聚硅氮烷应用研究进展

摘要:聚硅氮烷(PSN) 作为一种可转化为无机陶瓷的前驱体聚合物,凭借其多路径的转化特性、高的陶瓷产率以及灵活的材料形式,在极端环境防护涂层、复合材料和功能陶瓷领域展现出巨大应用潜力。本文围绕聚硅氮烷应用研究的最新进展,重点剖析了其作为陶瓷前驱体衍生的SiO2、SiCN、SiON、SiNx 等陶瓷涂层,在高温抗氧化、腐蚀防护、热障性能及柔性有机电子封装中的关键作用,全面梳理了聚硅氮烷转化陶瓷基结构及功能复合材料的最新突破,并总结了聚硅氮烷在能源存储、催化及光固化增材制造等新兴领域的创新应用。最后,指出了聚硅氮烷材料开发与应用的发展方向。

石墨烯导热材料研究进展

摘要:石墨烯作为一种具有超高热导率的二维纳米材料,在导热领域有着广阔的应用前景。本文综述了石墨烯导热材料的研究进展,介绍了石墨烯本征热导率及其层数、缺陷、边缘情况等对热导率的影响,分析了石墨烯纤维的研究现状及存在的问题,讨论了各类石墨烯导热薄膜(纯石墨烯薄膜/石墨烯杂化薄膜/石墨烯聚合物复合薄膜)热导率的影响因素,归纳总结了各类三维石墨烯导热材料(无规分散石墨烯三维复合材料和特定结构石墨烯三维复合材料)的结构、性能与研究现状,最后指出了目前几种导热材料研究存在的问题并展望了石墨烯未来导热领域的发展方向,尤其是在LED照明、智能手机等高功率、高度集成系统中,石墨烯导热材料有着良好的发展前景。

钙钛矿热障材料的研究进展

摘要:氧化钇稳定氧化锆(YSZ) 热障涂层(TBCs)在涡轮发动机热防护中发挥着核心作用。但面对航空航天技术进步导致更高温度需求带来的挑战,传统YSZ 基材料的高温相变问题限制了其在TBCs 中的应用。因此,开发新一代熔点高、结构稳定和热性能优异的TBCs 材料显得尤为关键。钙钛矿热障材料,以其高熔点、高结构稳定性和可调热性能,逐渐成为TBCs 研究的热点。本文从钙钛矿热障材料的种类、性能调控和TBCs 制备技术三个角度概述了钙钛矿热障材料应用于TBCs 的优势和研究热点,并对其未来发展进行了展望。

高熵合金增材制造研究进展

摘要:基于不同的高熵合金(High-entropy alloys,HEAs)体系,综述了增材制造高熵合金的最新研究进展,阐述了不同成分高熵合金增材制造的快速凝固微观组织、偏析和析出行为,着重分析了增材制造高熵合金的力学性能、变形及强化机理。指出不同的高熵合金体系应选择适合的增材制造工艺,并且成型质量的影响因素还有待进一步研究,最后提出利用增材制造技术可以研发和制备出具有优异强度-塑性组合的高熵合金。

铁基非晶涂层的制备及耐磨耐蚀性的研究进展

摘要:铁基非晶合金涂层以优异的综合性能以及较低的经济成本已成为较有前景非晶涂层材料之一。综述了铁基非晶合金的概念和应用领域,介绍了等离子喷涂技术、电弧喷涂技术以及激光熔覆技术制备铁基非晶合金涂层的现状,探讨了铁基非晶合金涂层的力学性能,如硬度和残余应力。研究发现,增加非晶相含量、引入陶瓷颗粒、优化涂层结构可提高涂层的耐磨性和耐蚀性,涂层的孔隙率对涂层的耐磨耐腐性具有至关重要的影响,封孔处理可有效减小孔隙率,提高涂层质量。铁基非晶合金涂层具有广阔的应用前景,需进一步研究和优化,以满足需求。

