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功能玻璃关键材料体系发展战略研究

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。
新材料 2024年08月05日
纳米材料表面化学作用之电子结构原理

纳米材料表面化学作用之电子结构原理

摘要：在电子结构层面揭示纳米材料表面化学作用的物理与化学机制、共性规律与普适原理是纳米材料相关领域基础研究的科学目标，然而由于缺乏成熟的研究策略和系统性理论认知框架，相关概念与原理体系长期不完善，导致纳米化学领域的理论认识远落后于实验探索。本文基于作者近年研究成果，介绍基于表面价轨道竞争重构机制的纳米材料表面化学作用在电子结构层面的概念与理论认知体系；基于表面化学吸附电子态与纳米材料能带态间的竞争作用与相互影响模型，对纳米材料表面化学领域中的一些基本共性科学问题给出自洽解答。其一，阐明了纳米材料表面活性与稳定性的对立统一辩证关系的物理根源在于波函数的归一化原理。其二，揭示出尺寸减小普遍增强纳米材料表面化学活性的物理根源有两种机制：一是削弱对表面价原子轨道的束缚强度，二是放大缺陷等其他结构参数的影响效果。其三、建立纳米尺度协同化学吸附（NCC）模型，揭示出配体覆盖度调控纳米材料能带电子态及物理与化学性质的电子结构层面机制与共性规律。其四、揭示纳米材料尺寸（r）、比表面积（S/V）、表面配体及覆盖度（θ）在纳米表面化学作用中电子结构状态变化角度发挥作用的物理意义。
新材料 2024年12月13日
高熵合金耐腐蚀性能研究进展

高熵合金耐腐蚀性能研究进展

摘要：传统合金已难以满足越发苟刻的服役环境要求，而高合金具有高强度、高硬度、高韧性和优异的耐蚀性等独特性能，应用前景广阔。简述了高熵合金的历史沿革，综述了高熵合金腐蚀行为研究现状，探讨了合金成分、微观结构、热处理与工况环境等主要因素对高合金腐蚀行为的影响，归纳了高合金在石油天然气钻采、石油炼化以及放射性工业领域的应用现状。高合金作为一种新型材料，其材料特性和功能特性较传统合金具有先进性；设计、制备过程中，通过调控合金元素成分、比例及制备、处理方法，均能影响合金性能，其中合金元素是影响合金耐蚀性能的主要因素（影响合金的相结构、微观结构）。尽管日前高熵合金按需设计和处理已经成为高熵合金发展的主流方向，且在试验阶段已展现出卓越的应用价值，但缺乏在实际工况环境中的应用。最后，从高熵合金的设计方法、制备工艺等方面对高炳合金腐蚀与防护等实际应用问题等进行了展望，以期为高熵合金在含苛刻腐蚀介质环境中的安全应用提供新思路。
新材料 2025年04月28日
高质量石墨烯片的膨胀剥离法制备及测试

高质量石墨烯片的膨胀剥离法制备及测试

摘要：石墨烯具有诸多优异的理化性能，其功能产品正逐步从理论研究走向产业应用，但如何高质量、低成本的批量化制备仍是限制石墨烯产品规模化推广的关键。本文提出了一种基于膨胀剥离过程的石墨烯制备方法，该方法先将天然石墨在常温常压下自行膨胀以减弱层间范德华力，再对膨胀后的石墨进行液相剥离即得到石墨烯片。与已有报道相比，该方法省去了石墨膨胀需要高温加热或微波辐照这一必要条件，且对不同规格天然石墨均适用，具有显著的成本优势。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜、Ｘ射线光电子能谱仪、Ｒａｍａｎ 光谱仪对石墨烯的形貌、成分和晶体质量进行了表征分析，制备的石墨烯片60%以上厚度在５ 层以下，具有较高晶体质量，不含硫，含氧量极低。再将石墨烯片通过旋转涂覆制成透明导电膜，测得85.2%透光度条件下方块电阻低至118Ω/ｓｑ，进一步证实该方法能够高质量、低成本制备石墨烯。
新材料 2026年06月12日
从生物矿化到碳矿化：仿生材料制备新策略

从生物矿化到碳矿化：仿生材料制备新策略

摘要：自然界历经数十亿年的自然选择，孕育出具备精妙微观结构、优异力学性能与独特功能特性的生物材料，其温和的制备过程和极高的资源利用效率，为人造材料的发展提供了重要借鉴。然而，当前关于仿生材料的研究存在性能与能耗之间的矛盾，呈现出“性能优先”与“工艺滞后”的失衡局面。而碳矿化材料作为一种将气态CO2 矿化转化为固态碳酸钙的新型无机非金属复合材料，具有反应条件温和、高强高耐久、组成结构可调控等优势，又称为可设计的人造石材，即Engineered LimeStone(ELS)，成为仿生材料绿色制备的理想载体。本文总结了仿生材料制备的最新研究进展，综合分析了性能、能耗、效率等指标，并对仿生材料的未来发展趋势进行展望，提出了基于碳矿化体系的仿生材料制备策略。
新材料 2026年07月16日
1kA 级高温超导电流引线的结构优化设计及制备研究

