双层范德华磁性材料的理论研究进展

摘要:二维范德华磁性材料因其独特的物理特性已成为下一代自旋电子器件的重要候选材料, 尤其在双层磁性材料中, 多样化的堆叠构型诱导出可调控的磁序和丰富的量子现象. 基于第一性原理计算, 研究人员能够系统预测和设计新型磁性堆叠结构. 随着人工智能的快速发展, 高通量计算与深度学习为双层磁性材料的探索开辟了新途径.本文首先讨论了层间滑移与转角对磁序和物态的调控机制, 分析了层间耦合在磁电耦合、非共线自旋态及磁斯格明子形成中的关键作用. 随后, 介绍了高通量计算与深度学习在加速磁性材料堆叠设计中的关键应用. 最后, 对该领域面临的挑战进行了展望, 并提出了未来可能的发展方向.

紫外光固化抗菌涂料的研究进展

摘要:涂料常用作为保护材料,但由于不同使用环境的影响,微生物沉积不可避免,易导致涂层磨损甚至破坏,因此抗菌涂料在保护基材和减少材料浪费中起着关键作用。本文简要介绍了涂料和紫外光固化技术,回顾了抗菌涂料的优势与不足。根据抗菌剂在光固化涂料中的引入方式,涂料可分为结构型和共混型两类。文章详细讨论了近年来常用的抗菌成分、合成与改性方法及其抗菌效果,并分析了涂层的其他性能(如耐磨性、抗氧化性、防污性)及潜在应用场景。本综述为理解抗菌紫外光固化涂料提供了全面视角,并为涂层合成及性能提升提供了参考,展望了其未来应用前景。

质谱流式技术用功能微纳米材料研究进展

摘要: 质谱流式技术(mass cytometry,MC)是一种新兴的生物分析技术,该技术通过质谱流式细胞仪(CyTOF) 中电感耦合等离子体飞行时间质谱(ICP-TOF-MS) 分析仪进行检测,其中作为质量标签的功能微纳米材料可同时标记、测量多达50 种生物标志物,因此该技术能够在单细胞水平识别、量化细胞系统的各种参数。随着新材料技术的发展,通过CyTOF 获得的信息范围不断增加,而其中典型的功能微纳米材料主要包括金属螯合聚合物(metal chelating polymers,MCP)、金属纳米颗粒( metalnanoparticles,MNP)和聚合物微球等。介绍、总结了这几种功能微纳米材料作为质量标签试剂的主要性能、特点和研究现状,并对其未来的发展方向做了简单评述,以助力质谱流式技术的发展。

国产LTCC材料微波基板特性分析

摘要:为了探究国产低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC)材料的工程应用前景,促进LTCC材料国产化进程,文中从工程应用的角度出发,使用国产LTCC材料制作了微波基板并进行了相应的测试和研究。研究内容主要包括国产LTCC材料的匹配性能以及基于国产LTCC材料的微波基板的性能和可靠性。研究结果表明,国产LTCC材料的匹配性能满足要求,基于国产LTCC材料研制的微波基板的性能和可靠性与基于进口LTCC材料研制的微波基板相当,满足X波段T/R组件技术要求。

人工智能在先进材料研发中的应用

摘要:综述了人工智能(artificial intelligence,AI)在材料成分与结构设计、性能预测、合成优化及工业实践中推动材料研发从经验试错向智能设计范式转型的前沿进展。通过融合数据驱动方法、物理嵌入建模与自主实验系统,AI 实现了跨尺度性能高精度预测、极端性能材料的逆向设计、合成工艺智能优化及缺陷无损检测等,显著缩短了研发周期并突破了传统试错研发周期长、实验成本高且难以系统逼近材料性能极限等瓶颈。归纳了AI 在稳定晶体高效筛选、辐射制冷材料定向开发等典型案例中的利用晶体图神经网络高效筛选大量稳定化合物,以及通过深度生成模型实现性能创纪录的辐射制冷材料逆向设计等突破,阐述了少样本学习、迁移学习及物理机理融合等技术对数据稀缺和多尺度建模等挑战的应对方案。未来,AI 将推进材料研发向数据驱动、自主决策和智能迭代的高阶范式加速跃迁。

自修复超疏水涂层制备研究进展

摘要:在过去的二十年中,超疏水涂层在不同领域中的应用取得了巨大进步,但仍然存在机械稳定性差、容易受到外界影响导致超疏水性丧失等问题,阻碍了超疏水涂层的实际应用。因此,为了延长超疏水涂层的使用寿命,赋予其自修复特性具有重要的实践和应用意义。从超疏水涂层的理论基础和应用实践的角度出发,简要介绍了超疏水涂层的背景和关键概念。详细介绍了常见的自修复超疏水涂层的自修复机制,根据修复原理的不同,分为外源性自修复和本征自修复。根据超疏水涂层的不同失效形式,包括低表面能丧失、涂层结构破坏及低表面能和涂层结构同时被破坏的情况,讨论了针对不同失效形式的自修复超疏水涂层的修复策略。从实际应用的角度出发,重点讨论了生态环保、可持续发展和自主响应的自修复超疏水涂层设计策略。总结了自修复超疏水涂层在防冰除冰、油水分离和防腐蚀方面的应用,着重总结了关键的实验研究和主要发现,并详细描述了自修复超疏水材料和自修复机制等。最后简要总结了当前自修复超疏水涂层所面临的挑战和未来的研究方向。

