石墨烯:化学与结构功能化

摘要:石墨烯是由单原子层二维单晶结构构成的一种新型纳米材料,具备光学、力学等优异性能,但其疏水性和生物不相容性限制了其在诸多领域的应用。为解决这一问题,石墨烯功能化成为近年来的研究热点。功能化石墨烯包括石墨烯的衍生物氧化石墨烯、石墨烯聚合物复合材料、转角石墨烯、石墨烯气凝胶、超韧性石墨烯等,主要是在石墨烯材料基础上,通过物理化学处理、结构改进对材料本身进行改性,使其功能化。功能化石墨烯具有优良的光电性能,包括高灵敏度、高响应度、高探测度等,可用于工业检测和监控、三维形貌测量、生物医学等邻域。重点讨论了功能化石墨烯的性质、制备方法,介绍了石墨烯功能化的最新进展。同时,对目前功能化石墨烯所面临的挑战和机遇做了展望。

液态金属的多功能化

摘要:液态金属是在室温或常温下处于液态的金属,又被称为低熔点金属。由于具有优越的导热、导电、润滑等性能,液态金属被应用在散热器、电池、3D打印、柔性机器人、磁流体发电、电磁屏蔽和生物医疗等领域,有着广阔的应用前景。各种新型多样的研究不断涌现。液态金属基塑料、合金等复合材料的问世也进一步推动了液态金属的发展。但是,液态金属的应用发展也面临瓶颈问题:腐蚀其他金属、密度大、质量大、原料储备种类数量过少等。本文综述了液态金属的多功能化的研究进展,并对液态金属的研究方向及应用前景进行了展望。

柔性散热材料研究进展

摘要:随着电子器件向着高集成化、高功率化、一体化和多功能化方向发展,以及可穿戴器件、柔性显示和软体机器人等新型柔性器件的兴起,对器件的高效散热和柔性可变形能力提出了更高的要求,因此柔性散热材料得到越来越多的关注,具有广阔的应用前景。本文综述了柔性散热材料的研究进展和现状,对比分析了碳基类、聚合物类和液态金属类这三大类柔性散热材料的优缺点,指出兼具优良导热性、柔韧性的复合柔性散热材料具有深厚发展潜力和实用价值。

连续螺旋微纳纤维材料的研究进展与应用探索

摘要:近年来, 连续螺旋微纳纤维因其独特的几何特征和物理化学性质, 在智能材料、仿生设计和精准医疗等领域引发了广泛关注. 其可控的形变机制和动态响应特性, 为开发新一代功能柔性材料和技术提供了全新的研究视角. 静电纺丝和微流控技术为制备连续螺旋纤维提供了创新途径. 静电纺丝通过电场力实现了螺旋纤维的高长径比和有序排列, 而微流控技术则通过精细的流体控制展现了螺旋几何特征的高度可控性. 这两种技术共同推动了微纳米螺旋连续纤维的功能化和应用多样化. 本文系统地综述了两种技术在制备螺旋纤维方面的关键机理和影响因素, 并介绍了螺旋纤维在生物医学、环境治理和智能传感等领域的应用. 最后, 探讨了该领域的当前挑战和未来发展前景.

纳米纤维素产业化进展及市场趋势分析

摘要:近年来,随着人们对可再生生物质资源转化利用的日益重视,纳米纤维素因其独特的性质而受到广泛关注。本文主要介绍了纳米纤维素国内外的产业化进展,并简要分析了纳米纤维素未来几年的市场趋势及面临的主要问题。

液态金属脆化研究进展

摘要:液态金属脆化(Liquid metal embrittlement, LME)是一种固态金属在与液态金属接触后其力学性能显著降低的现象。该现象从发现至今已有近百年历史,但并未引起学界广泛关注,近年来,随着液态金属在医疗设备、电池能源、3D打印、计算等领域的应用以及LME对能源和制造等行业的明显阻碍,LME现象逐渐引起人们的重视。本文综合介绍了LME的特性、影响因素、微观机制以及研究现状,主要从理论研究、实验进展和模拟仿真三个方面对LME展开了讨论,总结了该领域目前存在的问题,并为未来的研究工作提供了建议。

燃气涡轮发动机用热障涂层和环境障涂层研究进展

摘要:热障涂层(TBC)和环境障涂层(EBC)是燃气涡轮发动机的关键技术。La2Zr2O7、YTaO4 等低热导率陶瓷材料展现出相变温度高、热膨胀匹配性好、抗CMAS(CaO−MgO−Al2O3−SiO2)腐蚀性能良好等特性,纳米晶γ'相涂层具有涂层−基体化学/力学相容性优异及体系应力低等优点,是下一代TBC 的重要发展方向。基于β−Yb2Si2O7 的高熵稀土硅酸盐,具有良好的热膨胀匹配性和抗CMAS 腐蚀性能、优异的抗水蒸汽腐蚀性能,以及显著低于YSZ 的热导率,是热环境障涂层(TEBC)的重要材料体系。双相陶瓷复合技术,可显著提高断裂韧性,并改善抗CMAS 腐蚀性能和隔热性能,是未来研究应重点关注的方向。

液态金属3D打印技术进展及产业化前景分析

摘要: 3D打印技术,特别是低熔点金属3D 打印技术代表着未来先进制造技术的发展趋势之一,是推动我国制造业转型升级,实现由“制造业大国”向“制造业强国”转变的重要机遇。文章简述了当前3D打印特别是低熔点金属3D打印技术的研究现状,介绍了国际3D 打印产业的发展现状,剖析了我国3D 打印产业发展所面临的机遇和挑战。特别指出,现有通行的3D打印大多面向单目标种类材料,或者金属或者非金属,尚不易同时实现跨度较大的多种类材料的同时打印,这主要是因各种材料在物理化学特性如熔点、黏附性及彼此间相容性上存在的巨大差异所致,而新出现的低熔点金属3D打印方法将有助于改变这一格局。最后对液态金属3D打印技术的未来发展进行了总结和展望。

碳纳米管基电热材料的结构设计与应用

摘要:随着社会的发展,人们的日常生产生活对电热材料提出了更高的要求。碳纳米管因具有轻质、高电导率、高电热转换效率等特点,成为新型轻质高效电热材料的研究热点。纳米尺度的单根碳纳米管无法直接使用,因此,需要以有序的宏观形态进行组装以获得可用的高性能电热材料。介绍了基于碳纳米管的电热材料的主要宏观组装形态,对其结构设计进行了阐述,并对其应用方向进行了介绍,最后对碳纳米管的进一步工业化应用进行了展望。

新型引拔成型绝缘材料的产业化研究

摘要:基于引拔成型绝缘材料在实际生产及应用中提出的各方面性能更新的需要,对新型引拔成型绝缘材料的产业化进行了深入研究。针对引拔绝缘材料及系列产品生产过程中存在的产品品质提高、生产效率改进、环保要求等问题,提出和实施了更优的产品设计与技术方案。