摘要: 超材料是一类人工设计的结构材料，因其具有自然材料不具备的超常属性而备受关注。作为超材料的重要分支，热学超材料通过灵活调控热流可实现一系列超常热功能，如热隐身、热集中和热旋转等，在航空航天、能源和电子等领域具有重要的应用价值。本研究首先介绍了基于变换热学、散射抵消和拓扑优化的热学超材料传统设计方法，讨论了传统设计方法存在的设计效率低、灵活性差和计算成本高等局限。随后，重点介绍了基于深度学习和智能算法的热学超材料智能设计研究进展，探讨了智能设计方法在设计效率、设计灵活性以及满足复杂设计需求等方面的独特优势。最后，介绍了几类具有超常热功能的热学超材料应用实例，并展望了热学超材料智能设计的未来研究方向。

摘要：最近几年，人工智能在材料领域得到广泛应用，机器学习在分子束外延（MBE）技术中的应用引人关注。基于原位反射高能电子衍射（RHEED）及相关物性的智能识别和反馈的MBE技术，能够显著提升生长材料的质量和生长效率，有望实现薄膜的MBE智能外延。本综述聚焦机器学习MBE中的应用研究，首先介绍了MBE中常用的机器学习算法模型，阐述了机器学习在优化MBE生长条件中的应用，着重总结了不同材料体系（半导体薄膜和量子结构材料、氧化物材料和二维材料等）基于RHEED图像机器学习的研究进展，并就存在的问题和未来的发展策略进行了总结展望。

摘要：本研究提出一种基于纳米压痕测试数据与机器学习集成模型的碳纤维质量评估方法，通过纳米压痕测试获取碳纤维单丝的压痕形貌特征（包括碳纤维的直径、压痕点的位置） 及载荷-位移曲线力学参数（涵盖弹性变形功、硬度等指标），构建包含12项多维物理特征的数据集，并将质量合格与否分别标记为正负类标签以建立碳纤维的特征与质量的映射关系，这种包含样品制备信息的特征采样，是适合工程应用的特征采样方法。在模型构建的过程中，采用自动化机器学习框架（AutoGluon）对大量算法进行自动化搜索与参数优化，最终得到了可靠的碳纤维质量评估模型。结果表明，该集成模型在测试集上达到0.74的分类准确率，验证了其对碳纤维质量的有效判别能力。通过特征重要性分析方法，进一步揭示了碳纤维直径、硬度及碳纤维间距均匀性构成影响模型决策的核心质量指标，通过阈值敏感性分析实现了模型决策边界的动态调节，使评估框架可适配航空航天与民用制造等差异化场景需求，为碳纤维制品的质量控制与工艺优化提供了可靠的依据。

摘要：自20世纪60—70年代凝聚态物理这一概念被广泛接受后，这一学科经历了飞速发展。凝聚态物理主要研究的是固态和液态物质的几何与电子结构，以及由此带来的声、光、电、磁、热等微观和宏观的物理现象。而化学学科发展至今，尤其在近20年，随着理论化学和化学表征手段的进步，研究人员开始逐渐意识到了化学反应并不仅仅是从反应物到产物这么简单的关系。反应体系的物质结构层次对化学反应的进程起到至关重要作用。人们逐渐开始重视化学反应的原位表征，并对揭示体系中不同层次的物质结构在反应条件下的动态变化进行探索。这些恰恰可以被看作是凝聚态化学研究的萌芽。物理与化学一直是相互交叉、相辅相成的两门自然科学。目前仍有很多凝聚态物理的新现象和新理论涌现出来。将这些新的物理现象和理论引入到化学研究当中是一个非常值得思考和探究问题。本文将对一些相对较晚出现的凝聚态物理概念（例如，表面等离激元极化子、拓扑绝缘体、准晶、局部微静电/磁场、光-物质相互作用、交变磁体等）及其在化学研究中的一些尝试进行简单介绍，旨在说明凝聚态物理研究前沿在化学研究中的应用前景，为推动传统化学研究进入凝聚态化学阶段提供一些思路，促进凝聚态化学这一学科的建设。

摘要：在寒冷高湿环境下，冰和霜易凝结于飞行器、轨道交通、风电叶片、输电线路等设备表面，从而降低工作效率，影响设备使用，同时造成巨大的安全隐患。因此，如何有效延迟冰霜在固体材料表面的形成以及促进结冰的去除，成为当前高性能材料领域的研究热点。传统的机械除冰、化学除冰和热力除冰方式在很大程度上存在能耗高、除冰废液多、除冰效率低等问题，而且容易破坏机械设备表面，与“绿色环保、高效节能”的可持续发展理念相悖。受自然界生物启发，研究人员开发了新型被动超疏水防冰技术，该技术具有成本低、能耗低和防冰性能优异等优点，具有良好的应用前景。针对新型超疏水型防冰材料，综述了固体表面的超疏水润湿理论进展和固体表面结冰/防冰机理；总结了超疏水防冰表面的自上而下制备方法（激光刻蚀、化学刻蚀、模板法等）和自下而上制备方法（涂层技术、磁控溅射技术、溶胶-凝胶技术和电沉积技术等）。最后，对超疏水防冰材料的局限性进行了讨论，同时对其应用前景和发展趋势进行了展望。

