摘要：开发高性能润滑材料对于降低摩擦磨损带来的能量损失, 以及避免严重的机械故障和关节损伤均具有重要意义。超分子凝胶润滑材料可以实现对液体润滑剂的高效捕获, 因其良好的触变性能, 解决了传统润滑材料易爬移、泄漏及润滑效率低等问题。超分子凝胶润滑材料具有性能动态可调和可逆相转变等特点, 使其具有发展为智能润滑材料的天然优势。通过功能化设计可以赋予超分子凝胶润滑材料减摩、抗磨、抗腐蚀、自修复及高承载能力等特性, 在机械润滑和生物润滑领域均表现出潜在的应用前景。本文综述了基于不同液体润滑剂(润滑油、水及离子液体)的超分子凝胶润滑材料的发展现状, 并讨论了其在不同润滑领域的发展前景。

摘要：软材料具有承受大应变和高可恢复性的独特特性，使其在生命科学和软机器人等前沿领域具有不可替代的作用. 了解此类材料的复杂断裂行为不仅具有迫切的应用需求，也是材料科学、物理学和连续介质力学等基础学科的研究重点. 本文介绍了作者在断裂相场模型方面所做的一些工作，主要关注软材料的大变形断裂相场建模、算法实施以及应用. 在有限变形理论框架下，作者发展一种新的混合多场断裂相场模型，用于模拟近不可压缩软材料的大变形断裂. 从物理裂纹拓扑的角度清楚阐述了不可压缩性与扩散裂纹张开之间的内在矛盾. 为了解决这个问题，该模型利用相场退化函数放松了损伤材料的不可压缩性约束，而不影响完好材料的不可压缩性. 通过修改经典的摄动拉格朗日乘子方法，导出了用于近不可压缩大变形断裂问题的新型多场混合变分格式. 虽然该混合格式切实有效，但通常需要采用满足inf-sup 条件的混合有限元(FE)配置，这进一步加剧了本已昂贵的相场断裂建模的计算负担. 为了能够使用具有数值优势的低阶线性单元，作者采用压力投影技术开发了一种稳定的混合公式. 该公式的优点在于其简单性和多功能性，允许对所有场变量采用低阶单元离散. 考虑到这一特性，作者进一步设计了一种高效的自适应网格划分策略，从而大幅提高了计算效率. 为了更好地应对涉及裂纹成核的自适应场景，提出了一种新的基于能量的网格细化判据. 此外，本文也完整阐述了稳定混合有限元公式的数值处理，以及自适应网格细化，删除技术的核心操作. 所提出的格式的准确性、效率和稳健性已经通过一系列具有代表性的数值案例得到了充分的验证.

摘要：因其独特的几何结构与成键方式, 碳纳米管和石墨烯展现出优异的力学、电学、热学、光学等特性, 为纳米材料新结构、新现象、新效应和新应用的探索提供了理想的材料平台. 碳纳米管和石墨烯可以组装成一维宏观纤维材料, 具有轻质、高强、高导电、高导热等性能, 为新一代高性能纤维的发展提供了思路. 将碳纳米管和石墨烯通过湿法纺丝法、薄膜卷绕法、水热组装法和化学气相沉积法等方法制备成碳纳米管/石墨烯杂化纤维, 通过精细的结构调控实现了碳纳米管/石墨烯材料微观尺度优异性能向宏观纤维的有效传递, 赋予了纤维轻质高强的特性, 为其在能量转化与存储器件、传感与致动器件、智能织物等领域的应用奠定了基础. 本文首先介绍了碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备方法和基本性能, 然后总结了纤维的功能/智能应用, 最后对碳纳米管/石墨烯杂化纤维的未来发展和挑战进行了展望.

