聚合物先驱体转化陶瓷材料3D打印及其电磁波吸收性能

摘要:电磁波吸收材料在电磁污染、军事作战领域具有十分重要的意义。近年来,聚合物先驱体转化陶瓷(PDC) 由于其温和的制备条件以及优异的电磁波吸收、力学、耐温性、抗氧化性等性能受到研究者的广泛关注。为了实现PDC 复杂异型结构高精度成型,先进3D 打印技术逐渐在该领域得到广泛关注与应用。通过对先驱体聚合物的组成及结构进行设计和制备,能够得到具有宽频、高吸收或兼具多种功能的PDC 电磁波吸收材料,这为新型高性能电磁波吸收材料带来新的发展方向。本文首先对PDC 的结构特点及制备工艺进行了总结;之后,重点对PDC 的材料挤出3D 打印及光固化3D 打印研究进展进行了系统总结。最后,本文全面综述了PDC 在电磁波吸收领域的研究现状,并对未来发展方向提出展望,为今后PDC 吸波材料的研究提供了参考。

金属增材制造用粉末制备技术研究进展

摘要:粉末作为金属增材制造的关键原材料,其性能对增材制造成形件的质量和应用具有至关重要的作用。在这种情况下,介绍了目前金属增材制造用粉末的制备技术、基本原理、工艺参数及其对粉末性能的影响,包括水雾化、气雾化、超声波雾化、等离子体雾化、等离子体球化和离心雾化,并总结了金属粉末制备技术的特点、发展前景、主要挑战和可能的解决方案。

金属激光增材制造材料设计研究进展

摘要:激光增材制造被公认为是解决个性化、复杂化金属构件整体成形难题的有效技术手段。现有金属增材制造的研究主要从传统合金牌号出发,但基于平衡凝固过程设计的传统合金成分难以满足增材制造的非平衡冶金动力学特点,往往面临高裂纹敏感性、低韧低疲劳、各向异性等共性问题。因此,需要开展面向激光增材制造的新型材料成分设计研究,充分挖掘增材制造非平衡凝固特性的潜在优势与价值。本文综述了铝合金、钛合金、铁基合金、镁合金等不同材料现有合金牌号增材制造的技术瓶颈,以及面向增材制造的材料创新设计方法与新型合金及其复合材料发展的研究进展。最后提出了金属增材制造材料设计的未来发展趋势。

基于DNA纳米技术的晶体材料构建

摘要:纳米颗粒晶体在电学、光学、磁学等方面具有独特的性质与优越的性能,人工构建纳米颗粒晶体对于材料科学的功能突破和性能发展具有重要意义。DNA 由于其具有碱基互补配对的特性,可以用于构建各种纳米级结构、组装晶体并调控结构与组成,从而实现材料特定性能的定制。目前,DNA纳米技术构建的纳米颗粒晶体材料已经在催化剂、光学器件、半导体材料等方面实现了应用,表明其构建三维晶体作为普适的周期性分子支架的基本目标逐步实现。在这篇综述里,我们系统性地阐述了DNA瓦片、可编程原子等价物、DNA折纸三种重要DNA 纳米晶体构建技术的发展历程与最近的研究进展,并对利用DNA纳米技术构建晶体材料的未来发展方向进行了讨论。

金属材料表面超疏水涂层研究进展

摘要:金属材料普遍存在腐蚀现象,这限制了金属资源的综合利用。近年来,受到自然界超浸润现象的启示,超疏水涂层作为一种新型金属防护手段,已得到广泛应用。本文对超疏水表面的基础理论进行阐述,重点综述镁合金、铝合金、碳钢、钛合金表面超疏水涂层近期的发展状况,以期为开发新型功能材料,推动相关技术进步,促进多领域的交叉应用提供参考和指导。

稀土掺杂上转换发光材料的研究进展

摘要:上转换发光,一种呈现反斯托克斯位移特性的发光现象,主要通过稀土元素制备的材料来实现。本文深入探讨了稀土掺杂上转换材料的发光机理,概述了常用的制备技术,并全面评述了其在生物医学、防伪技术、信息存储等多个领域的现有应用,同时展望了其在工程领域的潜在应用前景。尽管上转换发光纳米材料在功能多样性方面表现出远超块状材料的显著优势,但其合成产率和发光效率仍存在挑战,处于相对较低水平。逐步攻克这些难题,将有助于进一步拓宽上转换发光材料的应用领域。

