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机器学习辅助纳米材料设计与制备

机器学习辅助纳米材料设计与制备

摘要：近年来，机器学习技术在纳米材料的结构设计、性能预测和合成优化等方面取得了显著进展，正推动该领域从传统经验驱动向数据驱动范式的转变，为纳米科学的发展带来全新的机遇。本文综述了机器学习在纳米材料设计与制备中的研究模式与最新进展，涵盖了代表性材料体系的研究案例和技术路径。全面介绍了数据获取与特征工程、监督与非监督建模、生成模型及自动化实验等核心技术，展望了未来发展的方向，包括构建标准化数据库、开发物理感知算法以及实现智能实验平台的高效协同，为纳米材料的智能化开发提供方法参考。
新材料 2026年09月16日
基于分形理论的多孔材料设计及表征研究进展

基于分形理论的多孔材料设计及表征研究进展

摘要：多孔材料内部空腔的复杂性、孔隙分布的随机性以及孔径的多尺度性对孔隙细观结构的定量表征带来困难。分形理论因其在表征复杂结构自相似性和多尺度性方面的独特优势，近年受到广泛关注。本文综述了分形理论在多孔材料领域的研究发展历程，分析了不同尺度下多孔材料单一和多重分形特征的提取与表征方法，对基于多重分形优化的先进工程材料应用案例进行了归纳，重点讨论了分形理论在多孔材料力学性能、传热性能和渗透性能表征研究中的进展，指出基于分形理论指导多孔材料优化设计及性能表征过程中，主要存在细观结构-宏观多功能特性之间的关联物理机制不明确、预测/优化模型算法效率和精度低的问题，对分形理论在多孔材料未来的研究发展和潜在的工程应用前景，如考虑跨尺度效应、多物理场耦合分析、机器学习优化策略等进行了展望。
新材料 2026年08月19日
聚离子液体功能材料的合成及应用

聚离子液体功能材料的合成及应用

摘要：聚离子液体(poly(ionic liquid)s)由离子液体单体聚合生成，兼具离子液体小分子的物理化学性质(结构多样性、可调溶解性、化学/热稳定性、导电性等)及聚合物的机械性能及可加工性，在能源器件、智能响应材料、生物医用材料等领域具有广泛的应用前景。本文主要综述了聚离子液体的合成方法及其作为功能材料在能源器件、智能响应材料及抗菌材料领域的潜在应用。
新材料 2024年05月16日
石墨炔界面: 从微观到宏观电极优化策略

石墨炔界面: 从微观到宏观电极优化策略

摘要：石墨炔是新兴的二维碳同素异形体，其独特的结构和性质已经为绿色能源、绿色化学、生物医药、智能电子等领域带来诸多原创的理念。在电化学能源领域， 石墨炔已经逐渐发展成为该领域中具有巨大发展潜力的关键材料之一，为解决电化学能源领域的诸多关键问题提供了新的思路。本文系统总结了利用石墨炔优异本征性质，解决目前电化学能源器件的瓶颈问题获得的研究进展，主要包括石墨炔抑制原子尺度的电极活性物质溶解穿梭与界面副反应、稳定纳米尺度的电极主体结构与次级结构、避免宏观尺寸的活性物质脱落和导电网络破坏等科学问题。结合研究进展进一步提出石墨炔作为电化学能源关键材料所面临的机遇和挑战。
新材料 2024年05月16日
常见结构材料低温性能研究进展

常见结构材料低温性能研究进展

摘要：随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展，对低温材料的要求越来越高，低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能，归纳不同晶体结构、合金种类、合金元素等因素对结构材料的低温强度、塑性与韧性等力学性能的影响及低温变形和强韧化机理，介绍不同种类低温结构材料在国内外重要领域的应用，提出了低温材料未来的研究展望。
新材料 2024年07月08日
纳米酶: 新一代人工酶

纳米酶: 新一代人工酶

摘要：纳米酶是中国科学家提出的新概念, 已经被纳入教科书和百科全书。汪尔康院士团队最先将纳米酶用于分析检测, 并在国际权威期刊发表长篇综述“纳米酶: 新一代人工酶”。该文不仅提升了纳米酶的国际影响力, 而且推动了纳米酶的应用研究, 使纳米酶新品种、新技术和新产品不断涌现, 形成了纳米酶新型交叉学科。在此基础上, 本文概述了纳米酶的定义、分类和催化机制, 介绍了其应用研究的最新进展, 并对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望。
新材料 2024年05月16日
超晶格结构在二维转角异质结中产生的新奇物态

