摘要：面对全球性的能源短缺和环境污染问题，氢能以其高能量密度和零排放的特性，被认为是未来能源转型的关键能源之一。电催化析氢反应(HER)作为一种高效氢气制备方法，引起科研人员的广泛关注。在众多电催化材料中，二维材料因其卓越的电子传输特性和可调控的化学活性，展现出高效电催化析氢的潜力。综合评述了二维材料在电催化析氢领域的最新研究动态，详细分析了缺陷调控、异质结构构建、相转变及氢键调节等策略提升二维材料析氢性能的有效方法。本文还探讨了当前二维材料在电催化析氢中存在的挑战，并对未来研究方向进行了展望。

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。

摘要：随着科技的进步，人们对太空、海洋和地下资源的探索不断深化，需要在极端条件下运行的设备日益增多，对材料的热膨胀性能调控要求也越来越高。零热膨胀金属材料的尺寸在温度变化的环境中依然能够保持不变，这一特殊功能对于需要高精密、高稳定性的器件来说具有重要应用价值。本文总结了因瓦(Invar)合金被发现100 多年以来的零热膨胀金属材料的研究进展，从零热膨胀金属材料的定义、分类、发展历程进行综述，介绍了诱导金属材料零热膨胀的几种主要机制，同时列举了几类零热膨胀性能优异且应用价值高的金属材料，并对不同类型金属材料的晶体结构、零热膨胀性能和热膨胀调控方法等进行了阐述，讨论了磁性、相转变与热膨胀性能之间的耦合关系。最后对零热膨胀金属材料未来发展趋势进行了展望。

摘要：石墨烯自2004 年被发现以来，其优异的物理化学性质引发广泛关注。在各种合成方法中，化学气相沉积（CVD）法凭借可控性、低成本及规模化优势，已发展成为制备高质量石墨烯薄膜的主流方法。本文系统回顾了CVD 法制备石墨烯的技术发展历程，重点论述了单晶石墨烯生长、表面平整度调控、层数精确控制及高效规模化制备等关键领域的最新进展。通过优化衬底设计、引入质子辅助解耦技术及氧辅助技术等多种策略，已实现晶圆级单晶石墨烯的制备，其电学性能指标接近机械剥离样品。然而，绝缘衬底直接生长、低温条件下高质量制备及缺陷动态控制等方面仍存在技术挑战。未来，新型碳源开发、多功能集成工艺及卷对卷工业化生产技术的结合，将推动石墨烯在柔性电子、能源存储等领域的广泛应用。

摘要：原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。