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基于二氧化钒的多功能可切换超材料器件研究

基于二氧化钒的多功能可切换超材料器件研究

摘要：提出一种基于加号单元结构阵列的可切换太赫兹超材料器件，通过引入二氧化钒（VO2）材料，可以在不同的太赫兹频段实现交叉极化转换、线-圆极化转换和宽带吸收，具有多功能的特性。当VO2处于绝缘态时，该结构在多个频段内可实现线-圆极化转换和交叉极化转换；当VO2 从绝缘态转变到金属态时，在1.610~4.010 THz 频段内吸收率超过90%，具有宽频带和高效率等优点。此外，还对太赫兹波入射角度和极化角度对器件的极化转换特性和吸收特性的影响进行研究，证明该结构具有极化不敏感和入射角度稳定性高的特点。研究结果表明：所提器件独特的多层堆叠结构不仅展现出卓越的吸收性能，还能够在多种极化状态下快速转换，在太赫兹成像、通信和安全检测等领域有很大的应用潜力。
新材料 2025年09月05日
高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展

高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展

摘要：氢脆广泛发生于各种金属及合金材料中，氢脆存在隐蔽性和时间滞后性，一旦发生往往带来灾难性事故，制约了金属材料在极端工况环境下的应用。研究发现，一些高熵合金（HEA）或多主元合金在力学性能、耐蚀性、抗氢脆性能等方面表现出超越传统合金材料（如钢、镍基合金、铝合金等）的性能特点，有望成为极端恶劣工况环境下装备用材料。在此基础上，对氢脆的机理和抗氢脆多主元合金领域的研究进展进行了综述。首先介绍了氢脆的概念，并梳理了几种金属氢脆机理，包括氢压理论、氢致局部塑性变形、氢增强解离、氢增强应变诱导空位、纳米空位聚合、氢促进位错发射等。随后，结合慢应变速率拉伸实验结果，梳理了影响多主元合金（尤其是高熵合金）抗氢脆性能的因素，包括氢含量、合金元素、微观结构、制备工艺、热处理工艺和实验条件等。最后，结合影响多主元合金抗氢脆性能的因素，提出通过优化制备工艺、改善热处理工艺和调整元素含量来提高CoCrFeMnNi 高熵合金的抗氢脆性能，以及采用机器学习辅助开发新的抗氢脆多主元合金的观点，可为抗氢脆材料的研发提供参考。
新材料 2024年11月13日
共晶高熵合金成分设计的研究进展

共晶高熵合金成分设计的研究进展

摘要：近年来，共晶高熵合金由于优异的铸造性能以及优良的强塑性匹配受到了广泛关注，然而，目前存在着开发共晶高熵合金效率过低的问题，共晶高熵合金的成分设计始终是一项挑战。针对这一项挑战，国内外学者开发了多种共晶高熵合金的成分设计方法来加快共晶高熵合金的开发速度，由最初的试错法，发展到后来的d轨道能级法、简单混合法、混合焓法、相图计算法以及机器学习辅助的方法等等。每种方法各有特点和局限性，本文对共晶高熵合金的成分设计方法进行了全面评述。
新材料 2024年09月06日
我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

摘要：氟化碳（CFx）是一种由碳质材料（ 如石墨、 石墨烯、碳纳米管等不同化学结构的炭材料）和氟化试剂在一定条件下发生氟化反应而形成的具有C―F 键的碳衍生物，由于多样的碳骨架和可控的极性C―F 键，使其具有化学稳定性、带隙可调性以及超疏水性等多种优异性能，是新型碳基材料研究热点之一。本文以氟化碳材料的结构和性质为基础，分别从化学能源、摩擦润滑和半导体等领域的应用综述了近年来我国氟化碳材料的基础研究现状和发展趋势。同时，还介绍了我国氟化碳材料的产业化进程，指出目前在民用领域受限的主要原因，提出了当前氟化碳在不同应用领域存在的问题和未来发展机遇，为氟化碳材料的进一步扩大生产和实际应用提供方向。
新材料 2025年01月09日
高分子材料3D打印应用与案例

高分子材料3D打印应用与案例

摘要：高分子材料3D打印是增材制造的重要部分，其3D打印方式较多，发展前景广阔。本文以高分子材料在3D打印领域应用为主，讲述了常用的三种高分子材料3D打印方式原理和实际应用案例，介绍了其他四种高分子材料3D打印方式原理及技术要点，了解了我国聚合物3D打印机向超大型高温型发展的动态以及3D打印丝材转向使用粒料节约材料成本，兼容多种高性能3D打印材料，让聚合物3D打印更好地为国民经济发展增添新动能。
新材料 2025年03月10日
超材料技术及其应用展望