激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

摘要:难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金,具有优异的高温力学性能、高温抗氧化性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀和抗辐照等综合性能,有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术,目前制备的高熔点难熔高熵合金存在成型尺寸较小、元素偏析严重以及密度大等问题,极大地限制了难熔高熵合金的发展和应用。激光增材成形技术以高能量密度激光束为加热源,通过计算机辅助设计与控制可实现金属材料“离散-堆积”成形过程,为突破难熔高熵合金的研究瓶颈提供了一条行之有效的途径。本文综述了近几年采用激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层(RHEACs)的加工特性、显微结构和性能特点。重点讨论了合金成分、加工工艺对难熔高熵合金涂层相组成、显微形貌以及显微硬度、耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能的影响,指出目前激光熔覆难熔高熵合金的研究现状、不足和挑战,旨在为后续的研究提供理论性指导,并对其未来的发展趋势进行了展望。

适用于硅胶基材的可拉伸导电油墨的研究进展

摘要:印刷电子正逐渐从柔性电子向可拉伸电子方向发展,开发平面的可拉伸导体对可拉伸电子具有重要的意义。快速制备柔软的但有一定强度的可拉伸导体的方法是将导电材料与弹性聚合物复合形成导电油墨并印刷在弹性基材上。基于硅胶的弹性基材具有良好的生物相容性、热稳定性和化学稳定性,弹性接近皮肤,被用于表皮电子器件、智能软体机器人、可穿戴电子器件等。鉴于硅胶表面非极性的特性,为实现印刷的墨层与硅胶表面之间高的粘附牢度,对印刷油墨提出较高要求。本文重点介绍了两类用于硅胶基材的可拉伸导电油墨且将其进行对比,并分析了印刷后图案的后处理方式对拉伸性的影响。指出采用非极性连结料并选择相容性好的导电组分制备导电油墨是硅胶基材上印刷可拉伸电极的关键;复合不同导电组分、在墨层中引入多孔结构、氙灯烧结有利于提升硅胶基可拉伸电子器件的性能。

疏水疏油纤维素基功能材料的制备及其应用研究进展

摘要:基于中国“限塑令”到“禁塑令”的逐步实施,利用可再生可降解生物质基材料代替塑料成为研究热点。纤维素是自然界中最丰富的可再生生物质资源,利用绿色可降解纤维素基材料代替塑料是解决塑料污染的有效途径。本文介绍了纤维素基疏水疏油膜材料、纤维素基疏水疏油纸基材料和纤维素基疏水疏油凝胶材料的制备方法,分析比较了3 种纤维素基双疏材料制备方法的特点,阐述了纤维素基双疏材料在水油分离、耐磨纺织材料、阻燃材料等领域的应用,阐明了疏水疏油机制,并对纤维素基双疏材料的发展方向进行了展望。

功能玻璃关键材料体系发展战略研究

摘要:功能玻璃材料是无机非金属材料的重要组成,主要包括电子信息玻璃、新能源玻璃、特种玻璃等,是信息显示、半导体、新能源、深海、深空等战略性新兴产业的基础性支撑性材料,已成为我国建设智能社会、低碳社会的重要基石。我国近年来在功能玻璃领域取得一系列重大成就,但仍存在关键材料短板环节突出、跟踪研发、创新资源分散、体系化发展不足等问题。本文按照主干化、体系化研究思路,围绕电子信息玻璃、新能源玻璃、特种玻璃等关键材料的技术、产业、支撑等体系化发展要素,梳理了国外功能玻璃领域先进国家的发展现状,结合我国的发展现状,凝炼了我国功能玻璃关键材料发展面临的主要问题,提出了我国功能玻璃关键材料的发展思路与近期、中期、远期的发展目标,凝练了我国功能玻璃关键材料领域的重点技术发展方向。研究建议:增强关键原材料保障能力,为产业安全发展提供有力支撑;加速启动功能玻璃关键材料创新滚动规划;强化功能玻璃关键材料政策支撑;完善功能玻璃关键材料的绿色低碳与数字化发展。