摘要:功能纳米涂层一直是近年来的研究热点。以纳米尺寸为组成单位为功能纳米涂层提供了良好的体积效应和表面效应，大大优化了涂层的力学性能、耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性等。功能纳米涂层的制备技术以及性能决定了涂层的应用范围。但是目前，多数综述集中于功能纳米涂层的某种性能、某种制备方法或者某种应用，缺乏对功能纳米涂层整体性的介绍。首先，简单介绍了功能纳米涂层的概念及分类；其次，详细描述了功能纳米涂层的制备技术，包括传统的化学气相沉积、物理气相沉积和溶胶-凝胶法，最新的等离子喷涂技术以及其他的制备技术，分析总结了各种功能纳米涂层制备技术的原理、优缺点以及涂层在材料中的应用；最后，从功能纳米涂层最新和热门的应用方面进行综述，展望了功能纳米涂层的应用前景和潜力。

摘要：热障涂层（Thermal barrier coating,TBC）材料在航空发动机和燃气轮机的热防护中具有保护高温合金基底免受氧化及腐蚀，并降低高温合金的工作温度的重要作用。新型热障涂层材料中存在许多高熵稀土氧化物，能够实现比单一主成分稀土氧化物更优异的热学、力学、高温相稳定性以及抗烧结、耐腐蚀等性能。但是目前对高熵稀土氧化物的研究仍然停留在初步阶段，其中稀土元素对材料性能的作用尚未完全明确，且没有形成统一标准。简要概述了热障涂层的基本结构，并重点总结了高熵锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐和铌酸盐等５种高熵稀土酸盐的晶体结构、热物理性能与力学性能。对比分析了其与相应的单一组分稀土酸盐的差异，并探讨了影响其性能优劣的多种因素。相比于单一组分稀土氧化物，高熵稀土氧化物的热导率、热膨胀系数和相稳定性均有明显改善。最后，展望了未来高熵稀土热障涂层的发展方向。

摘要：雷达探测技术的发展对武器装备热端部件提出更高的隐身要求，而耐高温吸波复合材料是解决雷达隐身问题的关键材料，具有重要应用前景和战略意义，因此国内外研究学者针对吸波材料进行了大量研究。本文介绍了电磁波的不同吸收原理，包括磁损耗型、介电损耗型、电损耗型。综述了碳基、金属基、三元层状化合物以及陶瓷基吸波复合材料等常用耐高温吸波材料的最新研究进展。碳基材料（石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管等）多采用复合耐高温材料的方式发挥其吸波性能并解决高温氧化问题；金属氧化物材料（ZnO、MnO2、Fe3O4等）采取调整材料微结构的方式来增加界面极化损耗；三元层状化合物材料（主要为TisSiC2）主要配合AlO3、董青石等不同的热稳定性基体中使用，以此解决纯度以及高温氧化的问题。而陶瓷吸波材料因其出色的热稳定性成为在相对高温下研究最多的类别，本文总结了SiC二元以及SiCN、SiOC、SiBCN多元陶瓷吸波材料的最新研究进展，SiC二元吸波材料多采用元素掺杂及微结构调控的方式来提升吸波性能；SiCN三元吸波材料介电性能优异，目前的研究大多数采用复合磁性颗粒（Fe、Co、Ni）的方法；SiOC三元吸波材料成本低、导电性好，研究人员通过添加超高温陶瓷、BN等第二相组元方式来进一步发挥其吸波性能；而针对SiBCN四元吸波材料的吸波性能提升措施主要包括材料复合（高介电常数材料或者过渡金属）以及前驱体分子结构调整两种方式。最后本文从吸波频宽、耐温性能、多频谱兼容隐身等方面展望了耐高温吸波复合材料的发展趋势，旨在为未来新型吸波材料的发展提供新的研究思路。

摘要：合成生物学通过引入工程科学“自下而上”认识生命体系的理念，在生命科学研究中采用“设计—构建—测试—学习”迭代的研究范式，并在基因组和系统生物学的基础上，构建工程化的新生命体系，为生命科学提供了“从创造到理解”的新途径，不仅颠覆了从整体到局部的“格物致知—还原论”的传统研究策略，还开启了理解生命本质的“建物致知”新文化。同时，合成生物学将生物技术由“模拟自然过程”和“遗传工程改造”上升至“定量理性设计”和“标准化构建测试”的高度，推动生物工程和代谢工程朝着对标生命过程的高效率、普适性的工程化“重编程”，甚至是“从头构建”的新高度，以实现“建物致用”的目标。文章梳理了合成生物学近年来在生命科学基础研究中“建物致知”方面的重要进展，列举了其在化工、医药、食品、环境等应用领域中“建物致用”的具体案例，展现了合成生物学对人类社会全面发展正在发挥的重大影响，强调了为确保合成生物学的健康、快速发展，构建会聚生态系统与治理体系的重要性。

摘要：超材料是由人工结构构成、具有自然材料所不具备的超常性质的人工材料，有望获得与自然物质性质迥异的“新物质”，为诸多应用领域提供了变革性技术支撑；超材料的新原理、新功能实现处于爆发期，相关产业链开始萌生，而产业化、工程化进入瓶颈期，超材料当前所处的特殊阶段恰是国家战略介入的机遇期。本文总结了超材料的概念演进过程，从国际、国内两方面概要梳理了超材料的研究进展及发展趋势，从产业化方向、产业链格局、产业发展策略三方面系统凝练了超材料的产业化进展。进一步辨识了超材料产业发展面临的挑战，突出体现在制备技术、测试与表征技术、工程化技术、产业链、研发人才等方面，从人工智能（AI）技术在超材料设计中的应用、超材料在AI技术演进中的应用两方面展望了AI 技术为超材料产业带来的新发展机遇。为此建议，以重点应用需求为牵引进行重大项目布局，建设国家级超材料制备、大数据与设计平台，组建国家级创新联合体并促进跨学科人才培养，在中长期尺度上精准推进我国超材料产业高质量发展。