人工智能赋能材料科学：历史、挑战与未来愿景

摘要：面对材料研发周期长、依赖经验的现实困境，系统论述了人工智能驱动材料科学从传统试错范式向“智能自主创制”范式变革的演进逻辑，解析了认知能力与决策主权由人类向智能系统迁移的跃迁机制。从材料设计、合成规划及自主实验系统等方面系统阐述了人工智能赋能材料创新的实现路径。针对数据孤岛、物理可解释性缺失及算力前置等局限，提出将物理机理嵌入统计模型是跨越能力边界的关键。展望未来，多模态大模型与数字孪生技术的深度集成，将构建覆盖材料全生命周期的智能管理体系，推动材料研究和应用迈入算法驱动与人机协同的自进化时代。

新材料 2026年09月20日 1 点赞 0 评论 57 浏览

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 1 点赞 0 评论 428 浏览

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 1 点赞 0 评论 282 浏览

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 1 点赞 0 评论 245 浏览

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 1 点赞 0 评论 314 浏览

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 1 点赞 0 评论 163 浏览

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 1 点赞 0 评论 162 浏览

面向多功能工程应用的力学功能超材料的研究进展

摘要：力学超材料是一类人造结构化材料，其本质是以人工微结构为单元构造的复合结构，旨在通过设计人工微结构单元的形状、尺寸和周期性排列模式增强宏观整体结构的力学性能，实现负泊松比、多稳态、轻质高强、可编程/重编程等超常力学性能。然而，通过常规材料制备的力学超材料难以满足不同工程应用场景对功能器件的多环境场自适应性、迅速可控环境响应和能量转化等性能要求。结合力学超材料和先进功能材料构筑的力学功能超材料从材料角度拓展了力学超材料的性能，可以实现可调控的力电、力磁、力热等耦合响应，有望实现力学超材料的多功能工程应用。本文从超常力学性能和典型分类方面阐述了力学超材料的研究进展，从构筑方法和耦合响应方面详细介绍了力电、力磁和力热超材料3 类代表性力学功能超材料，总结与展望了力学功能超材料在航空航天和海洋工程领域的潜在工程应用，包括自折展卫星太阳翼、微型航天器自供能、卫星平台隔振、海洋工程与装备监测感知和海洋波浪能采集等。

新材料 2026年03月03日 1 点赞 0 评论 408 浏览

玻璃纤维表面碳基导电涂层制备及应用研究进展

摘要：玻璃纤维（GF）因具有高强度、高模量、耐高温、低成本等优点受到关注，但其不导电的特性极大地限制了其在高端新兴技术领域的应用。碳纳米材料作为新兴材料，具有优异的电、磁、光和力学性能，因此在绝缘玻璃纤维表面制备高导电碳层，可赋予其功能性，进一步拓宽玻璃纤维增强复合材料的应用领域。本文系统地从涂层制备方法（如浸渍法、喷涂法、热解法、静电吸附法、电沉积法、化学气相沉积法），涂层形成机理（包括物理吸附、化学键合、机械锚固），涂层导电性能（包括玻璃纤维及其增强材料的电导率、电阻率和电阻），应用领域（如结构检测、电磁屏蔽、电热除冰、能源收集）等方面综述了玻璃纤维表面碳基涂层（碳纳米颗粒层、碳纳米管层、石墨烯及其衍生物）和超级蒙烯材料中蒙烯玻璃纤维的最新研究进展。简单阐述了涂层均一性、厚度以及掺杂等因素对导电性能的影响。综合分析了当前制约碳基导电玻璃纤维规模化生产和实际应用的瓶颈问题及解决策略，并对玻璃纤维表面碳基导电涂层未来的应用前景及研究方向进行了展望。

新材料 2026年04月24日 1 点赞 0 评论 139 浏览

基于力学超材料的柔性机械臂设计技术

摘要：以力学超材料为基础结构的柔性机械臂可通过力学超材料的调配设计实现多重弯曲运动。为探究该类柔性机械臂的变形特性，在分析柔性机械臂结构及其驱动原理的基础上，通过分段常曲率假设建立胞元组变形的数学模型，同时根据柔性机械臂单元的弯曲特性进一步提出了单节柔性机械臂单元和多节柔性机械臂单元的变形预测模型，最后通过实物实验验证了变形预测模型的有效性，完成了超过±90°的弯曲并对末端周围的环境进行探查，可应用于复杂狭小空间的检视。

新材料 2024年09月30日 1 点赞 0 评论 435 浏览