摩擦纳米发电机在收集蓝色能源上的应用与研究

摘要:为了减少碳排放,保护生态环境,人们对海洋资源的开发和研究愈发深入, 可再生能源收集技术是该领域研究的重点。其中,摩擦纳米发电机是利用接触电气化现象的最有前途的机械能收集器之一,其具有可利用的机械能资源丰富、材料可得性和可选性广、器件结构相对简单、加工成本低等诸多优势。最近10年,世界各地研究人员在这一领域的研究取得了巨大进展。本文综述了近年来应用于摩擦纳米发电机(TENG)上的各种新型摩擦电材料,介绍了摩擦电材料的选取规则,并总结了对摩擦电材料进行物理表面修饰、化学表面修饰和其他相关改性方式,最后归纳了用于收集蓝色能源的摩擦纳米发电机装置的仿生结构的设计研究进展,并对未来的应用和发展方向进行了展望。

新型碳量子点的合成、主要性质及其在新材料中的应用

摘要:近年来,碳量子点(CQDs)作为一种新型的碳纳米材料,引起了人们广泛的关注。碳量子点除了具有独特而优异的光学性质外,还具有良好的水溶性、生物相容性、低毒性、成本低等优点。发现碳量子点以来,学者们开发了多种合成方法,例如模板法、微波法、水热法、磁控热法等,且因其优异的性质而被广泛应用于生物、环境、能源等相关材料领域。阐明了碳量子点的合成路线、主要性质及其在能源、电子及生物材料中的应用与前景。

4D打印刺激响应形状记忆智能材料的研究现状与展望

摘要:4D打印技术是一种可变特性快速成型技术,主要以3D打印为基础,使用智能材料对所需物体进行增材制造,成型固件可在外界环境的刺激下,就其形状、结构或功能发生时间维度上的改变。该技术被提出以来,便受到广大学者的关注。随着对4D打印技术研究的不断深入,该技术在学科交叉融合中发挥着显著优势。首先对4D打印中的形状记忆智能材料的研究现状进行综述,其次阐述了基于形状记忆智能材料的4D打印技术在医疗,仿生,军事以及生活产品制造领域的应用研究,最后展望了4D打印形状记忆智能材料在未来发展中的潜在应用及挑战。

电磁屏蔽涂料的研究进展

摘要:电磁屏蔽涂料是应现代社会发展需要产生的一类屏蔽电磁波的材料,其主要作用是减少或避免电磁波带给人们的危害、麻烦和不便。针对日益严重的电磁辐射污染,高性能电磁干扰屏蔽材料已经受到广泛的关注,因为它能阻挡来自通信和电子设备广泛使用的电磁辐射,对人类的健康以及信息的安全提供了有效的屏障。介绍了电磁波屏蔽的重要性,电磁屏蔽原理以及电磁屏蔽涂料的研究现状。综述了碳系、金属系、和复合型电磁屏蔽涂料的特点及发展状况,还比较了对于电磁屏蔽效果的影响较大的几种因素,对于电磁屏蔽涂料未来的发展做出了展望。未来的发展趋势是采用复配型填料发挥协同导电性,在涂膜中形成良好的导电涂层,通过对电磁波的吸收,多次反射来实现屏蔽。而且屏蔽剂之间的交联接合达到了事半功倍的效果,不仅使结构更加稳定,且大大提高了屏蔽电磁波的能力。因此积极研发电磁屏蔽技术,发展电磁屏蔽材料对人们的生活以及国家的安定有着深远的意义。

柔性电极材料的国内外研究进展

摘要:近年来,随着柔性可穿戴设备、触觉反馈设备、能量收集器等领域的快速发展,介电弹性体(DE)及超级电容器(SC)因能够提共高能量、高储能效率以及可小型化而备受关注,有着非常广泛的应用。由于柔性电极的性能直接影响DE的发电和驱动效率以及SC的储能效率,因而其是DE和SC的重要组成部分。基于柔性电极材料的不同类型,本文首先对碳电极、金属电极、复合型电极等几种典型的电极材料及其性能进行了详细介绍。然后,对电极的制备方法进行了阐述。接着,总结了由柔性电极材料组装的DE和SC在各领域的应用,并对电极材料所面临的问题及挑战进行了分析。最后,对柔性电极材料的发展趋势进行了展望。

