进展

吸声材料新进展

摘要：声能量的损耗与吸收不仅是声学研究的热点, 而且在噪声控制工程中有着巨大的应用潜力. 通过充分利用边界层内的热传导-黏滞效应, 吸声材料可高效地吸收声能量. 从本质上而言, 通过吸声材料吸收声波的过程属于带有损耗的声场调控. 因此, 吸声材料的性能与其声场调控能力密切相关. 基于多共振模式耦合的声学超材料具备超高的声场调控自由度, 为共振型吸声结构的研究和设计提供了许多新的思路和方法. 本文简要介绍了吸声材料的基本原理, 梳理了多孔材料、单模式共振结构和多模式耦合共振结构的研究历程和现状, 整理了多功能吸声结构和超构声衬的最新研究成果, 并对吸声材料领域未来的发展进行了展望.
新材料 2025年12月03日
高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展

高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展

摘要：氢脆广泛发生于各种金属及合金材料中，氢脆存在隐蔽性和时间滞后性，一旦发生往往带来灾难性事故，制约了金属材料在极端工况环境下的应用。研究发现，一些高熵合金（HEA）或多主元合金在力学性能、耐蚀性、抗氢脆性能等方面表现出超越传统合金材料（如钢、镍基合金、铝合金等）的性能特点，有望成为极端恶劣工况环境下装备用材料。在此基础上，对氢脆的机理和抗氢脆多主元合金领域的研究进展进行了综述。首先介绍了氢脆的概念，并梳理了几种金属氢脆机理，包括氢压理论、氢致局部塑性变形、氢增强解离、氢增强应变诱导空位、纳米空位聚合、氢促进位错发射等。随后，结合慢应变速率拉伸实验结果，梳理了影响多主元合金（尤其是高熵合金）抗氢脆性能的因素，包括氢含量、合金元素、微观结构、制备工艺、热处理工艺和实验条件等。最后，结合影响多主元合金抗氢脆性能的因素，提出通过优化制备工艺、改善热处理工艺和调整元素含量来提高CoCrFeMnNi 高熵合金的抗氢脆性能，以及采用机器学习辅助开发新的抗氢脆多主元合金的观点，可为抗氢脆材料的研发提供参考。
新材料 2024年11月13日
共晶高熵合金成分设计的研究进展

共晶高熵合金成分设计的研究进展

摘要：近年来，共晶高熵合金由于优异的铸造性能以及优良的强塑性匹配受到了广泛关注，然而，目前存在着开发共晶高熵合金效率过低的问题，共晶高熵合金的成分设计始终是一项挑战。针对这一项挑战，国内外学者开发了多种共晶高熵合金的成分设计方法来加快共晶高熵合金的开发速度，由最初的试错法，发展到后来的d轨道能级法、简单混合法、混合焓法、相图计算法以及机器学习辅助的方法等等。每种方法各有特点和局限性，本文对共晶高熵合金的成分设计方法进行了全面评述。
新材料 2024年09月06日
我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

摘要：氟化碳（CFx）是一种由碳质材料（ 如石墨、 石墨烯、碳纳米管等不同化学结构的炭材料）和氟化试剂在一定条件下发生氟化反应而形成的具有C―F 键的碳衍生物，由于多样的碳骨架和可控的极性C―F 键，使其具有化学稳定性、带隙可调性以及超疏水性等多种优异性能，是新型碳基材料研究热点之一。本文以氟化碳材料的结构和性质为基础，分别从化学能源、摩擦润滑和半导体等领域的应用综述了近年来我国氟化碳材料的基础研究现状和发展趋势。同时，还介绍了我国氟化碳材料的产业化进程，指出目前在民用领域受限的主要原因，提出了当前氟化碳在不同应用领域存在的问题和未来发展机遇，为氟化碳材料的进一步扩大生产和实际应用提供方向。
新材料 2025年01月09日