1kA 级高温超导电流引线的结构优化设计及制备研究

摘要: 为解决中小型1 kA 级高温超导电流引线在高通流条件下自场衰减严重、利用率低的问题, 在理论分析、数值仿真及实验验证基础上, 对传统堆叠密排式结构进行了结构优化设计。首先, 采用一维解析模型和COMSOL 有限元仿真对换热器段的热传导性能进行系统分析, 确定最优长度截面比; 其次, 提出10×2 阵列式分散排布结构设计, 基于FR-4 材料构建外支撑骨架, 完成高温超导段样品制备; 最后, 在77 K 液氮环境下对优化结构和传统结构进行通流测试, 结果表明优化结构的自激发场强度较传统堆叠密排式降低60.8%, 对应临界电流保持率由55%提升至80%(其中“临界电流保持率”指在运行磁场下超导带材保持的临界电流与无磁场下临界电流的比值); 同时, 该设计兼顾引线的紧凑体积(Φ44 mm×362 mm)、高效散热及易维护性, 展现出优异的电输运稳定性和高可靠性, 具有广泛应用前景。
新材料 2026年08月10日
新型石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究进展

新型石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究进展

摘要: 介绍了石墨烯复合材料的防腐蚀原理,总结了国内外石墨烯和氧化石墨烯防护膜在金属防腐蚀领域的研究现状及存在的问题。简要介绍了改性石墨烯复合涂层的制备工艺及其效果。从无机纳米氧化物/石墨烯复合材料、聚苯胺/石墨烯复合材料、聚氨酯/石墨烯复合材料和硅烷/石墨烯复合材料等四方面综述了改性石墨烯复合材料在金属防护中的应用,指出目前我国石墨烯复合材料存在的主要问题,并对石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究方向进行了展望。
新材料 2025年08月04日
高温金属结构材料单晶制备及其研究进展

高温金属结构材料单晶制备及其研究进展

摘要：高温金属结构材料具有极其突出的高温力学性能、抗氧化能力等，被广泛用于航空航天、武器装备、核电装备等重要领域。其单晶不存在晶界破坏，具有韧-脆转变温度低、高温结构性能稳定等优点，使用温度比相同成分的传统柱状晶提高50~100℃，安全服役寿命得以显著提高，因而高温金属结构材料单晶的制备、取向及其性能已经成为当前高温结构材料领域研究的热点。该综述简要回顾了高温金属结构材料单晶发展历程，重点且系统论述了近年来国内外最新研究进展，分别介绍了气相沉积法、电子束悬浮区域熔炼法、光束悬浮区域熔炼法、等离子弧熔炼法、增材制造技术等制备工艺、原理、优缺点及最新研究现状，总结了不同制备工艺对高温金属结构材料单晶组织、性能的影响及其作用规律，并展望了未来的研究趋势以及应用前景，以期对高温金属结构材料的优化和发展提供借鉴意义。
新材料 2024年05月31日
高密度超长碳纳米管的可控制备：进展与展望

高密度超长碳纳米管的可控制备：进展与展望

摘要： 碳纳米管因其优异的力学、电学、热学和光学性能，在碳基集成电路、超强超韧纤维、机械储能、柔性可穿戴设备等众多尖端领域拥有广阔的应用前景。碳纳米管的单体结构和微观形貌（如长度、取向度、缺陷浓度、洁净程度等） 对其基础物理性质有显著的影响。在各类碳纳米管中，只有具有宏观长度、低缺陷浓度和高取向度的超长碳纳米管才能充分体现和发挥其本征的性能优势并满足很多尖端领域对其结构和性能的严格要求。实现超长碳纳米管实际应用的关键在于实现其大规模制备，然而其目前的产率远远无法满足应用需求，因而其在高密度、高产率制备方面依然面临很多挑战。深入讨论了超长碳纳米管的生长机理，分析了超长碳纳米管产率低的原因，系统总结了高密度超长碳纳米管的制备方法，并介绍了目前在超长碳纳米管实际应用方面的最新进展。另外，还总结了超长碳纳米管制备领域所面临的科学和技术挑战，并对未来的发展方向进行了深入的讨论。
新材料 2024年10月29日
石墨烯层间原位生长碳纳米管薄膜制备及其导热性能研究

石墨烯层间原位生长碳纳米管薄膜制备及其导热性能研究

摘要:随着电子器件的集成化程度越来越高, 对热管理材料的导热性能提出了更高要求。石墨烯具有很高的面内导热系数, 由石墨烯微片堆叠而成的石墨烯薄膜面内方向具有较高导热性能, 但是其厚度方向导热性能较低。碳纳米管与石墨烯有相同的元素组成和相似的晶体结构, 碳纳米管轴向热导率很高。本文通过将氧化铝颗粒、催化剂二茂铁和碳源PMMA 同时引入氧化石墨烯薄膜层间,在氧化石墨烯薄膜热还原的同时, 原位生长碳纳米管,形成含氧化铝颗粒、一维碳纳米管和二维石墨烯三种材料和多维结构石墨烯复合薄膜。其中, 二维石墨烯片提供高的面内导热性能, 沿石墨烯膜厚度(层间) 生长的一维碳纳米管提供较高的厚度方向导热性能; 氧化铝颗粒作为高导热填料, 填充石墨烯薄膜的层间间隙,连通石墨烯片导热通道; 同时,氧化铝颗粒作为碳纳米管高效原位生长的衬底,显著提高碳纳米管的生长效率, 提高碳纳米管含量, 显著提高石墨烯膜的导热性能。研究结果表明, 厚度为50μm的还原氧化石墨烯复合薄膜的面内导热系数达1006±32W/mk、厚度方向导热系数达7.30±0.16W/mk。
新材料 2025年11月19日