纳米酶：结合天然酶和人工催化的力量

摘要：纳米酶代表了一类新型人工酶和生物催化剂，打破了无机与有机生命的界限。它既有纳米材料的理化特性，也有独特的类酶催化活性。同时，这些理化特性有可能会调控催化活性，使得纳米酶跟天然酶、传统的模拟酶和化学催化剂区别开来。纳米酶有比较好的稳定性、耐高温、低温、耐酸碱、活性可调且多功能，目前受到了广泛关注，在生物医药、环境治理、绿色农业、新能源等领域展现出巨大的应用前景，并初步形成了相应的学科框架。为了更好地推动纳米酶的发展，拓展对纳米酶的认识，文章回顾了纳米酶发现，分析凝练了纳米酶的学科特点及其结构，综述了纳米酶的应用，并展望了未来的发展趋势。

新材料 2024年12月25日 1 点赞 0 评论 364 浏览

氧化铝陶瓷增韧的研究进展

摘要：作为研究最早和应用最广泛的陶瓷材料之一，氧化铝(Al2O3) 陶瓷具有高强高硬、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等许多优异特性，已在国防工业、航空航天以及生物医疗等领域得到了广泛应用。然而，固有的脆性极大地限制了Al2O3 陶瓷在众多领域中的进一步应用。增韧始终是陶瓷材料研究中的一个核心研究课题，引入增韧相材料是提高陶瓷材料韧性的主要途径。本文首先简要概述了陶瓷材料的增韧机制，随即综述了Al2O3 陶瓷增韧的最新研究现状，分析了增韧方法中存在的关键问题，展望了Al2O3 陶瓷增韧的发展方向，以期为后续Al2O3 陶瓷增韧的发展提供借鉴。

新材料 2025年08月25日 1 点赞 0 评论 144 浏览

深度学习辅助的纳米薄膜材料压痕力学性能反演与预测

摘要：准确高效地测定纳米金属薄膜的力学性能对于评价材料的服役可靠性至关重要。本文以人工智能技术与科学技术领域的交叉融合为驱动力，借助深度学习技术,利用试验和仿真中的数据信息，针对典型的包镍多壁碳纳米管增强烧结纳米银材料的纳米压痕力学性能表征问题开展研究。首先通过纳米压痕测试得到被测材料的载荷-位移曲线，并以此为基础进行有限元反演获得其幂指数型应力-应变关系。基于所提取的数据集和贝叶斯优化算法构建了人工神经网络（ANN）模型与卷积神经网络（CNN）模型，成功实现了对纳米薄膜材料压痕力学性能的高精度预测。结果表明，ANN模型计算效率较高，但因对应数据集关键参数较少所以预测效果较差；而CNN模型的预测效果良好且预测结果的决定系数为0.99，预测精度远高于ANN模型，其准确性和鲁棒性表现出巨大优势，很好地弥补了由于其效率低造成的性能短板。为测定航空工业中纳米金属薄膜的机械性能提供了一种通用方法，也为深度学习方法在预测其他材料的机械性能方面的应用提供了思路。

新材料 2025年11月27日 1 点赞 0 评论 150 浏览

氧化石墨烯复合涂层在金属腐蚀防护方面的研究进展

摘要：氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的衍生物具有优异的综合性能，在金属的防腐蚀领域中表现出了巨大的应用潜力。GO不仅具有石墨烯的二维层状结构，还含有羟基、羰基、羧基和环氧基团等官能团可作为活性位点与其他物质进行共价/非共价性功能化改性，因此GO常被用作填料来增强涂层的综合性能。本文以GO复合涂层为中心，简要地介绍了其理化性质，以当前世界金属腐蚀的情况和腐蚀类型为切入点，针对一些常用的腐蚀防护方法进行了讨论。综述了近年来国内外关于GO与有机物和无机物的复合涂层在金属腐蚀与防护领域的研究进展并对复合涂层的防腐机制进行了简述；最后，总结了目前研究工作中存在的关键科学难题与挑战，对涂层的研究方向与应用前景进行了展望。

新材料 2026年01月19日 1 点赞 0 评论 70 浏览

大尺寸非晶合金的成分设计和新制备方法研究进展

摘要： 非晶合金，又称为金属玻璃（MG），是一种新型的多功能材料，具有长程无序，短程有序的原子结构。由于不存在晶粒、晶界及位错等缺陷，非晶合金具备一系列优异的综合性能，在众多领域有着极大的应用前景，受到众多学者的广泛关注。但非晶合金的形成受到玻璃形成能力以及冷却速率的限制，使得该材料的尺寸远小于传统金属材料，极大地限制了其在工程领域的推广及应用。针对如何突破非晶合金尺寸限制的问题，研究学者们给予了充分的关注及和研究。简要介绍了非晶合金的发展历史，总结了临界尺寸≥15 mm的非晶合金成分及其制备方法，同时阐述了获得较大尺寸非晶合金的策略，包括根据经验准则、高通量制备及表征、机器学习得到高玻璃形成能力（GFA）的合金成分设计方法以及低温热塑性连接、 焊接、放电等离子烧结及3D打印的获得大尺寸非晶合金的制备技术，并对这些方法的发展提出展望。

