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机器学习在非晶合金逆向设计中的应用

机器学习在非晶合金逆向设计中的应用

摘要：逆向设计范式，通过构建从“性能需求”回溯至“材料结构”乃至“成分组成”的逆向映射关系，为突破材料传统研发模式提供了革命性思路。非晶合金因其优异力学性能和应用潜力在材料科学研究中备受关注，但其长程无序的原子排布与复杂的构效关系，致使传统试错法难以实现性能导向的精准设计。机器学习技术通过整合高通量计算、实验数据库和智能算法，构建多重特征到目标性能的预测模型，显著提升了非晶合金成分设计效率与可靠性。为加深对这一新兴交叉领域的理解，本文对近年来机器学习在非晶合金逆向设计方面的研究进展进行了系统综述。首先，简要介绍了机器学习驱动的材料设计框架。其次，探讨了高通量实验与主动学习协同挖掘关键特征的机制，以及全局优化策略在多目标性能平衡中的应用。再次，详细阐述了生成式模型在高维成分空间探索中的独特优势。最后，归纳了非晶合金逆向设计方面的研究成果与面临的挑战，并展望了未来发展方向。旨在为非晶合金设计提供系统性知识参考框架，促进新型材料研发体系的建立及应用拓展。
新材料 2026年06月30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
镓基液态金属相变过程及其在热管理应用中的研究进展

镓基液态金属相变过程及其在热管理应用中的研究进展

摘要：本文对镓(Ga) 基液态金属(LM) 的研究进展进行了系统且全面的综述。研究内容广泛，涵盖了Ga基LM 的组成成分、复杂的相变过程、多元化的应用领域、显著的优势与现存的挑战，以及有效的改性策略。Ga 基LM 凭借其独特的物理和化学性能，在众多领域中备受瞩目。其相变过程极为复杂，涉及一系列物理化学变化，在微观层面发生着原子的重新排列与相互作用。该材料具有热导率高、相变潜热大等显著优势，使其在热管理领域能够高效地传导和存储热量，为电子设备的散热提供了优良解决方案；在储能领域，也展现出巨大的应用潜力，有助于提升能源存储与转换的效率。然而，Ga 基LM 的应用也面临着一些挑战，例如存在腐蚀其他材料的问题，可能影响与之接触的器件寿命，同时还存在过冷现象，限制了其在某些场景的应用。为解决这些问题，可以通过合金化、复合等改性策略来改善其性能。展望未来，在微观机制探究、性能进一步优化及新应用领域拓展等方面，Ga 基LM 有望取得突破性进展，本综述也将为相关领域的研究与应用提供全面且有价值的参考。
新材料 2026年06月29日
碳纳米材料电热性能及其防除冰应用研究进展

碳纳米材料电热性能及其防除冰应用研究进展

摘要：电热防除冰以其响应迅速、可控性强、稳定性高等优点，成为飞机机翼最有应用潜力的防除冰技术，目前仅应用于B787 机翼，但其所采用的金属电热元件存在升温速度慢、能量利用率低等问题，导致系统能耗占发电机功率的近1/4，针对电热防除冰系统的能耗优化研究正在兴起。碳纳米材料导电导热性能优异，是理想的电热材料，因此，本文系统阐述了碳纳米材料电热元件的制备方法、电热性能，及其与复合材料集成的电热结构设计和防除冰性能，为研发新一代更适用于复合材料结构的高效节能电热元件，构建飞机机翼新型电热防除冰系统提供参考，并对其制备工艺成本控制、可靠性与耐久性，以及复合材料电热结构力学性能与结构设计优化方面的研究方向进行了展望。
新材料 2026年06月26日
凝胶体系中的凝聚态化学：从制备和结构到物理化学性质与材料应用

凝胶体系中的凝聚态化学：从制备和结构到物理化学性质与材料应用

摘要：凝聚态化学具有丰富的内涵概念和广泛的外延空间，能为化学学科多个领域的理解和认识提供全新的视角和思路。虽然凝聚态化学在固态和液态体系中的应用已经得到一定的阐述，但其在更多化学相关研究领域及物质状态的拓展仍有待进一步加强。凝胶作为一类介于液态和固态之间的物质，具有多层次网络结构、丰富的物理化学性质以及广泛的应用前景，是凝聚态化学研究的理想候选体系。本文从凝聚态化学角度出发，通过对凝胶体系中基本概念和研究内容展开探究，系统阐述和说明凝胶体系中的凝聚态化学问题以及二者的相互印证关系。具体内容包括凝聚态化学思想在凝胶制备策略中的灵活运用以及由此产生的结构变化、凝胶从微观的原子、分子排列，到介观的纳米尺度结构，再到宏观的材料整体构型的多层次结构及相互之间的关系、凝胶研究中的表征方法与技术及其与凝胶结构之间的关系、利用凝聚态化学的思想理解凝胶的物理化学性质及凝胶体系中化学反应的途径和机制、凝胶材料的结构与性能的关系以及复杂体系中各组分之间的相互作用、凝胶材料在组织工程、药物递送、人机接口和环境领域的典型应用。通过对以上方面内容的阐述和总结，将加深凝聚态化学在凝胶体系中应用的理解，并为高效凝胶材料的设计与优化提供理论支撑。
新材料 2026年06月26日
凝聚态化学视角下的电化学界面结构与过程