共晶高熵合金

摘要:共晶合金是工业上广泛应用的一类铸造合金,具有优异的充型能力、机械性能、组织均匀性以及稳定性等。统计发现,大约70%的传统二元合金中存在着共晶转变,所形成的共晶合金大多性能较差,这主要受限于其固定的共晶点、相体积分数以及有限的相组成。相较于传统共晶合金,共晶高熵合金含有更多的组成元素,同时共晶成分由一个点扩展为一定的成分区间,因而力学性能、物理性能以及化学性能具有更大的调控范围,具有更广阔的应用前景。

石墨炔:一种新型二维炭材料的合成、改性与应用

摘要:石墨炔是一类由sp和sp2杂化碳原子共同组成的新型二维材料。高度共轭及碳环大小可调的分子结构赋予石墨炔特异的物理化学性能,也为其功能化改性及应用提供了便利。近十年来,关于石墨炔的理论及实验研究正在广泛开展,在多个领域取得了一系列重要进展。本文首先对石墨炔性质进行了简要介绍,总结了不同形貌石墨炔的主要合成方法,包括Glaser-Hay交叉偶联、化学气相沉积法、范德华外延生长法、爆炸法、界面限域合成法及双极电化学法等。然后,对金属、非金属原子掺杂、修饰改性及其对石墨炔性能影响的理论计算和实验研究进行了综述;并就石墨炔基材料在环境、能源、生物医学等主要领域的研究进展进行了阐述和总结。最后,探讨了石墨炔发展亟待解决的问题和面临挑战。该综述能够为开展石墨炔相关研究提供有价值的前沿信息和方法参考。

基于可编辑颜色和形状记忆液晶网络的信息存储材料

摘要:近年来,液晶网络材料因为在人工肌肉、软体机器人、微流控制器和4D 打印材料等智能软器件领域的应用受到了越来越多的关注。液晶网络材料在化学结构上同时包含聚合物交联网络和液晶基元,在性能上同时具有聚合物的可加工性、化学稳定性和力学特性以及液晶可调的各向异性,因此具有外观易编辑、功能可调、对多种刺激都能响应等优点。利用这些特点,可以将指定的形状或颜色信息精确地写入到材料中,同时在特定外界刺激(光,热,电场,溶剂等)下使信息再次显现,实现信息的存储、加密与读取。本文简要论述了具有可编辑颜色(包括结构色和荧光颜色)和形状记忆的液晶网络材料的信息存储方式,重点介绍了液晶网络材料在伪装、多级信息存储与信息传递等方面的应用研究进展。

碳量子点上转换材料的制备及其应用研究进展

摘要: 碳量子点(CQD)具有化学惰性,生物相容性和低毒性等优势,可能在能源、生物医药等领域得到广泛的应用.CQD可通过表面被聚合物( 例如PEG)钝化而表现出很强的光致发光特性.在生物成像,疾病检测和药物输送中使用表面钝化后的功能化生物分子更为有效.并且碳材料由于其优异的电化学性能还展现出在催化、电子器件等许多领域广泛的应用前景.我们将对近年来碳量子点发光材料的研究进行总结,并讨论碳量子点在能源、环境和其他一些领域的应用.

黏结剂喷射打印技术研究现状与发展趋势

摘要:黏结剂喷射(binder jetting, BJ)是一种将液态黏结剂喷射到粉末材料层上,选择性黏结粉末成形,随后进行致密化处理的增材制造技术。近年来,BJ技术因其高效率、低成本、适用材料范围广而受到广泛关注和研究。在BJ打印过程中,粉末特性、黏结剂及其与粉床的相互作用、打印参数等因素对生坯质量和性能有至关重要的影响。此外,烧结过程是影响最终部件质量的关键因素之一。本文总结了BJ打印的影响因素,提出可借助机器学习辅助坯体质量和烧结收缩预测,实现控形控性。目前,BJ技术正在推向汽车、医疗器械等行业。未来,BJ技术大规模应用的关键在于提高生坯质量和精度、增强黏结剂与坯体的结合强度、优化后处理工艺等方面。