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微纳结构热管及其仿生流体界面强化技术

微纳结构热管及其仿生流体界面强化技术

摘要：随着电子与新能源器件向极端小型化、集成化方向发展，高热流密度散热需求日益迫切，热管作为基于相变传热的高效被动传热装置成为重要解决方案。本文围绕热管高效传热核心目标，从微纳结构吸液芯设计和界面润湿性调控两大维度，系统综述了热管性能优化的技术路径与研究进展。在核心部件微纳结构吸液芯设计上，综述了传统吸液芯结构存在毛细力与渗透率的固有矛盾，复合吸液芯通过不同结构的优势整合，在一定程度上缓解了这一矛盾，而具有仿生结构的复合吸液芯则可突破局限，进一步有效释放该瓶颈。润湿性是连接吸液芯微纳结构与工质的关键特性；基于杨氏方程、Wenzel 和Cassie-Baxter 经典润湿理论，通过仿生拓扑和图案润湿界面设计，可调谐吸液芯微纳结构与工质的相互作用动态特性，强化热管两相相变传热。通过构建仿生超亲液、超疏液及图案化润湿表面来促进相变成核，及气泡或液滴的高频脱离，同时提升毛细供液水平，是强化热管冷凝、蒸发/沸腾两相相变传热效率的有效途径。最后，展望了热管技术向仿生界面调控动态响应、功能强化、长效稳定、多学科交叉集成应用的发展趋势，旨在为未来高性能热管的设计、开发与工程应用提供参考。
新材料 2026年04月23日
纳米和纤维材料增强环氧重防护涂层的研究进展

纳米和纤维材料增强环氧重防护涂层的研究进展

摘要：环氧重防护涂层具有良好的粘结强度、力学性能和耐化学介质性，因而被认为是优异的防腐材料，在海洋、石油、化工和建筑等领域有广泛应用。然而，纯环氧树脂涂层的防护性能有限，其服役耐久性易受苛刻服役环境因素影响。纳米和纤维材料增强技术的发展为环氧重防护涂层性能的提升提供了新途径。综述了纳米与纤维材料增强环氧重防护涂层的研究进展，包括单一维度增强（如纳米颗粒、一维纳米线、二维纳米片及纤维增强环氧树脂涂层）和多维度增强（如纳米颗粒协同纳米片、纳米颗粒协同纤维及纳米片协同纤维增强），及其在提升涂层的抗冲蚀性、耐磨性、耐腐蚀性及物理力学性能等方面的作用，探讨了其在提升涂层防护性能中的作用机理，并展望了纳米与纤维材料增强环氧重防护涂层的应用前景。
新材料 2026年05月25日
材料数据库的现状与未来:AI 技术引领的创新应用前景

材料数据库的现状与未来:AI 技术引领的创新应用前景

摘要: 随着人工智能技术的不断进步，材料数据库在材料科学研究中扮演着日益重要的角色。旨在探讨材料数据库如何通过与AI 技术的融合，扩展其应用范围并提升其核心价值。通过文献综述的方法，系统地分析了材料数据库的当前分类，包括材料基础数据库、生产加工数据库、应用服役数据库等，并概述了支撑技术如机器学习、深度学习、数据标准化技术的应用情况。尽管国际上材料数据库的发展呈现出智能化、网络化、资产化、去中心化的趋势，但在数据质量、数据共享、知识产权、市场运维等方面仍面临挑战。未来材料数据库的发展将受益于与新兴技术如材料数据工厂、区块链、隐私计算、AI 大模型的结合，这将为新材料的研发和应用提供创新的手段和场景工具。
新材料 2026年07月03日
成形过程数据驱动的人工智能技术应用研究

成形过程数据驱动的人工智能技术应用研究

摘要: 随着制造业向智能化转型, 成形过程作为塑性工程领域的核心环节, 面临着工艺优化难、质量预测精度低、生产效率提升瓶颈等挑战。人工智能(AI) 技术凭借其强大的数据处理与建模能力, 为解决成形过程中的复杂问题提供了新路径。以“成形过程数据+AI” 为核心, 系统梳理人工智能技术在制造领域的应用逻辑与实践成果。首先, 从控制论视角解析人工智能三大学派在制造业的作用, 重点阐述行为主义学派(控制论) 在制造过程参数调控中的应用; 其次, 探讨数字孪生系统如何为AI 提供结构化、高时效性的数据支撑, 构建数字孪生技术牵引复杂系统集成; 再次, 深入分析机器学习算法(如K-means 聚类、神经网络) 在成形工艺寻优与质量预测中的具体应用; 最后, 针对通用大语言模型(LLM) 在制造业的局限性, 提出基于知识图谱(KG) 与检索增强生成(RAG) 的锻造领域垂直大模型构建方案, 为成形工艺智能化升级提供理论参考与实践路径。
新材料 2026年07月30日
可生物降解聚合物物理发泡研究进展

可生物降解聚合物物理发泡研究进展

摘要：对比传统的聚合物发泡材料，可生物降解聚合物具有绿色环保和持续性的优点，广泛应用于农业、食品包装、生物医药领域中。通过物理发泡工艺制备的可生物降解聚合材料除具有自身的特性外，还兼具轻量化、绝热性和缓震性等优点，是传统石油基聚合物泡沫材料的潜在替代品。然而，可生物降解聚合物普遍存在分子链结构单一、熔体强度低和制备成本高等问题，并且在物理发泡过程中易发生泡孔破裂或熔并，从而导致基体收缩，泡孔结构难以保持。基于可生物降解聚合物物理发泡工艺的机理，对不同物理发泡方法进行了分类，并针对各类工艺的特点进行了全方位的阐述。随后，围绕几种典型的可生物降解聚合材料进行了发泡行为及参数关系的讨论，介绍了不同材料对发泡工艺及发泡剂的选择依据，综述了发泡条件对膨胀倍率和泡孔尺寸的影响规律。此外，对多种可生物降解聚合物在发泡过程中存在的问题给出了相应的解决方案，介绍了可生物降解聚合物泡沫在食品包装、电子电器、生物医疗材料领域中的功能应用，总结了发泡工艺、聚合物结晶行为及改性方法对可生物降解聚合物发泡过程的影响。最后，指出了可生物降解聚合物泡沫在未来发展中的方向与挑战。
新材料 2024年11月22日
等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