辐射制冷材料微纳结构设计及光谱调控

摘要:辐射制冷是一种新兴的零能耗制冷技术,深入研究和开发辐射制冷节能材料对解决能源危机和全球变暖问题具有重要意义。聚焦于辐射制冷材料的微纳结构设计及其对光谱调控的关键作用,研究材料结构对光散射、传播、共振等行为的调控,从而实现辐射制冷材料的多波段光谱优化。同时,梳理了辐射制冷材料的周期性、非周期性和仿生型微纳结构体系的设计原理、光谱调控策略及制冷性能突破,并总结了辐射制冷材料在光谱调控精准性、环境适应性、规模化制备和产业认知等方面面临的挑战。未来,辐射制冷材料的开发在平衡性能与成本、增强环境稳定性和统一测试标准的同时,在以下3 个方向具有较大的研究价值和应用潜力:微纳结构设计的多尺度精准协同与多功能集成、智能动态调控机制的深化、新型辐射制冷材料体系的开发,以期推动辐射制冷技术从实验室研究走向规模化应用。

生物基防腐涂层的研究进展

摘要: 面对绿色可持续发展的迫切需求,以天然生物质为原料制备生物基防腐涂层已成为应对碳中和挑战、革新防腐技术的前沿热点。系统综述了生物基防腐涂层材料及其功能化的研究进展,深入阐述了其主要的防腐蚀机制。针对当前生物基防腐涂层存在的性能局限,探讨了通过纳米复合、缓蚀剂负载、自愈合设计及协同防护机制等策略实现涂层性能的提升。此外,还概述了生物基防腐涂层在海洋工程、工业设备、航空航天等关键领域的应用现状,并指出未来生物基防腐涂层研发亟待突破的关键技术瓶颈,以推动其在更广泛领域的实际应用与产业化进程。

X射线光电子能谱技术及其应用

摘要: X射线光电子能谱法(XPS)是最重要且使用最广泛的表面分析技术。较为全面地介绍了X射线能谱法,内容涵盖原理、分析方法、应用及技术进展。原理介绍基于理工科大学本科层级的知识,阐述了XPS的科学原理以及仪器原理;分析方法部分概述了分析的关键步骤及要点;应用部分以热门研究的材料类型分类(催化剂、生物材料、碳材料、高分子材料等)进行介绍,介绍的同时兼顾介绍了X射线光电子能谱法的一些常用技术以及在各种材料中的应用特点。本文旨在帮助该领域的初学者,包括尚未完全熟悉该技术的研究人员、研究生和X射线光电子能谱从业人员,使他们能够全面了解X射线光电子能谱技术。

铌硅基超高温结构材料成形技术研究进展

摘要:铌硅基超高温结构材料被认为是一种有望打破传统镍基高温合金的使用温度极限的材料。但是,由于铌硅基合金本身的高熔点以及较低的塑韧性等,其制备成形的难度远高于现有的高温金属结构材料。本文主要着眼于铌硅基合金复杂制件的成形,综述了铌硅基合金的熔炼技术、熔模精密铸造成形工艺技术、粉末成形工艺技术等方面的最新研究进展,并对铌硅基合金的成形技术中存在的问题进行了分析,在此基础上对其发展趋势进行了展望,认为铌硅基超高温结构材料成形技术仍然处于实验室研究阶段,需要继续在大尺寸母合金熔炼、超高温精密相关辅助技术、合金粉体制备三个方面开展深入研究。

稀土激活的荧光热增强材料研究进展

摘要:自从尺寸依赖的上转换荧光热增强现象在稀土激活的纳米荧光材料中被发现以来,开发具有显著荧光热增强效应的稀土荧光材料俨然成为了一个研究热点。近期的探索发现荧光热增强效应在非纳米尺度稀土荧光材料体系以及非上转换发光过程中均可实现,这进一步拓展了这一有趣光学现象的应用场景。本文总结和归纳了稀土激活荧光热增强材料的最新研究进展,概述了所提出的几类机理以及稀土荧光热增强材料的潜在应用场景,并展望了该类材料的研究发展方向。