微纳尺度固体超滑研究进展

摘要: 超润滑,指摩擦阻力极低的状态,是润滑技术发展追求的终极目标. 超滑能够大幅度减小甚至消除滑动界面的摩擦磨损、抑制摩擦能量耗散,有效延长运动部件的可靠性和服役寿命,具有重要的基础研究和工程应用价值.鉴于微纳尺度固体超滑是实现宏观工程超滑的基础,是可能解决现代制造业超精密、微型化发展面临严重摩擦磨损瓶颈问题的有效途径,因此有必要对学术界目前实现微纳尺度固体超滑的原理和典型方法进行探讨,深化认识固体超滑的实现策略,提高摩擦学研究服务现代文明的支撑能力. 从早期的生活生产经验总结,到近代的机械啮合理论、黏着学说乃至当代原子分子水平摩擦理论,人们对摩擦和润滑的认识不断提高,但都不曾回避“摩擦总是伴随着动能/机械能消耗”的观点,即摩擦是界面滑动发生能量耗散的力学体现,滑动势垒的存在是滑动产生摩擦阻力的本征原因. 因此,本文中将围绕如何降低滑动势垒、减小摩擦耗散的思辨理念,介绍当前固体超滑研究的发展和现状,着重探讨实现微纳尺度超滑的一般策略,简要综述学术界目前典型固体超润滑的原理和方法等. 首先,介绍了结构超滑的提出、发展及其应用;其次,探讨了连续滑动超低摩擦行为的基础原理及应用等;此外,阐述了近年来提出的压力诱导超滑的理念,着重从现象发现、基本原理、试验观测方法及其可能的基础和应用价值等方面,介绍了压力诱导超滑的研究进展. 最后,从基础研究和应用技术开发方面提出了超滑研究可能需要加强的几方面内容.以期通过当前综述,丰富学术界对超润滑的基本问题、科学意义及其应用价值的认识,阐明固体超滑的微观机理、实现策略,指出固体超滑面临的挑战及发展方向,助力固体超润滑从基础研究向工程应用迈进.

硼化钛基保护性涂层研究进展

摘要:为满足高切削速度和进给率的需求,除了需要具有高硬度的基体材料外,还需要优异的涂层材料提供保护。近年来,现代工业对材料的性能要求日益严苛,传统保护性涂层逐渐达到极限,纳米多层涂层和纳米复合涂层均可在一定程度上弥补单层涂层在硬度、耐蚀性和耐磨损等方面的性能缺陷,因而在保护性涂层领域受到广泛关注。本文综述了近几年来硼化钛基硬质涂层的研究进展,掺杂后的硼化钛基涂层各性能均有不同程度的提升。与单层涂层相比,纳米多层及复合涂层具有更优异的性能,故最后对其未来研究进行了展望。

多孔材料吸附分离氟代烃的研究进展

摘要:【目的】为了突破限制我国半导体产业发展的电子特种气体(特气)的高效、低成本生产等关键“卡脖子”问题,开展多孔材料吸附分离氟代烃的研究,实现关键氟代烃体系的提纯。【研究现状】总结通过活性炭、碳分子筛、金属有机框架等多孔材料对CF4、C2F6、C3F8等氟代烃体系进行吸附分离的最新研究进展;多孔材料吸附分离具有操作简单、条件温和、对痕量杂质去除效率高等优点,能够满足氟代烃电子特气的现有纯度要求,多孔材料吸附分离法可以在较低能耗的情况下获得高纯度的氟代烃。【结论与展望】 多孔材料在单组分的吸附量和混合气体的选择性2项关键参数上能够取得良好的效果;理论计算为寻找合适的多孔材料吸附剂提供指导,理论计算的工作重点集中于CF4分离体系,缺少针对双碳或多碳氟代烃分离体系的研究;虽然有一些国内外学者尝试将多孔材料用于氟代烃电子特气的工业化生产,但还处于比较初级的阶段;后续研究须加强与理论计算的结合,实现多孔材料的理性设计与选择,同时应逐渐偏向于工业生产背景,实现多孔材料吸附分离氟代烃的工业应用。

NiTi基形状记忆合金梯度结构设计与超弹性调控的研究进展

摘要:形状记忆合金应力驱动超弹性的循环稳定性是影响弹热制冷效率与稳定性的关键问题。采用梯度结构设计策略调控超弹合金的相变滞后是实现高效、稳定弹热制冷的有效途径。近期研究进展表明,通过引入合适的梯度结构,可以调控超弹合金的滞后损耗,进而提升材料制冷性能系数。综述了NiTi 基合金晶粒尺寸梯度结构、化学梯度结构设计的最新进展,分析了梯度结构层的特征、梯度结构与合金超弹性的关联关系,并对两类梯度结构设计策略潜在的应用进行了展望。