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基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

摘要：在无线通信领域，电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X（8~12 GHz）和Ku（12~18 GHz）波段超宽带极化转换电磁超表面，具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形、成本低等优点。该超表面能够实现从7. 595 GHz 到17. 712 GHz 超宽带范围内交叉极化转换或宽带圆极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为1. 6 mm 时，在相对带宽为79. 9% 的7. 595~17. 712 GHz 频带上，超表面极化转换率优于90%，具有共极化向交叉极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为0. 3 mm 时，在相对带宽为12. 30% 的10. 864~12. 288 GHz 频带上，超表面具有线极化向圆极化转换的功能；在相对带宽为3. 54% 的7. 328~7. 592 GHz 频带上，超表面的极化转换率优于90%，具有共极化向交叉极化转换的功能。样品制备及其极化转换特性测试结果表明：实验结果与仿真结果的相对误差为4. 20%，理论设计与实验验证结果一致，进而验证了的跨X 和Ku 波段超宽带极化转换电磁超表面的多功能性和有效性。
新材料 2024年10月09日
金属材料的石墨烯强韧化

金属材料的石墨烯强韧化

摘要: 石墨烯材料以其优异的本征力学性能，被认为是新一代金属基复合材料中理想的增强体。特别是，由于调控石墨烯内禀缺陷的种类和含量可以较为简便地实现对其本征力学性能的精确“剪裁”，使得石墨烯增强金属基复合材料具有广阔的发展空间。综述了近年来石墨烯增强金属基复合材料制备工艺与结构-性能关系的研究进展，并聚焦于石墨烯/金属之间界面的结构与性能。这不仅是因为在复合材料使役时，外加载荷是通过复合界面传递到石墨烯增强体的( 即“承载效应”) ，也因为随着石墨烯的加入，在复合材料变形过程中石墨烯和金属基体内的位错发生复杂的相互作用，改变或影响了基体的变形机制，导致了额外的强韧化效果。最后，展望了石墨烯增强金属基复合材料的发展趋势，指出需要发展可放大的制备工艺，并深入研究实际使役条件下复合材料的力学行为和性能响应机制。
新材料 2024年05月06日
电弧增材制造技术在滑动轴承领域的应用

电弧增材制造技术在滑动轴承领域的应用

摘要: 阐述了利用钎焊、激光熔覆、电弧喷涂、电弧堆焊等增材技术替代常规离心铸造制造滑动轴承的优势及目前的技术水平，同时阐述了随增材制造技术而研发的高温抗蠕变巴氏合金线材成分，线径1． 6 mm 的细线材加工技术现状，展望了增材制造应用在滑动轴承领域以及巴氏合金线材成分优化和相关配套技术的发展趋势，对过细的SnSb 相是否会加速轴径的磨损和多次电弧堆焊增材是否会影响结合强度的问题进行了探讨。
新材料 2024年07月18日
介电弹性体驱动器: 从分子、材料到器件

介电弹性体驱动器: 从分子、材料到器件

摘要：介电弹性体是一类响应于外加电场而产生形变的智能高分子材料. 因为其柔顺性、快速响应性和可寻址性, 介电弹性体及其驱动器被视为一种具有广阔应用前景的人工肌肉技术. 分子设计在各个尺度影响介电弹性体的性能: 分子结构改变材料在电场下的极化能力, 聚合物网络结构设计影响材料在力电耦合过程中的变形能力, 影响器件制造的加工方式. 本文结合本课题组在该领域的研究, 从分子、材料和器件三个层次综述介电弹性体的设计原则.
新材料 2025年10月24日
二维材料及其异质结的精准构筑

二维材料及其异质结的精准构筑

摘要:二维材料因其原子级厚度和独特物理化学性质, 在半导体工业、量子计算等多个领域展现出巨大潜力. 二维材料异质结由不同种类二维材料经范德华作用组合, 其任意堆叠的特性进一步扩展了二维材料应用前景. 因此,在二维材料的产业化进程中, 二维材料及其异质结的精准构筑成为关键因素. 然而, 晶圆级、高平整度、高质量的二维材料及其异质结的制备依然面临着严峻挑战. 本文具体分析了当前二维材料制备的瓶颈和难点, 详细综述了近年来本课题组在二维材料精准构筑领域的最新研究成果, 主要包括质子辅助处理、完全自限制生长、“平整对平整”叠层转移、“由高到低”堆垛生长等创新策略, 成功实现了二维材料及其异质结的精准可控制备. 最后, 本文对未来研究方向进行了展望. 我们认为这些开创性方法的提出与实现将进一步提升石墨烯、过渡金属硫族化合物等二维材料及其异质结的先进制备水平, 拓展二维材料应用前景, 加速二维材料从实验室研发到工业大规模生产的转化进程.
新材料 2025年12月16日
团簇-晶核共组装亚纳米材料的研究进展