摘要：近年来，压电催化技术作为一种极具潜力的新兴催化技术，在降解有机污染物、裂解水产氢、生物抗菌等领域应用引起了人们广泛的关注。然而，压电催化技术在能源与环境等领域中的应用综述总结较少。因此，本文概述了压电催化技术的发展历程和压电催化机理，重点聚焦了压电催化技术在能源转化、环境治理以及生物医学等领域最新的研究进展。最后对压电催化技术应用进行了总结，并对其当前挑战、发展方向及未来前景进行了展望。

摘要：高温超导电缆具有容量大、损耗低、自限流、环境友好等突出优点，是解决城市电网升级难题、实现高效率电力传输、赋能大容量电力应用的新兴解决方案，探讨相关产业发展兼具基础研究与工程应用价值。本文剖析了高温超导电缆的技术特点与应用要素，凝练了超级开关站、大电流专线、数据中心供电、基于新能源的电解铝与电解水制氢、集中型充电站、城市轨道交通、大容量直流电网等高温超导电缆的应用场景；从国际、国内两方面总结了高温超导电缆的研制及应用进展，尤其是全面梳理了我国的关键产品研制、关键技术研究、工程项目实施情况。进一步探讨了加强运维技术、攻克大型制冷机技术、降低工程整体造价、与传统电网设施的耦合、形成收益共享机制等高温超导电缆产业未来发展挑战，并针对性地提出了发展建议。相关内容可为高温超导电缆产业高质量发展研究提供参考。

摘要：近年来贵金属纳米材料因其优异的催化性能引起了研究者们的广泛关注。 相比于其它金属纳米材料，铱纳米材料具有一个显著优势, 即在相同的制备条件下容易得到尺寸相对较小且稳定性好的纳米颗粒和团簇。通常而言，尺寸越小， 纳米材料的催化活性越高。研究发现，除了传统的催化活性，铱纳米材料还表现出优异的类酶催化性质。然而，目前人们对于铱纳米酶的应用和催化机理研究还处于初期阶段，铱纳米酶催化相关的综述文献尚未见报道。为此我们结合相关文献报道以及本课题组近年来的研究工作，系统地探讨了铱纳米酶催化活性调控的因素和催化反应机制，并对它的应用进行了总结。最后，我们对铱纳米酶的发展和应用面临的挑战进行了展望。本文旨在加深人们对铱纳米酶作用机理的认识, 并希望对从事其它纳米酶的研究者有所启发。

摘要：纳米材料与生物分子的相互作用直接影响着纳米材料的体内行为、状态与生物学效应, 建立和发展可靠的分析方法以表征两者的相互作用非常必要。本文围绕纳米材料与蛋白质、脂类等重要生物分子作用过程的科学问题如作用分子类型的鉴定与相对丰度的测量、作用方式与界面结构, 重点介绍基于同步辐射与散裂中子源等大科学装置的前沿分析方法在相关领域的应用, 概述了相关分析方法的优势与先进性, 为纳米生物效应研究、纳米医学应用的研究等提供了重要分析手段。最后, 展望了新一代光源助力于纳米材料与生物分子作用研究的前景。

摘要：生物传感技术广泛地应用于疾病诊断、临床治疗、环境监测、食品安全等领域。由于二维纳米材料具有独特的物理和化学性质，使其在生物传感领域的应用研究快速发展。本文首先介绍了二维纳米材料的晶体结构和合成方法，然后总结了基于比色、荧光、液滴微流控和微流控纸基等方法与二维纳米材料结合，应用于生物传感的最新研究进展，最后对未来的发展做出了展望。

摘要：新质生产力代表了一种具有创新性、高科技含量和高附加值的生产力形态。新质生产力的核心在于科技创新，材料技术的突破为科技创新提供基础支撑和关键驱动力。石墨烯是目前人类发现最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型材料，被认为是21 世纪重大的科学发现之一，有望在中国发展新质生产力的战略中发挥重要作用。今年是石墨烯发现20 周年，本文简要回顾了石墨烯产业20 年的发展历程与产业特点，并提出了加快产业发展的战略建议。

摘要：无酶电化学生物传感器具有环境适用性强、稳定性高、材料简单易得、灵敏度高、检测限低等特点，近年来受到研究者广泛关注。纳米材料有类酶活性，表现出类似天然酶的酶促反应动力学和催化机理，且能够增强界面吸附性能，增加电催化活性，并促进电子转移动力学，从而广泛应用于无酶电化学生物传感器。本文探索了具有电催化活性的纳米材料及其修饰电极的制备方法，介绍了无酶电化学传感器在医疗诊断、食品检测、环境检测以及其他领域中的应用，讨论了开发基于纳米材料的电化学传感器的未来机遇和挑战。