激光诱导石墨烯的制备、改性与应用

摘要:激光诱导石墨烯(Laser induced graphene,LIG) 是一种新型的石墨烯制备技术,该工艺是通过高能束辐照含碳基底实现三维网络结构石墨烯的快速生成。与传统的石墨烯制备工艺相比,LIG 制备技术具有快速制备、可图案化、环境友好、微观形貌可控和成分可控等特点,因此受到了广泛的关注。本文总结了LIG近年的研究进展,包括前驱体的成分调控、光源的选择和LIG 的微结构控制。同时也探究了近年来LIG 的原位和非原位的修饰改性方法,阐述了LIG 在柔性储能电极和传感器领域的应用,并对LIG 在集能源、传感和检测一体化设备方向的发展进行展望。

高熵氧化物气凝胶的研究进展

文摘:介绍了高熵氧化物气凝胶的发展状况,对高熵氧化物气凝胶的合成方法、结构性能及其应用进行总结归纳,提出了采用理论模拟和实验结合研究高熵氧化物气凝胶的耐温机理将是重要的发展方向。

核壳式链状电磁复合吸波材料的研究进展

摘要:电磁波吸收材料不仅可以解决电磁污染、电磁干扰、电磁泄露等问题,还是有效的雷达隐身材料,因而吸引了广大研究者的热忱。核壳式链状电磁复合材料作为新型的电磁波吸收材料,表现出多重的结构优势。介电壳层与磁性内核的复合能够产生电磁损耗协同作用;高长径比的一维结构,提供了电磁波的传输路径;自组装形成的三维网络,增强了电磁波的多重反射;类天线效应有助于增加电磁波的多重散射。此外,选择恰当的介电壳层能够使核壳式链状电磁复合吸波材料兼顾抗氧化、耐腐蚀、耐高温等特性,有效提升其环境适应性。根据现阶段的研究进展,本文系统综述了核壳式链状电磁复合吸波材料的制备方法,对比分析了长径比、壳层类型、壳层厚度、壳层数量、多孔结构及壳层的晶相组成等结构因素对吸波性能的影响,阐明了核壳式链状电磁复合吸波材料的详细损耗机制,展望了核壳式链状电磁复合吸波材料的改进策略与发展方向。

增材制造技术制备金属梯度功能材料的研究进展及展望

摘要:增材制造技术因其采用“离散-堆积”原理进行逐层沉积的方法制造零件,便于实现在单个零件不同部位进行组织与性能调控,为金属梯度功能材料制备开辟了全新路径,相较于传统工艺,具有极好的应用前景,已成为当前的研究热点。从激光选区熔化增材制造、电子束增材制造、电弧增材制造、路径规划与材料织构等4个方面综述了国内外学者在金属梯度功能材料增材制造技术方面的研究成果,最新研究进展情况,对未来的研究方向和重点做了展望。

硫化纳米零价铁研究进展: 合成、性质及环境应用

摘要:纳米零价铁(nanoscale Zero-Valent Iron, nZVI)是水环境修复领域研究最广泛的材料之一, 但易团聚和氧化、电子选择性差等缺点制约了其实际应用. 对nZVI表面进行硫化制备成硫化纳米零价铁(Sulfidated nanoscale Zero-ValentIron, S-nZVI), 能够提高纳米颗粒的分散性能、增强稳定性, 提高电子选择性, 已成为目前研究热点. 本综述以“合成方法—理化性质—应用性能”为主线展开论述, 首先总结了不同的硫化方法对S-nZVI理化性质的影响, 重点阐释通过调控合成条件(硫化顺序、硫化剂种类、硫铁比等)以调节S-nZVI的微观结构和界面元素化学形态(实际S/Fe、硫分布、FeSx 形态等), 从而改变其宏观性质(亲疏水、析氢、导电性等), 最终实现对有机污染物与金属污染物的定向去除. 此外, 详细综述了S-nZVI用于去除卤代有机物、硝基苯有机物和重金属等污染物方面的研究进展, 并对未来的研究方向进行了展望.