超材料技术及其应用展望

摘要：超材料是一类利用人工结构作为功能单元构筑的新型材料，可实现自然材料无法获得的新性能，得到了世界各国的高度重视，被美国国防部列为六大颠覆性技术之一。本文从工程应用出发对超材料技术的形成和发展做了简单评述，总结了过去一些年超材料在几个典型领域，如隐身、电子元器件及机械减震系统中取得的若干重要突破，预测了可能导致颠覆性技术的几个方向，如超材料透镜技术、超材料全光调控技术，以及超材料与常规材料的融合等，并对超材料技术未来发展的难点和战略思路提出了建议。
新材料 2024年03月27日
用于新型冠状病毒检测的纳米材料及生物传感技术

用于新型冠状病毒检测的纳米材料及生物传感技术

摘 要: 新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)疫情大流行引起全球对此重大突发公共卫生事件 的高度关注。新型冠状病毒(SARS-CoV-2)经过多次突变, 出现传染速度加快、免疫逃逸、隐匿性传播等特性, 令防 控形势至今仍异常严峻。对患者的早发现、早隔离仍然是目前最有效的防控措施。
新材料 2024年01月08日
基于狄拉克半金属的可调谐四频段太赫兹超材料吸波器

基于狄拉克半金属的可调谐四频段太赫兹超材料吸波器

摘要：设计了一种基于三维狄拉克半金属（DSM）动态可调谐的四频段太赫兹超材料窄带完美吸波器，在3.4695、4.3829、4.5790、4.9885 THz 频率处实现4 个吸收率接近100% 的谐振峰。对谐振频率处的电磁场分布进行了数值研究，并结合阻抗匹配原理，定性地解释了吸收体完美吸收的物理机制。研究了单元结构尺寸和DSM 费米能级对吸波特性的影响规律，证明了谐振峰频率和吸收率均具有良好的可调性。进一步地，当吸波器的工作环境折射率由1.00 增加至1.16时，谐振频率红移且折射率响应灵敏度高达721.8 GHz·RIU−1。在法向入射下，表现出与极化无关的吸收特性。本研究为THz 吸波器及相关DSM 器件研制提供参考，同时在多波段光电探测、生物传感和光学滤波等领域中具有很大的应用潜力。
新材料 2025年09月08日
金属材料表面纳米化研究与进展

金属材料表面纳米化研究与进展

摘要：大多数金属材料的失效都是从其表面开始的，进而影响整个材料的整体性能。研究表明，在金属材料表面制备纳米晶，实现表面纳米化，可以提升材料的表面性能，延长其使用寿命。金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化，材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层，分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层，这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。根据国内外表面纳米化的研究成果，首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3 种金属表面纳米化方法进行了简要概述，阐述了各自优缺点，总结了表面自纳米化技术的优势，在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用，提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系，对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳；阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势，主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术，对未来的研究工作进行了展望，并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等现有的一些表面处理技术相结合，取代高成本的制造技术，制备出价格低廉、性能更加优异的复相表层。
新材料 2024年11月14日
高熵陶瓷薄膜晶体结构、制备及其功能特性研究进展

高熵陶瓷薄膜晶体结构、制备及其功能特性研究进展

摘要：高熵陶瓷薄膜是在高熵合金薄膜中掺入C、N、O等非金属元素形成的碳化物、氮化物、氧化物等性能更优异的薄膜材料。由于高熵陶瓷薄膜具有组分可调节空间大、熵效应独特及材料性能可调控等优点，因此高熵陶瓷薄膜无论是作为结构材料还是功能材料，都有望成为综合多种优异性能的薄膜材料。首先介绍了含有C、N、O等不同非金属元素的高熵陶瓷薄膜的晶体结构，并研究了改变晶体结构的影响因素。除了掺入薄膜中的C、N、O等非金属元素含量会对薄膜的晶体结构产生显著影响外，制备工艺中的工艺参数也会对高熵陶瓷薄膜的晶体结构产生影响。例如，随着基底温度的升高，高熵氮化物薄膜会由非晶结构转变为简单的FCC 固溶体结构。另外，基底偏压虽不能直接影响高熵陶瓷薄膜的晶体结构，但对薄膜的择优取向有着显著影响。综述了制备高熵陶瓷薄膜常用的技术，包括磁控溅射技术、脉冲激光沉积技术、真空电弧沉积等。综述了目前国内外研究者对高熵陶瓷薄膜的功能特性的研究进展，包括抗辐照性、扩散阻挡性、电催化性、磁学性、生物相容性等。最后总结了高熵陶瓷薄膜的应用，并指出了目前研究的不足，以及高熵陶瓷薄膜未来的研究方向。
新材料 2024年07月04日