面向新兴产业和未来产业的新材料发展战略研究

摘要:新材料是新兴产业和未来产业发展的根基,是抢占科技和经济发展制高点的重要领域,也是我国推进新型工业化的重要驱动力。本文梳理了新材料在信息、能源、生物、深空与深海探测等领域的发展趋势,发现新材料联用或与其他学科、领域的深度融合正在成为新材料发展的重要特点;系统分析了我国新材料产业在规模、技术创新能力、企业和集群等方面的发展现状,总结了新材料产业发展存在的关键原材料依赖进口、核心装备尚未实现自主可控、高端产品自给率不高、部分重点产品缺乏应用迭代、标准和评价体系不完善等问题;提出了面向新兴产业亟需发展的9 个重点方向以及面向未来产业亟需布局的7 个重要方向。为推动新材料产业的高质量发展,研究建议:着力筑牢新材料产业发展根基,扎实提升新材料产业链水平,营造良好的产业发展生态环境,完善产业发展配套政策。

多孔MXene制备策略及其在多领域的应用研究进展

摘要:MXene 材料由于其优异的导电性、丰富的表面化学基团、良好的亲水性和高度可调的微观形貌,在储能、传感器、生物医学和电磁干扰屏蔽等邻域具有巨大的应用潜力。然而,在传统的MXene 薄膜中,由于MXene 纳米片的自堆积效应,导致了比表面积急剧下降,功能材料负载能力低,以及离子传输受阻等问题。为此,构建具有高比表面积和丰富孔隙结构的多孔MXene 材料成为近年来MXene 材料及器件研究的热点之一。本文首先以多孔形成策略为线索,综述了近年来多孔MXene 制备工艺的研究进展,这些多孔形成方案不仅有效克服了MXene 纳米片的自堆积问题,还可以调节MXene 的电导率、介电常数及离子在多孔MXene 中的传输性能;然后,根据应用场景的不同,系统综述了多孔MXene 在锂/钠离子电池、超级电容器、传感器、生物医学、电磁干扰屏蔽等多个领域中的应用研究进展,并对其中应用策略、孔隙结构和器件结构设计进行了总结。本文旨在通过对多孔MXene 材料及应用研究的综述,为推动多孔MXene 产业化提供理论和实验依据。

石墨烯增强相对镍基复合镀层的强化作用及镀层制备

摘要:为促进石墨烯基复合材料的制备和应用,利用电沉积的方法在碳素钢基体表面分别制备了石墨烯/镍复合镀层及纯镍镀层,利用扫描电镜(SEM)对镀层的形貌进行了观察分析,利用X射线衍射仪(XRD)对镀层的物相进行了分析,利用硬度测试仪对镀层进行了力学性能的评价。研究表明: 在相同的制备条件下,对于石墨烯/镍复合镀层,石墨烯的引入使镍基晶粒细化,且由于石墨烯导电性能比镍好,在电沉积过程中,镍离子优先在石墨烯片上沉积形成包状凸起; 而未添加石墨烯的纯镍镀层在沉积过程形成的是较为光滑平整的纯镍镀层,晶粒较大。XRD检测结果显示,整个电沉积过程无相变发生,石墨烯的引入使得沉积镍的晶粒细小,组织更致密。Raman检测结果显示沉积电流越小,沉积的石墨烯的2D峰与G峰的强度比值越大,分散效果越好。添加石墨烯的镍镀层硬度明显高于未添加石墨烯的镀层,最高硬度可达约530HV4.9N。以上结果表明:利用电沉积技术将石墨烯作为第二相引入到金属基体中,是一种有效制备高性能石墨烯/金属复合材料的方法。

高熵合金材料研究进展与展望

摘要:随着世界科技水平的不断提升以及国民经济建设对高性能合金材料需求的不断增加,传统单一主元合金越来越不能满足人们与日俱增的使役需求。高熵合金因其独特的物理、化学以及力学性能,极大地拓展了金属材料成分设计范围,有望在国防、航空、航天、海洋、核能、医疗、新能源等重大工程领域发挥重要作用。本文结合各领域对先进高熵合金材料的具体需求,梳理了高熵合金材料的特征和内涵,分析了高熵合金材料发展的整体形势与前景,厘清了国内外高熵合金的发展现状。在此基础上,指出了我国高熵合金领域存在的差距和不足,高熵合金部分基础原材料依赖进口,严重威胁产业链安全;高熵合金“产学研用”体系尚未健全,工业化应用方面的研发投入有待提高。研究建议,加强高熵合金材料研发的顶层设计,完善产业政策;加强企业和科研机构的对接和沟通;完善高熵合金材料标准、测试、表征、评价体系;推进人才队伍建设;降低材料成本,打造高附加值产品,促进我国先进高熵合金材料产业朝着体系化、绿色化、高端化、智能化方向发展。