摘要：采用等离子物理气相沉积的方法在316L不锈钢表面制备了AlCoCrFeNi 高熵合金涂层，研究了喷涂距离和电流对高熵合金涂层物相组成、表面形貌、截面形貌、硬度、结合强度和耐磨性的影响。结果表明，不同喷涂距离和电流下，高熵合金涂层都主要由BCC、B2 和FCC相组成；随着电流或者喷涂距离增加，涂层中BCC平均晶粒尺寸先增后减。当喷涂距离为460 mm时，随着电流从1600 A增加至2000A，涂层平均摩擦系数逐渐增大，表面和截面硬度先减后增，涂层结合力和结合强度先增大后减小，涂层的磨损率先增加后减小；当电流为1800 A时，随着喷涂距离从420mm增加至500mm，涂层平均摩擦系数逐渐减小，表面硬度先减后增，截面硬度先增后减，涂层结合力和结合强度逐渐增大，涂层的磨损率逐渐减小。高熵合金涂层的磨损率与涂层表面硬度和内聚强度都有一定相关性。
新材料 2025年03月24日
结构化液体的设计、构筑与应用

结构化液体的设计、构筑与应用

摘要：结构化液体是近年来基于二元流体体系，利用固体粒子液/液界面自组装和堵塞相变构筑的一类非平衡态软物质材料，兼具固体的结构稳定性和液体的流动性. 然而，受限于组装基元和成型方法，制备具有精准结构的智能结构化液体及衍生功能材料仍面临挑战. 我们课题组在该领域开展了大量研究工作，在发展界面调控新机制，制备液体/固体新材料，以及实现材料器件新突破等方面取得了系列创新成果. 本专论从固体粒子界面自组装机制出发，重点阐述了一种利用纳米粒子和聚合物液/液界面共组装制备纳米粒子表面活性剂，进而构筑结构化液体的普适策略; 总结归纳了结构化液体在响应性调控、高效精准构筑以及功能材料制备等方面的研究进展; 并对该领域面临的机遇和挑战做出展望.
新材料 2025年09月18日
数据驱动研究范式下材料数据库的构建与应用

数据驱动研究范式下材料数据库的构建与应用

摘要：近年来, 随着大数据和人工智能技术的发展, 数据驱动的材料研发范式在材料构效关系挖掘和新材料设计与筛选等方面展现出显著优势. 数据作为此研究范式的基础, 在拓展材料设计空间和提升人工智能模型性能方面具有重要意义. 因此, 构建高质量材料数据库是数据驱动材料研发的重要一环. 自“材料基因组计划”启动以来, 理论数据库和实验数据库的数量和规模持续扩大, 数据基础设施和大数据技术也得到了充分发展. 本文围绕数据驱动研究范式下的材料数据库构建展开讨论, 首先从数据生成、数据预处理、数据存储和数据访问4个方面出发重点叙述了数据库构建的主要步骤, 然后基于数据体量、数据种类、访问方式和数据库特色等方面对国内外具有代表性的材料数据库进行总结, 最后从材料数据本身和数据基础设施建设两个视角出发, 对材料数据库未来的发展进行展望.
新材料 2025年12月12日
空间流体润滑材料研究进展

空间流体润滑材料研究进展

摘要：空间有效载荷的核心传动机构通常没有备份，一旦失效将造成有效载荷功能的丧失。这种单点失效模式使得流体润滑材料成为保证空间活动机构可靠运转的重要材料，因此提升现有空间流体润滑材料的综合性能与开发新的空间高效流体润滑材料，是推进新一代空间载荷活动机构研制的重要途径。本文介绍了目前空间领域广泛应用的流体润滑材料的种类及结构特性，综述了各类型空间流体润滑材料性能的改进提升方法与应用现状等，对现有空间流体润滑材料面临的难点及未来发展方向和趋势进行了展望，以期为高性能空间活动机构的研发与润滑设计提供参考。
新材料 2026年02月02日
超高温硅化物涂层应用进展

超高温硅化物涂层应用进展

摘要: 超高温硅化物涂层由于具有良好的高温抗氧化能力，目前已广泛应用于高温服役构件，如航空器、航天器、火箭、导弹等。但由于服役时间和温度的增长，硅化物涂层抗氧化性能逐渐下降并最终发生失效。概述了硅化物涂层的体系、制备方法、失效机制和改性方法的研究进展。硅化物涂层体系可分为Si-Cr-X基硅化物涂层体系和难熔金属硅化物涂层体系。制备方法多样，常用的为料浆烧结法和包埋渗法。失效机制主要为氧化、热膨胀系数不匹配和热扩散，可以采用多组元成分设计、多层梯度结构设计和多种制备方法组合优化对涂层进行改性。新一代航空器要求其高温部件能在超高温(≥1800℃) 下长时间服役，但目前的硅化物涂层难以满足该条件，因此未来发展方向为研制超高温条件下服役的复合硅化物涂层。
新材料 2026年03月24日