采用磁等离子发动机实现超高温石墨化工艺

摘要：针对市场对高性能碳基新材料的迫切需求，尤其是第四代半导体基材、锂离子电池负极材料、复合材料等对超高密度、超高纯度炭材料的需求，开展中间相炭微球超高温石墨化处理工艺及装备研究。基于深空探测领域应用的磁等离子体动力发动机技术，开展了基于强磁高密度超高温等离子体电磁场耦合加速及调控、大功率分时分级电源启动控制、真空超高温高效率中间相炭微球石墨化工艺制造、高效能稳定连续运作标准化研究。应用磁等离子体动力发动机进行MCMB超高温石墨化处理试验表明：应用超高温等离子体技术进行石墨化处理，可获得石墨化程度较高、微观结构特性优异的碳素材料。基于深空探测领域应用的磁等离子体动力发动机技术，真空下可迅速达到3000℃的高温，十分钟内便可实现毫米级中间相炭微球的高质量石墨化，此种应用在国内尚属首例。实现了中间相炭微球石墨化过程所需的超高温度、高效率和工业智能化控制，制备出具备超高密度、超高纯度的材料，对提升我国新材料工艺制造装备的整体技术水平有重大实际意义。

新材料 2026年01月27日 1 点赞 0 评论 243 浏览

低维度及低密度多主元合金

摘要: 主要介绍了低维度、低密度多主元合金的研究进展与发展前景。多主元合金通常包括中熵合金和高熵合金。高熵合金通过“熵调控”设计理念，克服了传统合金材料在强度与韧性上的限制，展现出优异的力学性能。然而，密度大和成本高的缺点限制了其广泛应用。为解决这些问题，研究者们开发了低维度中、高熵合金材料和低密度高熵合金( 即轻质高熵合金)。详细介绍了低维度中、高熵合金和低密度高熵合金的制备方法、性能特点和发展前景。一维多主元合金，即中、高熵合金纤维，主要通过热拉拔、冷拉拔和玻璃包覆法制备，在室温和低温条件下均表现出优异的力学性能，在高熵合金纤维柔性材料和复合材料等领域中应用前景广阔; 二维高熵合金，即高熵薄膜，可通过物理气相沉积等技术制备，表现出超高的硬度和良好的高温稳定性，在航空航天、能源等极端条件下的应用潜力巨大; 低密度高熵合金，即轻质高熵合金，不仅具有高熵合金高强度、耐腐蚀和耐高温的特性，还具有密度低的优点，在航空航天等极端环境领域将发挥重要作用。

新材料 2026年03月20日 1 点赞 0 评论 145 浏览

金属材料表面纳米化研究与进展

摘要：大多数金属材料的失效都是从其表面开始的，进而影响整个材料的整体性能。研究表明，在金属材料表面制备纳米晶，实现表面纳米化，可以提升材料的表面性能，延长其使用寿命。金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化，材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层，分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层，这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。根据国内外表面纳米化的研究成果，首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3 种金属表面纳米化方法进行了简要概述，阐述了各自优缺点，总结了表面自纳米化技术的优势，在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用，提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系，对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳；阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势，主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术，对未来的研究工作进行了展望，并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等现有的一些表面处理技术相结合，取代高成本的制造技术，制备出价格低廉、性能更加优异的复相表层。

新材料 2024年11月14日 1 点赞 0 评论 383 浏览

自修复3D打印聚合物材料及其应用

摘要：随着光固化3D打印技术的迅猛发展和日益成熟，市场对光敏树脂的需求日趋多样化和精细化，推动了多功能光敏树脂的研发，其目的是为了拓宽光敏树脂的应用范围，尤其是在高性能和智能材料方面。自修复3D打印聚合物材料作为一个新型研究方向，近年来更是受到了研究人员的广泛关注。本文综述了最新的基于氢键、二硫键、配位建、主客体相互作用等本征型和基于微胶囊型、中空纤维型等外援型自修复聚合物材料的研究进展，探讨了外援型和本征型的不同修复机理，重点分析了不同自修复聚合物材料在3D打印领域的应用研究。目前，自修复3D打印聚合物材料主要集中在本征型自修复材料的研究上，对于需要3D打印的硬质固体聚合物自修复材料，仍需依赖外援型自修复方法，主要为微胶囊型自修复和微脉管型自修复。

新材料 2026年02月27日 1 点赞 0 评论 131 浏览

负混合焓合金化推动高强韧合金发展

摘要：金属材料强度与塑性的协同提升始终是材料科学领域的核心挑战。由于材料的强度和塑性受位错可动性制约，2 者通常难以协同兼顾，多主元合金(高熵合金)的出现为走出这一困境提供了新思路。相对于常规的固溶强化合金，多主元合金具有更大的晶格畸变，位错运动需要克服更高和更频繁的能量起伏，耗费更大的能量，合金流变应力随应变增加而增加，使得一些合金获得了较大加工硬化能力和强塑性协同提升。然而，该领域至少存在2个关键科学问题需要深入研究：(1) 多主元合金是完全理想的随机混合结构吗？是否需要规范其局域乃至多级微观结构来实现优异性能？(2) 如何规范和调控多主元合金微观结构？本文从规范和调控多主元合金微观结构出发，提出用负混合焓(负焓)合金化方法在原子尺度加工合金微观结构的学术思想，系统阐述利用负焓合金化方法实现合金强度与塑性协同提升，并揭示强韧化新机理。负焓合金化具有金属材料微观结构调控的3 重效应：键能与慢扩散效应、局部化学有序效应、界面和尺寸效应，其为高强韧金属材料的微观结构在原子尺度设计加工提供了新维度和新范式。