团簇-晶核共组装亚纳米材料的研究进展

摘要：亚纳米材料是指特征尺寸至少在一个维度上小于1 nm 的材料。与传统纳米材料相比，亚纳米材料往往有特殊的性能，因而具有广阔的应用前景。清华大学的王训教授课题组实现了在良/不良溶剂体系中制备亚纳米材料，并提出了团簇-晶核共组装策略来实现亚纳米尺度上材料组分的调控。目前，该策略已发展成为制备各种组分亚纳米材料的普适方法。亚纳米材料因超高的比表面积和接近100%的表面原子暴露率而具有快速的电子/离子传输特性，在储能、催化和光热转化等领域中获得了广泛的应用。本文介绍了团簇-晶核共组装策略的概念和亚纳米材料的形成机理，同时，综述了近年来利用团簇-晶核共组装策略制备的亚纳米材料的研究现状，就其合成方法、结构等进行系统的介绍，讨论了这些亚纳米材料在储能、催化、光热转化、有机凝胶等方面的应用，最后提出了亚纳米材料目前面临的挑战和未来的研究方向，旨在为亚纳米材料的设计和精确合成提供新的视角。
新材料 2026年02月03日
金属异质结构材料：设计、制备、应用与机遇

金属异质结构材料：设计、制备、应用与机遇

摘要：采用传统或尖端的制造技术，构建在微观尺度上具有显著差异的结构单元，形成的金属异质结构材料，可有效克服传统金属材料强度与韧性难以兼得的局限。本文主要论述了金属异质结构材料的设计原则、制造技术及其在工业领域的应用潜力。在制造方法方面，特别强调了表面处理、塑性变形和异质结构基元构筑等技术、方法的发展。结合这些方法，展示了几种典型的金属异质结构材料在工业生产中的应用案例，突显了其巨大的应用前景。最后，指出该领域材料当前面临的挑战和未来的发展方向，旨在有益于具有卓越综合性能的金属异质结构材料的进一步开发应用。
新材料 2026年03月25日
人工智能在金属材料组织图像识别与定量分析中的应用

人工智能在金属材料组织图像识别与定量分析中的应用

摘要：基于人工智能（artificial intelligence，AI）技术的微观组织识别及定量化兼具高精度和高效率的优势，有力推动了高通量组织分析技术的发展。聚焦AI 辅助金属材料组织图像分析这一新兴领域，以微观组织由定性分析逐步向精细定量分析的发展为脉络，系统综述了传统机器学习分类算法、深度学习分类算法、目标检测算法、语义分割算法在金属材料微观组织分类、识别以及定量化方面的研究进展，尤其重点论述了广泛采用的语义分割算法的研究现状；同时，针对AI 算法在材料微观组织图像分析领域面临的组织复杂度高、标注样本匮乏等瓶颈问题，介绍了数据增强、模型架构改进等方面的创新策略及其应用效果。最后，总结和展望了基于AI 的微观组织图像分析方法目前存在的不足以及未来的发展方向。
新材料 2026年03月05日
石墨烯纤维的制备与应用

石墨烯纤维的制备与应用

摘要:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式结合形成的单原子层厚度的二维纳米碳材料，具有优异的力学、电学、热学、磁学等性能，是当前研究的热点和焦点。石墨烯纤维是石墨烯纳米片层在一维受限空间的组装体，使得石墨烯在纳米尺度的优异性能遗传到宏观尺度，极大地拓展了石墨烯的应用领域。自2011 年首次制备获得石墨烯纤维以来，至今为止已经开发了以湿法纺丝为代表的多种制备方法，并且石墨烯纤维已经在能量转换、能量存储、传感响应等领域取得了一系列应用。归纳整理了石墨烯纤维的制备方法和应用，同时总结了石墨烯纤维目前存在的问题以及未来发展的展望。
新材料 2024年05月06日
超疏水涂层在防除冰领域的研究进展

超疏水涂层在防除冰领域的研究进展

摘要：鉴于积冰与霜雪覆盖对户外设备安全构成的严重威胁及导致的巨大经济损失，必须寻求高效的防除冰策略来减少户外设备表面积冰。在众多方法中，超疏水表面因其出色的憎水性能和简便的制备流程，被认为是极具潜力的防除冰手段。阐述了固体表面湿润性的基础理论及防除冰机理，指出超疏水表面可以通过减少固液界面接触面积、延长结冰时间及降低冰层附着力等方式，有效减少冰的生成或促使冰层脱落。重点综述了自修复性、耐磨性、电热及光热超疏水涂层在防除冰领域的研究进展，分析了现存的问题与挑战。此外，归纳了超疏水涂层的常用制备方法，并对不同方法的优劣势进行了评价。鉴于目前超疏水涂层的性能测试都是在实验室中进行的，缺乏大规模的实际应用，最后对超疏水防除冰涂层的未来发展趋势做了展望。通过持续的创新和研究，期待可以有更多经济、环保和高效，并且可大规模制备的仿生超疏水表面出现，为减少户外设备表面的结冰提供有效的解决方案。
新材料 2026年04月27日