新材料 2024年11月05日 1 点赞 0 评论 318 浏览

原子级制造的关键基础科学问题

摘要：人类的制造技术逐步向原子级推进,原子作为化学反应中的最小粒子,虽然它可以分成更小的原子核、电子等,但是从制造的角度看,原子级制造可以说是人类制造的最底层技术,也是继微纳制造之后新的制造范式,可将制造精度以及产品性能推向极致水平,代表着人类对物质世界认知和制造能力发展的新阶段,是引领未来产业变革发展的战略性技术,也是保障国家安全和推动国计民生重大装备跨代升级的重要前沿方向。本文基于第330期双清论坛总结了原子级制造的研究现状、发展趋势及机遇挑战,凝练出未来5~10年原子级制造的焦点问题和亟需解决的关键科学问题,探讨了相关领域的前沿发展方向和科学基金资助战略。

新材料 2026年02月17日 1 点赞 0 评论 44 浏览

热学超材料智能设计方法研究进展

摘要: 超材料是一类人工设计的结构材料，因其具有自然材料不具备的超常属性而备受关注。作为超材料的重要分支，热学超材料通过灵活调控热流可实现一系列超常热功能，如热隐身、热集中和热旋转等，在航空航天、能源和电子等领域具有重要的应用价值。本研究首先介绍了基于变换热学、散射抵消和拓扑优化的热学超材料传统设计方法，讨论了传统设计方法存在的设计效率低、灵活性差和计算成本高等局限。随后，重点介绍了基于深度学习和智能算法的热学超材料智能设计研究进展，探讨了智能设计方法在设计效率、设计灵活性以及满足复杂设计需求等方面的独特优势。最后，介绍了几类具有超常热功能的热学超材料应用实例，并展望了热学超材料智能设计的未来研究方向。

新材料 2026年03月18日 1 点赞 0 评论 20 浏览

超疏水防/除冰材料的基础理论和制备技术研究进展

摘要：在寒冷高湿环境下，冰和霜易凝结于飞行器、轨道交通、风电叶片、输电线路等设备表面，从而降低工作效率，影响设备使用，同时造成巨大的安全隐患。因此，如何有效延迟冰霜在固体材料表面的形成以及促进结冰的去除，成为当前高性能材料领域的研究热点。传统的机械除冰、化学除冰和热力除冰方式在很大程度上存在能耗高、除冰废液多、除冰效率低等问题，而且容易破坏机械设备表面，与“绿色环保、高效节能”的可持续发展理念相悖。受自然界生物启发，研究人员开发了新型被动超疏水防冰技术，该技术具有成本低、能耗低和防冰性能优异等优点，具有良好的应用前景。针对新型超疏水型防冰材料，综述了固体表面的超疏水润湿理论进展和固体表面结冰/防冰机理；总结了超疏水防冰表面的自上而下制备方法（激光刻蚀、化学刻蚀、模板法等）和自下而上制备方法（涂层技术、磁控溅射技术、溶胶-凝胶技术和电沉积技术等）。最后，对超疏水防冰材料的局限性进行了讨论，同时对其应用前景和发展趋势进行了展望。

新材料 2024年06月24日 1 点赞 0 评论 223 浏览

功能纳米涂层的制备、性能及应用综述

摘要:功能纳米涂层一直是近年来的研究热点。以纳米尺寸为组成单位为功能纳米涂层提供了良好的体积效应和表面效应，大大优化了涂层的力学性能、耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性等。功能纳米涂层的制备技术以及性能决定了涂层的应用范围。但是目前，多数综述集中于功能纳米涂层的某种性能、某种制备方法或者某种应用，缺乏对功能纳米涂层整体性的介绍。首先，简单介绍了功能纳米涂层的概念及分类；其次，详细描述了功能纳米涂层的制备技术，包括传统的化学气相沉积、物理气相沉积和溶胶-凝胶法，最新的等离子喷涂技术以及其他的制备技术，分析总结了各种功能纳米涂层制备技术的原理、优缺点以及涂层在材料中的应用；最后，从功能纳米涂层最新和热门的应用方面进行综述，展望了功能纳米涂层的应用前景和潜力。

新材料 2024年06月24日 1 点赞 0 评论 192 浏览

高熵稀土氧化物热障涂层材料研究进展

摘要：热障涂层（Thermal barrier coating,TBC）材料在航空发动机和燃气轮机的热防护中具有保护高温合金基底免受氧化及腐蚀，并降低高温合金的工作温度的重要作用。新型热障涂层材料中存在许多高熵稀土氧化物，能够实现比单一主成分稀土氧化物更优异的热学、力学、高温相稳定性以及抗烧结、耐腐蚀等性能。但是目前对高熵稀土氧化物的研究仍然停留在初步阶段，其中稀土元素对材料性能的作用尚未完全明确，且没有形成统一标准。简要概述了热障涂层的基本结构，并重点总结了高熵锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐和铌酸盐等５种高熵稀土酸盐的晶体结构、热物理性能与力学性能。对比分析了其与相应的单一组分稀土酸盐的差异，并探讨了影响其性能优劣的多种因素。相比于单一组分稀土氧化物，高熵稀土氧化物的热导率、热膨胀系数和相稳定性均有明显改善。最后，展望了未来高熵稀土热障涂层的发展方向。

新材料 2024年11月05日 1 点赞 0 评论 586 浏览