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自修复3D打印聚合物材料及其应用

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
负混合焓合金化推动高强韧合金发展

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
光响应多功能自修复涂层的研究进展

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
聚乙二醇基相变材料的概述：制备方法和应用

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
高效吸油石墨烯气凝胶的制备及其吸附性能

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
智能电磁屏蔽材料的制备及应用

智能电磁屏蔽材料的制备及应用

摘要：电磁屏蔽材料可以保护人体免受电磁波危害，保证电子设备正常工作。传统电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能受到其固定的结构、尺寸限制，难以根据外部环境变化进行动态调控，开发智能电磁屏蔽材料是解决这一问题的手段之一。智能电磁屏蔽材料可以对外界不同的刺激进行响应，从而改变自身屏蔽性能，进而更好地适应不同的使用环境。本文针对智能电磁屏蔽材料的研究工作进行综述，首先简要阐述了智能电磁屏蔽机制，包括应力响应机制、温度响应机制、湿度响应机制、化学刺激响应机制和其他响应机制（电响应机制、交叉角响应机制），其次总结分析了不同智能电磁屏蔽材料的制备方法和应用性能，最后就智能电磁屏蔽材料在响应时间、响应灵敏度、响应机制和屏蔽效能等方面的发展进行了展望。
新材料 2026年09月15日
高熵陶瓷薄膜晶体结构、制备及其功能特性研究进展

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
机器学习在材料识别中的应用

机器学习在材料识别中的应用

摘要：科学技术的飞速迭代推动着材料科学向高精度、高效率方向迈进，传统材料识别方法日益显现其局限性。这类依赖人工经验的传统检测方式不仅耗时费力、主观性强，还难以应对微观结构复杂、多组分混合的新型材料，更无法满足大规模工业检测的即时性需求。在此背景下，机器学习凭借其强大的数据处理与特征提取能力脱颖而出，成为材料识别领域的核心发展方向，正深刻变革材料研发与应用的流程，广泛应用于具体材料的识别、性能和缺陷的预测以及新材料的发现。然而，机器学习也面临诸多的问题和挑战：在数据层面，高质量标注数据稀缺且获取成本高，不同实验条件导致的数据异质性进一步加剧了模型训练难度；在性能层面，复杂深度学习模型的推理速度难以满足工业现场的即时检测需求，而传统模型在高维数据处理中易出现精度瓶颈；在解释性层面，多数模型的“黑盒特性”与材料科学对机理分析的需求存在矛盾，限制了其在关键领域的深度应用；此外，模型泛化能力不足、极端环境下的适应性差等问题也亟待解决。本文系统阐述了机器学习的分类、部分的应用场景以及研究进展，对比了各种机器学习方法的优势与缺点，分析了机器学习现在面临的一些问题和挑战，并展望了未来一段时间可能的发展方向和研究热点。
新材料 2026年08月18日
人工智能在合成生物学的应用

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
多元成分的融合：软磁高炳合金的结构调控与磁特性研究

多元成分的融合：软磁高炳合金的结构调控与磁特性研究

摘要：软磁材料是实现电子元器件上游配套关键产业技术突破的重要能源材料之一。高性能软磁材料的开发和研究对于节能、降耗和中国制造2025”实施等具有重要意义。高摘合金由于Fe、Co和Ni等磁性元素掺杂具有大的磁特性调节范围，因此高摘合金有望成为性能优异的软磁材料。着重综述了影响高摘合金磁性能的关键因素，强调了高软磁合金磁特性对化学成分、制备工艺参数和相结构非常敏感，同时明确了热处理是改善高熵合金微观组织，优化其磁性能的主要手段。此外，基于理论模拟方法从原子尺度阐释了影响高熵软磁合金磁特性的内在机制，进一步厘清了高摘软磁合金磁性与磁畴间的依赖关系。最后凝练了目前部分高摘软磁合金发展存在的科学问题，并简要概括了未来高熵软磁合金发展需要关注的方向。
新材料 2025年03月11日