多功能聚合物基辐射制冷材料的发展近况及应用

摘要:随着全球变暖和温室效应的加剧,全球制冷需求日益增大,然而传统的制冷方式不仅消耗大量的能源,而且其产生的CO2 和臭氧(O3) 等温室气体又会导致温室效应的加剧,造成恶性循环。因此,急需发展一种清洁的冷却技术。被动日间辐射冷却已被证实是一种有效的策略,它能以辐射的形式将热量传递到寒冷的外太空,在不消耗能源、不利用其他辅助设备的前提下实现制冷。本文从被动日间辐射冷却技术的原理出发,分析了日间辐射冷却薄膜/ 涂层材料的设计思路,并归纳了其实现多功能化的研究方向,及其主要的应用领域,最后对辐射冷却技术当前存在的挑战以及未来的发展趋势进行了展望。

表面超疏水对摩擦学性能的影响:机理、现状与展望

摘要:超疏水表面由于极端的非润湿特性,在减阻、耐磨、防腐蚀、防结冰和自清洁等领域有着极为广泛的潜在应用。表面粗糙结构和低表面自由能是形成超疏水表面的两个决定因素,也是超疏水表面具有优异的摩擦学性能的主要原因。本文主要对近年来超疏水表面在摩擦学领域的研究进行总结。首先分析了超疏水表面摩擦学的相关理论,然后重点阐述了超疏水表面在摩擦学领域的研究现状,探讨了影响超疏水表面摩擦学性能的因素和作用机理,并对耐磨超疏水表面和超滑表面的摩擦学研究进行了分析。最后提出了超疏水表面摩擦学研究应该关注的重点和方向。本综述旨在引起更多学者对超疏水表面摩擦学研究的关注,对于扩大超疏水表面的应用领域具有重要的理论价值和现实意义。

单原子层分离膜:进展与展望

摘要:原子级制造是在原子精度对材料结构进行精准控制,是制备高端材料的变革性新技术。在原子级别对膜材料厚度和孔结构进行精密调控,开发单原子层纳米孔膜,可显著降低传质阻力,实现分子极限渗透与分离,将为膜分离领域的发展与难分离物系的突破带来新机遇。本综述介绍了多种单层纳孔膜材料(single layernanoporous membranes, SLNM),总结其纳米孔构筑方法及单层膜制备方法,探讨其在气体分离、液体分离、离子分离等领域的应用现状。最后,针对单层纳孔膜面临的机遇与挑战进行了剖析与总结,并对其未来发展方向进行了展望。

材料高通量制备与表征技术研究进展

摘要:材料基因组(MCI)技术是近年来出现的一种材料科学研发新理念,代表着当今世界材料科学研发领域的前沿趋势。通过构建快速响应的材料研发新模式,材料基因组技术可大幅度提高新材料研发效率、减少研发成本、推动材料的工程化应用。作为材料基因组技术的关键组成部分,材料高通量实验技术日前已形成了一系列具有代表性的材料高通量制备与表征技术。阐述了高通量实验在材料基因组技术中的地位与作用,回顾了高通量实验的研究发展历程,介绍了薄膜、块体、粉体材料高通量制备技术以及光学、电磁学等材料性能的材料高通量表征技术。最后指出了在新型材料高通量表征设备开发方面的不足,并结合数据与人工智能对材料高通量实验技术的未来发展方向做出展望。

核聚变装置偏滤器面向等离子体材料的发展现状与展望

摘要: 偏滤器作为受控核聚变装置的核心组件,其面向等离子体材料必须耐受高温等离子体产生的强热流、粒子流和中子辐照的复合效应。这些效应可能引起材料损伤和杂质生成,导致等离子体的能量损失和约束效率下降,同时,滞留在面向等离子体第一壁面上的燃料粒子再循环也直接影响等离子体密度的控制。综述了偏滤器面向等离子体材料在聚变堆高热负荷、等离子体辐照以及中子辐照等服役条件下的损伤失效行为,介绍了碳基材料、铍金属和钨基材料等面向等离子体主要候选材料,综述了合金化、复合化和弥散强化等钨基材料强韧化策略,展望了未来的研究方向。

材料领域知识嵌入的分而治之机器学习

摘要:纯数据驱动的机器学习能够快速挖掘复杂材料数据隐含的科学规律。然而,“成分–结构–工艺–性能”组成的复杂材料构效关系使得机器学习难以准确剖析其内在/外在因素的作用机理,这导致模型精度、建模复杂程度及其可解释性面临严峻挑战。因此,本工作提出了一种材料领域知识嵌入的分而治之机器学习建模策略,旨在依据领域知识将复杂材料问题进行有效拆解并利用领域知识嵌入的机器学习对拆解后子问题进行针对性的自适应建模,以精准且具有一定可解释性的方式挖掘其内部隐藏作用机理。同时,利用变分推断验证该策略的科学性与有效性。进一步,总结了在材料科学领域中依据不同领域知识进行“分而治之”机器学习建模的应用示例。最后,展望了该策略未来所面临的挑战及对策。

金属纤维多孔材料的应用和研究现状

摘要:金属纤维多孔材料是近年来受到广泛关注和研究的一种复合的结构功能一体化材料,具有良好的导电性、导热性、孔形稳定、可加工、可焊接、容尘量大等优势。综述了金属纤维多孔材料的制备方法,主要介绍了不锈钢、钛及钛合金金属纤维多孔材料在过滤分离、吸声降噪、生物医学、氢能装置等领域的应用和研究现状。

非晶合金催化降解污水:现状、影响因素与改性策略

摘要:随着人类社会的快速发展,各类污水的排放量逐年增多,水污染等环境问题日益严重,寻求有效的污水处理方法已成为一种迫切需求。由于非晶合金是一种具有良好的表面活性、较低的氧化还原电位和优异的催化降解性能的亚稳态金属合金,被视作是解决以印染污水为主等各种污水的有效催化剂,目前已经在含有染料、农药等有机污染物和含有重金属、酸碱盐等无机污染物的污水处理方面开展了广泛研究,但其降解机制因污水的种类和非晶合金体系的不同而存在很大的差异,致使降解速率高低不同,因此选择合适的非晶合金成分和恰当的材料改性方法在实现污水高效降解上具有重要意义。本文就污水处理的常规技术,非晶合金的特性、潜质及其在污水处理中的应用、存在的问题等进行了总结,同时还系统介绍了各种化学参数等因素对非晶合金催化性能的影响和各种材料改性方法,以期能够为新型催化剂的研究提供有价值的参考。

非晶合金焊接研究进展

摘要:非晶合金具有良好的物理和化学性能,但尺寸问题限制了其实际应用,而焊接技术可以突破其应用瓶颈。非晶合金焊接方法可分为液相焊接和固相焊接,两类方法焊接过程中非晶接头形成方式不同,有效避免晶化是获得高质量接头的关键,本文就非晶合金焊接领域的研究进行了系统全面的梳理与归纳,综述了非晶合金/非晶合金焊接、非晶合金/晶态金属焊接的研究现状,重点阐述了不同焊接方法获得完全非晶态焊件的特点与局限,同时本文还综述了非晶合金作为钎料的研究现状,分析了非晶钎料的应用前景,并总结了提高非晶钎料钎焊接头力学性能的方法,继而对非晶合金焊接研究及发展提出了展望。

铁粉的发展现状与建议

摘要:对目前铁粉行业发展现况进行了相关介绍。对产品品种结构、质量状况和存在的问题进行了分析,着重分析了铁粉在粉末冶金行业的应用情况,并为今后发展提出了建议。