超晶格结构在二维转角异质结中产生的新奇物态

摘要：二维量子材料由于其展现出的许多新奇特质而受到了普遍关注。当二维量子材料组成同质结或异质结时，晶格常数和层间旋转角度会使体系产生新的超晶格结构，从而导致一系列电子能带结构和物理性质的变化。文章首先围绕着超晶格结构所带来的晶格空间结构以及能带结构的变化展开讨论，主要介绍了由此产生的超晶格狄拉克点、莫尔激子和原子重构等新奇物性。除此之外，超晶格结构会使电子的费米速度在一组特定的旋转角度下消失，产生平带。这会导致该区域的物理性质由电子之间的相互作用能主导，从而产生显著地改变。这些由电子之间强关联现象所引起的新奇物性，成为了近些年凝聚态物理等研究领域的前沿课题之一。在这里，文章主要围绕着关联绝缘态、超导、电子晶体和轨道磁性等介绍了与电子之间强关联现象有关的内容，并在最后对超晶格结构未来的发展方向进行了展望。
新材料 2024年09月20日
全球合成生物行业发展前沿分析

全球合成生物行业发展前沿分析

摘要：合成生物学在经历早期的技术创新和初步商业化探索后，于 21 世纪的第二个十年迎来了高速发展和商业化落地。该文从市场规模、行业融资和行业发展 3 个方面对全球合成生物学行业现状进行了梳理和分析。分析显示，在市场规模上，合成生物学市场增长迅猛，但其规模在不同的地理区域和行业领域内均有明显差距；在行业融资上，合成生物学行业投融资趋势呈明显上升态势，2020 年合成生物学行业的投融资事件数量和金额均创下历史记录，但不同地理区域之间的发展仍不平衡；在行业发展上，合成生物学的落地应用场景十分多元，已扎根各行各业，并展现出巨大的应用潜力。
新材料 2025年01月13日
亚/超临界水环境下表面涂层对合金腐蚀防控的研究进展

亚/超临界水环境下表面涂层对合金腐蚀防控的研究进展

摘要：[目的]亚/超临界水氧化技术是处理固废和难降解废水的有效方法之一，但苛刻的反应条件导致的设备腐蚀问题限制了这项技术的发展。如何提高亚/超临界水环境下的合金耐蚀性成为研究重点和难点，而涂层技术是延缓金属腐蚀的有效手段。[方法]对亚/超临界水环境下传统合金涂层、陶瓷涂层、复合涂层和高熵合金涂层的耐腐蚀机理及涂层失效机理进行归纳。[结果]传统合金涂层、陶瓷涂层和复合涂层主要通过形成致密连续的氧化物层来隔绝腐蚀介质与基体元素反应。高熵合金涂层则通过形成尖晶石结构和氧化层来提高材料的耐腐蚀能力。[结论]亚/超临界水环境下防腐涂层的主要失效原因为氧化物层的完整性被破坏，同时不同类型涂层也存在不同的失效过程。最后对未来亚/超临界水涂层防腐蚀的发展方向进行展望。
新材料 2025年03月17日
超分子凝胶润滑材料的研究进展

超分子凝胶润滑材料的研究进展

摘要：开发高性能润滑材料对于降低摩擦磨损带来的能量损失, 以及避免严重的机械故障和关节损伤均具有重要意义。超分子凝胶润滑材料可以实现对液体润滑剂的高效捕获, 因其良好的触变性能, 解决了传统润滑材料易爬移、泄漏及润滑效率低等问题。超分子凝胶润滑材料具有性能动态可调和可逆相转变等特点, 使其具有发展为智能润滑材料的天然优势。通过功能化设计可以赋予超分子凝胶润滑材料减摩、抗磨、抗腐蚀、自修复及高承载能力等特性, 在机械润滑和生物润滑领域均表现出潜在的应用前景。本文综述了基于不同液体润滑剂(润滑油、水及离子液体)的超分子凝胶润滑材料的发展现状, 并讨论了其在不同润滑领域的发展前景。
新材料 2024年05月16日