新材料 2026年04月21日 1 点赞 0 评论 159 浏览

光响应多功能自修复涂层的研究进展

摘要：金属腐蚀影响着国民经济的各个领域，对工业制造、环境保护等方面造成了严重威胁。为解决这些难题，光响应自修复涂层作为一种具有特殊功能的智能材料应运而生，它能够在光照条件下实现自我修复，从而恢复涂层的完整性和其他性能。光热自愈技术的精确性、快速响应性及众多优点表明了多种潜在的应用。本文全面概述了光响应自修复涂层的最新进展和挑战，包括自修复涂层的分类、光响应自修复的不同作用机理及在防腐、防冰、除冰和预警等领域的应用。最后，本文强调了一些尚未解决的关键挑战并讨论了该领域的未来发展方向。

新材料 2026年05月20日 1 点赞 0 评论 109 浏览

聚乙二醇基相变材料的概述：制备方法和应用

摘要：聚乙二醇（ＰＥＧ）因其具有在宽温域内可调的相变焓值、良好的生物相容性以及易于化学修饰等优点，在热能存储和温控等方面表现出广阔的应用前景。回顾了ＰＥＧ基相变材料（ＰＣＭｓ）的基本特性，同时介绍了ＰＥＧ基相变材料的多种制备方法，如物理共混、多孔材料吸附、微胶囊化、纤维法和化学改性等，这些手段有效解决了传统ＰＣＭｓ在相变过程的易泄漏、低相变焓值和热稳定性不足等问题。在应用方面，重点探讨了在建筑节能、热管理和冷链运输等领域的实际进展，分析了其在不同场景下的性能优势与局限性。最后分析了目前ＰＥＧ基相变材料仍面临的挑战，指出未来的研究方向应突破单一领域应用的局限，聚焦于优化结构设计和多功能集成的ＰＣＭｓ。

新材料 2026年06月29日 1 点赞 0 评论 92 浏览

高效吸油石墨烯气凝胶的制备及其吸附性能

摘要：石油泄露对环境的破坏严重威胁了地球的生态系统，轻质多孔的石墨烯气凝胶（GA）在回收石油方面有着广阔的应用前景，提高GA 的吸油效率是一项颇具挑战的工作。本工作通过水热法结合乙二胺化学还原制备了GA 材料，并采用内部原位生长碳纳米管的策略来进行结构优化，最后利用十八胺表面修饰进一步提升材料的吸油性能。对得到的GA材料的制备工艺、化学成分、微观形貌、物相构成、吸油特性等进行研究。结果显示：氧化石墨烯的浓度和乙二胺的用量对GA 的成型性有显著影响，经过结构优化和表面修饰的GA 吸油性能得到明显提升，制备的改性三维石墨烯具有良好的吸油能力，吸附量可达98.2 g·g-1，吸附通量为9.98×104 L·m-2·h-1。本工作的研究成果将对今后开发高性能三维石墨烯吸油材料具有良好的技术参考。

新材料 2026年07月27日 1 点赞 0 评论 53 浏览

高熵陶瓷薄膜晶体结构、制备及其功能特性研究进展

摘要：高熵陶瓷薄膜是在高熵合金薄膜中掺入C、N、O等非金属元素形成的碳化物、氮化物、氧化物等性能更优异的薄膜材料。由于高熵陶瓷薄膜具有组分可调节空间大、熵效应独特及材料性能可调控等优点，因此高熵陶瓷薄膜无论是作为结构材料还是功能材料，都有望成为综合多种优异性能的薄膜材料。首先介绍了含有C、N、O等不同非金属元素的高熵陶瓷薄膜的晶体结构，并研究了改变晶体结构的影响因素。除了掺入薄膜中的C、N、O等非金属元素含量会对薄膜的晶体结构产生显著影响外，制备工艺中的工艺参数也会对高熵陶瓷薄膜的晶体结构产生影响。例如，随着基底温度的升高，高熵氮化物薄膜会由非晶结构转变为简单的FCC 固溶体结构。另外，基底偏压虽不能直接影响高熵陶瓷薄膜的晶体结构，但对薄膜的择优取向有着显著影响。综述了制备高熵陶瓷薄膜常用的技术，包括磁控溅射技术、脉冲激光沉积技术、真空电弧沉积等。综述了目前国内外研究者对高熵陶瓷薄膜的功能特性的研究进展，包括抗辐照性、扩散阻挡性、电催化性、磁学性、生物相容性等。最后总结了高熵陶瓷薄膜的应用，并指出了目前研究的不足，以及高熵陶瓷薄膜未来的研究方向。

新材料 2024年07月04日 1 点赞 0 评论 333 浏览

人工智能在合成生物学的应用

摘要：生命系统极其复杂，难以精确描述和预测，这给高效设计合成生物系统提出了挑战，故在合成生物系统构建中往往须进行海量工程试错和优化。近年来，人工智能技术快速发展，其基于海量数据的持续学习能力和在未知空间的智能探索能力有效契合了当前合成生物学工程化试错平台的需求，在复杂生物特征的挖掘与生命系统的设计方面具备巨大潜力。该文回顾并总结人工智能在合成元件工程、线路工程、代谢工程及基因组工程领域的研究进展，并分析和讨论人工智能与合成生物学交叉研究在数据标准化、平台智能化、实验自动化、预测精准化方面存在的一系列挑战。人工智能和合成生物学的融合有望给“设计—构建—测试—学习”闭环的全流程带来变革，而孕育“类合成生物学家”也将反过来引起人工智能技术的飞跃。

新材料 2025年01月10日 1 点赞 0 评论 1029 浏览