介电弹性体驱动器: 从分子、材料到器件
摘要：介电弹性体是一类响应于外加电场而产生形变的智能高分子材料. 因为其柔顺性、快速响应性和可寻址性, 介电弹性体及其驱动器被视为一种具有广阔应用前景的人工肌肉技术. 分子设计在各个尺度影响介电弹性体的性能: 分子结构改变材料在电场下的极化能力, 聚合物网络结构设计影响材料在力电耦合过程中的变形能力, 影响器件制造的加工方式. 本文结合本课题组在该领域的研究, 从分子、材料和器件三个层次综述介电弹性体的设计原则.
二维材料及其异质结的精准构筑
摘要:二维材料因其原子级厚度和独特物理化学性质, 在半导体工业、量子计算等多个领域展现出巨大潜力. 二维材料异质结由不同种类二维材料经范德华作用组合, 其任意堆叠的特性进一步扩展了二维材料应用前景. 因此,在二维材料的产业化进程中, 二维材料及其异质结的精准构筑成为关键因素. 然而, 晶圆级、高平整度、高质量的二维材料及其异质结的制备依然面临着严峻挑战. 本文具体分析了当前二维材料制备的瓶颈和难点, 详细综述了近年来本课题组在二维材料精准构筑领域的最新研究成果, 主要包括质子辅助处理、完全自限制生长、“平整对平整”叠层转移、“由高到低”堆垛生长等创新策略, 成功实现了二维材料及其异质结的精准可控制备. 最后, 本文对未来研究方向进行了展望. 我们认为这些开创性方法的提出与实现将进一步提升石墨烯、过渡金属硫族化合物等二维材料及其异质结的先进制备水平, 拓展二维材料应用前景, 加速二维材料从实验室研发到工业大规模生产的转化进程.
石墨烯纤维的制备与应用
摘要:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式结合形成的单原子层厚度的二维纳米碳材料，具有优异的力学、电学、热学、磁学等性能，是当前研究的热点和焦点。石墨烯纤维是石墨烯纳米片层在一维受限空间的组装体，使得石墨烯在纳米尺度的优异性能遗传到宏观尺度，极大地拓展了石墨烯的应用领域。自2011 年首次制备获得石墨烯纤维以来，至今为止已经开发了以湿法纺丝为代表的多种制备方法，并且石墨烯纤维已经在能量转换、能量存储、传感响应等领域取得了一系列应用。归纳整理了石墨烯纤维的制备方法和应用，同时总结了石墨烯纤维目前存在的问题以及未来发展的展望。
铁性智能材料的研究现状和发展趋势
摘要: 铁性智能材料是具有感知温度、力、电、磁等外界环境并产生驱动效应的一类重要功能材料，主要包括形状记忆、磁致伸缩和压电3 大类材料。由于历史原因，形状记忆、磁致伸缩和压电等3类铁性智能材料却被分散在马氏体、铁磁和铁电等几个不同领域独立研究，只能借助各自领域的有限思路进行材料研发，虽取得不少成果但逐渐遭遇到原理性瓶颈。近年来，国际上出现了将3 类铁性智能材料作为一个统一体进行研究的新趋势，文章将结合现代产业和国防技术对形状记忆材料、磁致伸缩材料和压电材料的要求以及遭遇到的瓶颈问题，对铁性智能材料研究现状和发展趋势进行综述，并由此可望提供高性能铁性智能材料的物理新机制。
中国光学十大进展：超快激光与玻璃相互作用——从现象到调控
摘要：集成光子学在经典光学和量子光学中得到了广泛的应用，满足了现代光通信日益增长的要求。玻璃材料因其高度灵活、可设计的结构与光学性能在集成光子器件的研究中焕发新生。在玻璃材料领域，超快激光在玻璃内部直写的多样化功能性微纳结构受到了研究者们广泛的关注。本文简述了超快激光诱导玻璃结构调控研究进展，重点阐释了从微区复合物理场调控到材料化学调控的转变，并对未来研究提出了展望。
SiC纳米线研究进展及其应用现状
摘要: 随着SiC纳米线制备技术的日益成熟，其在场发射、光催化、电学和光学材料领域有着广阔的应用前景和发展潜力，也可作为多种结构材料增强体广泛应用于航空航天、核、制动系统等多种工业领域。综述了SiC纳米线的性能及其多种制备方法的研究现状，详细介绍了SiC纳米线作为增强材料应用于陶瓷材料、C基复合材料及SiC基复合材料中的研究进展，讨论了SiC纳米线的作用机制，并展望了其未来发展方向。
碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料研究进展
摘要: 超高温陶瓷(UHTCs) 因在高超声速飞行器热防护领域的巨大应用前景而备受关注，而脆性大、烧结成型困难是制约UHTCs广泛应用的实质问题。将碳纤维与UHTCs复合获得碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料(Cf/UHTCs)是克服这一问题的可靠方案。近10年来，我国在Cf/UHTCs工程应用方面获得了重大突破，取得了一系列具有世界先进水平的应用成果。然而，由于Cf/UHTCs制备过程复杂，服役环境苛刻(＞2000℃，＞5Ma气流冲刷) ，在结构演化、性能机理等方面仍存在一些关键科学问题亟需明确。综述了Cf/UHTCs在基体改性、氧化烧蚀机理、高温力学行为等方面的研究进展，并结合本团队的研究工作对Cf /UHTCs 的研究趋势进行了总结和展望，旨在为进一步推动Cf/UHTCs的研究和发展提供参考。
新型石墨烯基LED器件：从生长机理到器件特性
摘要：III族氮化物因具有禁带宽度大、击穿电压高、电子饱和漂移速度大、稳定性高等优异特性而广泛应用在发光二极管(LED)、激光器以及高频器件中。目前III族氮化物薄膜通常是异质外延生长在蓝宝石衬底表面，但是由于蓝宝石与III族氮化物之间存在较大的晶格失配与热失配，使得外延生长的III族氮化物内部存在较大的应力与较高的位错密度，严重影响了器件性能；与此同时，蓝宝石衬底热导率差，限制了其在大功率器件方面的应用。近年来研究发现，石墨烯作为外延生长缓冲层，能够有效解决蓝宝石衬底与外延III族氮化物薄膜之间由于晶格失配和热失配导致的高应力与高位错密度等问题，进而获得了高品质薄膜，并提升了器件的性能。本文综述了石墨烯/蓝宝石衬底上III族氮化物生长与LED器件构筑的研究现状，着重介绍了本课题组提出的一种新型外延衬底—石墨烯/蓝宝石衬底的特点，阐明了III族氮化物在该新型衬底上的生长机理，总结了其对III族氮化物质量提升的作用，并对其发展前景进行了展望。
纳米纤维素在功能纳米材料中的应用进展
摘要：纳米纤维素分为纤维素纳米纤维（CNF）、纤维素纳米晶体（CNC）、细菌纳米纤维素（BNC）。CNF主要由机械法和2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）介导氧化法制备，呈微纤丝状。CNC主要由酸水解法制备，呈棒状或针状颗粒。BNC由细菌合成，呈纳米纤维网络状。文中综述了纳米纤维素在凝胶、仿生复合材料、导电材料、电极材料、导热材料、电磁屏蔽材料、压电材料及传感器材料领域的应用现状，并对其功能纳米材料未来发展的方向进行了展望。
压致变色材料: 研究与应用进展
摘要：在设备零部件的精准组装、产品制造过程的质量监控以及性能评估等关键环节中, 界面压力的检测对于优化产品生产流程、加强质量管控和提升产品性能至关重要. 虽然基于电学信号的压力传感器件在响应速率、灵敏度和压力响应范围等方面具有显著的优势, 但其在界面压力成像上仍面临高成本、严苛的测试条件及多设备协同的复杂性等限制. 近年来, 压致变色材料因其压力成像分辨率高、成本低和易大面积制备等特点, 在界面压力检测领域引起了广泛关注. 当前, 压致变色材料已经实现了压力分布的精确可视化, 成像分辨率达到了纳米级别. 然而, 这些材料在压力传感精度、灵敏度和响应范围等方面的调控上仍面临一系列挑战. 基于此, 本文对近年来发展的压致变色材料进行综述, 从压致变色机制、构效关系和性能表现等多个角度进行分类概述, 并探讨了压致变色材料在实际应用中可能遇到的挑战, 并提出可能的解决方案. 我们期望本综述能为压致变色材料的设计、优化和应用提供有价值的参考, 推动其在高端制造业和其他领域的实际应用.