除尘脱硝一体化高温陶瓷过滤材料研究进展

摘要:本文主要介绍了除尘脱硝一体化高温陶瓷膜材料的工作原理、不同膜材料催化剂的负载工艺及一体化膜材料市场应用情况,分析了目前存在的问题,并对今后的发展趋势进行了展望。

强电用超导材料的发展现状与展望

摘要:超导材料具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象,是典型的量子材料。在强电应用领域,使用超导材料可以实现常规技术无法实现的超强磁场、大容量储能等诸多颠覆性技术,因此,强电用超导材料制备技术一直是国际高技术竞争前沿。本文通过梳理国内外强电用超导材料及其制备技术的发展现状,系统分析和阐明了包括低温超导材料NbTi、Nb3Sn和高温超导材料YBCO涂层导体、Bi-2223带材、Bi-2212线材以及MgB2线材等实用化超导材料在强电应用领域的发展趋势。分析我国强电用超导材料发展存在的问题,我国需要以开发出面向不同强电应用需求的高性能超导材料体系为基础,实现超导材料和强电应用产品的协同发展,推动强电用超导材料制备技术和应用技术的创新水平提升和产业化规模。研究建议,通过国家层面组织“产学研用”联合攻关,实现低温超导材料产业升级,突破高温超导材料批量化制备关键技术的发展思路,实现强电用超导材料的快速发展和应用。

“122”体系铁基超导线带材研究进展

摘要  简单介绍了“122”体系铁基超导材料的物理性能及优点,详细综述了“122”体系铁基超导线带材的研究进展,如制备方法、临界电流密度影响因素,并展望了“122”体系铁基超导线带材今后的研究方向。关键词  铁基超导材料 粉末套管法 制备方法

多级层片异构设计构筑超高强塑性金属材料

摘要:“异质结构”或“异构”作为强韧化领域前沿构型范式,为突破金属材料的强度、塑性与韧性等难以兼顾的矛盾提供了全新的解决思路。受天然材料的跨尺度构筑启发,本研究团队提出了仿生“多级层片异构”的协同设计策略,且实现了更突出的强-塑-韧性同步提升。本文主要聚焦本研究团队多年来在多级层片异构金属材料方面的研究进展,提炼了仿生鱼骨型、微层片遗传型、蚕茧位错网型等典型多级层片异质结构的理念、设计原理和强韧化机制,重点回顾了如何有效突破不可控裂纹、超细晶组织以及高密度位错诱导的强塑性掣肘难题,并将该新型异构策略和相应的突出性能改善成功拓展至多金属体系,制备出新一代高铁关键接触线材,综合性能国际领先。最后,展望了更先进的多级层片异构材料的开发及未来潜在发展方向。

发光纤维的研究现状及应用

摘要:随着环境污染和能源危机的日益严峻,发光纤维的研究与应用引起广大科研人员的关注。发光纤维不仅具有普通纤维良好的机械性能,还具有可发光、环境友好性、生物相容性、抗老化性、以及可持续发光等诸多优点。发光纤维主要分为荧光纤维和夜光纤维两类,而夜光纤维又可以进一步分为自发光和蓄光纤维。发光纤维可以通过吸收外界能量-储存能量-散发出光子这一周而复始的过程实现发光。发光纤维的使用可缓解资源匮乏的问题也符合我国节能减排的需求。通过对发光纤维的分类及发光机理、制备方法以及应用等方面代表性文献进行了梳理和总结,以期为发光纤维的深入研究提供一定的理论支持。

磁性生物质炭修复重金属污染水体研究进展

摘要:从水环境中分离普通的生物质炭很困难,而且可能会导致二次污染,这就阻碍普通生物质炭作为吸附剂的大规模应用,解决这一问题的一个有效策略是将过渡金属及其氧化物引入生物质炭基质中,产生易于分离的磁性生物质炭。磁性生物炭不仅能有效去除水溶液中的重金属污染物,而且还可以通过施加外部磁场,实现磁性吸附剂的分离,进而回收———再生———再利用,提高其修复性能。由于其在重金属吸附方面的优越性,在重金属污染水处理领域引起了广泛的关注和研究。综述简要总结了磁性生物炭的不同制备方法,整理磁性生物质炭吸附重金属的机制,分析影响磁性生物质炭与重金属相互作用的因素。最后,指出了磁性生物质炭在重金属污染水体水处理中进一步的研究需求和未来的研究方向,并展望了未来的发展前景和潜力。