面向未来的智能材料物质科学

摘要:智能材料自20世纪80年代以来逐渐兴起,成为材料科学的重要方向,催生了一系列重要的概念材料。近几年来,人工智能的长足进步促使人们对智能材料的内涵和外延进行深入的反思:智能的物质基础是什么?是否存在集成思考、响应、自复制等多重能力的智能物质?如何理解、设计、合成和改造智能物质?当前化学、生命、材料、信息科学等学科的高速发展为回答这些问题提供了极佳的契机。针对智能物质的系统研究,不仅将带来对智能的全新认识,还将对先进材料、合成细胞、生命起源等相关领域产生重要影响,在为科学界提供全新研究对象的同时,也将为解决国家重大需求带来变革性的突破。本文基于国家自然科学基金委员会第391期“双清论坛”,总结了智能材料的研究现状、发展趋势及机遇挑战,凝练出未来相关领域的重点研究内容和亟需解决的关键科学问题。

机器学习在膜材料领域中的应用进展

摘要:随着人工智能技术的飞速发展,机器学习作为人工智能的核心分支,已经在多个领域大放异彩。膜材料领域作为现代化学工程的基石,其性能优化和设计创新一直是研究的热点。机器学习算法能够快速筛选和评估膜材料的候选结构并预测其在不同条件下的性能表现,加快膜材料的研发进度。首先介绍了机器学习算法流程及常见的机器学习模型,然后总结归纳目前已有的膜材料公开数据集,接着总结了机器学习在膜设计与制造、膜性能预测、辅助膜筛选和优化等领域的研究成果,最后讨论了机器学习在膜材料研发中面临的挑战并展望其发展前景。

界面聚合与薄层复合膜:历史、现状与反思

摘要:两种高反应活性的单体分别溶于互不相溶的2 种溶剂中,进而在两相界面上进行的聚合反应被定义为界面聚合。广义的界面聚合可以发生在气-液、液-液和液-固两相界面上,其中油-水界面上的三甲苯酰氯/二元胺反应已发展成为一种经典且十分重要的反渗透膜和纳滤膜材料制备方法,所生产的聚酰胺薄层复合膜被广泛应用于海水淡化、化工分离、药物提纯、芯片制造以及自来水提标深度处理等众多领域,成为现代水处理与工业分离不可或缺的关键材料。近年来,有关界面聚合薄层复合膜的论文如雨后春笋般地大量涌现,体现了这一领域的蓬勃发展。我们回顾了界面聚合技术及其在薄层复合膜应用的发展历史,梳理这一过程中的重要里程碑,以期为青年学子勾勒出这一领域的发展脉络。同时,还简要总结了该领域的最新动态与前沿发展趋势,分享我们对界面聚合技术和薄层复合分离膜材料未来发展方向的见解与思考。

稀土电催化剂研究进展

摘要:稀土金属为电子结构相似、化学性质相近的17种化学元素,其中镧系元素有独特的4f电子层排列方式,具有丰富的电子能级和氧化价态,能与配体形成多种配位结构,在催化领域受到广泛关注,展现出巨大的应用潜力。本文整理了近年来稀土材料在电催化反应中的应用实例,包括水分解(Overallwatersplitting)、析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)、二氧化碳还原反应(CO2RR)和氮还原反应(NRR)。系统介绍了稀土催化剂在不同电催化体系中的设计特点,并讨论了提高和改进稀土电催化剂活性、稳定性方面的一般设计思路。最后,对稀土电催化剂的未来发展进行了总结和展望。

典型微纳制造技术在新型含能材料可控制备和表面改性中的应用研究进展

摘要:含能材料是武器装备发射、运载、毁伤和控制的主要能源,是实现国防安全战略的重要基石。为满足武器系统对高能、高效、高安全和能量输出精确可控新型含能材料的应用需求,亟需发展兼顾能量性能和安全性能的含能材料新技术,促进武器系统向信息化和智能化方向发展。微纳制造技术是当前各国争相发展的前沿制造技术,在泛半导体、新能源、新材料等领域已取得诸多重要应用。基于国内外相关研究,本文综述了以物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、原子层沉积技术、等离子体技术为典型代表的先进微纳制造技术在新型含能材料领域的最新应用研究进展。首先介绍了各种先进微纳制造技术的原理和特点,分析了微纳制造技术在精确控制新型含能材料尺寸、形态、组成和结构方面的技术优势,重点阐述了微纳制造技术在新型含能材料可控制备和表面改性等方面的应用,最后提出了典型微纳制造技术在当前新型含能材料领域应用中面临的挑战以及未来发展方向。