凝聚态化学视角下的电化学界面结构与过程

摘要：电化学体系包含电极、电解质等基本要素，其组成、相态、结构等对体系的电化学性能有着重要影响。电化学界面是电化学反应发生、物质转化、电荷转移的关键区域。借助先进的电化学原位表征技术，深入研究并理解电化学反应中的界面动态过程与规律是高性能电化学体系精准构筑的重要基础。本文围绕凝聚态化学视角下的电化学界面过程与表征展开系统综述，介绍了电极、电解质等电化学体系中的基本要素，从凝聚态化学视角理解电化学界面的特征；总结了电化学界面的表征方法与技术，同时讨论了部分界面电化学动态过程与调控规律。
新材料 2026年06月24日
固态物质体系的维度与化学反应

固态物质体系的维度与化学反应

摘要：随着研究手段的不断进步和完善，结构化学应该从传统地探讨“反应物-产物与化学反应的关系”逐步发展到揭示和利用“凝聚态中物质的动态结构与化学反应的关系”这一高度。当我们在凝聚态体系当中讨论化学反应时，就不能抛却体系结构动态变化及多因素耦合所带来的显著影响。为了便于指明固体物质体系的空间维度与化学反应之间的关联，我们从Bloch理论出发介绍晶体材料体系的空间维度。通过对晶体表面构型特点、低维体系及其异质结构的调控，可以显著改变材料体系的物性，进而影响体系所参与的化学反应，甚至改变反应路径。本文通过碳纳米管在催化丙酸乙酯不对称氢化反应中的表现介绍空间限域效应对催化反应所能产生的多种作用方式。在反应条件下，固体表面自身结构以及其上分布的缺陷、催化剂颗粒等都处于动态变化过程中。除了温度和压强以外，反应体系所处的环境氛围（包括pH值、外电/磁场、光场等等）都会对缺陷和催化活性位点的几何与电子构型产生动态的影响。通过对上述凝聚态化学实例的综合介绍，我们期待能够简单、明了地展示出固体材料结构的维度与动态变化对化学反应的影响，提高对凝聚态结构化学研究的重视。
新材料 2026年06月24日
从凝聚态物理到凝聚态化学

从凝聚态物理到凝聚态化学

摘要：自20世纪60—70年代凝聚态物理这一概念被广泛接受后，这一学科经历了飞速发展。凝聚态物理主要研究的是固态和液态物质的几何与电子结构，以及由此带来的声、光、电、磁、热等微观和宏观的物理现象。而化学学科发展至今，尤其在近20年，随着理论化学和化学表征手段的进步，研究人员开始逐渐意识到了化学反应并不仅仅是从反应物到产物这么简单的关系。反应体系的物质结构层次对化学反应的进程起到至关重要作用。人们逐渐开始重视化学反应的原位表征，并对揭示体系中不同层次的物质结构在反应条件下的动态变化进行探索。这些恰恰可以被看作是凝聚态化学研究的萌芽。物理与化学一直是相互交叉、相辅相成的两门自然科学。目前仍有很多凝聚态物理的新现象和新理论涌现出来。将这些新的物理现象和理论引入到化学研究当中是一个非常值得思考和探究问题。本文将对一些相对较晚出现的凝聚态物理概念（例如，表面等离激元极化子、拓扑绝缘体、准晶、局部微静电/磁场、光-物质相互作用、交变磁体等）及其在化学研究中的一些尝试进行简单介绍，旨在说明凝聚态物理研究前沿在化学研究中的应用前景，为推动传统化学研究进入凝聚态化学阶段提供一些思路，促进凝聚态化学这一学科的建设。
新材料 2026年06月22日
我国新材料创新发展重要成就与未来展望

我国新材料创新发展重要成就与未来展望

摘要：新材料是我国建设制造强国、实现高质量发展的物质基础，其研发和产业化水平是衡量一国经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。本文系统分析了制造强国战略推进十年来我国新材料创新发展取得的重要成就，梳理了标志性成果，并提出了面向2035 年我国新材料发展的重点方向及加快创新发展的路径。研究认为，我国新材料产业规模不断壮大，技术竞争力持续提升，自主保障能力显著提高，创新能力不断增强，产业转型升级不断加快，已从“以解决有无问题为主”的规模扩张阶段，跨越到以满足国家重大战略需求、提升国际竞争力为主的高质量发展阶段。面向未来，亟需围绕重大应用场景对材料发展的战略需求，重点发展新一代信息技术用材料、新型能源材料、高端制造与重大工程用材料、新一代生物医用材料，加快构建基于人工智能的新材料研发范式，提升新材料原始创新能力。
新材料 2026年06月22日
异质结构金属材料制备与强韧化机制研究进展

异质结构金属材料制备与强韧化机制研究进展

摘要：在金属材料领域，传统材料面临强度与塑性难以兼顾的难题。为突破这一瓶颈，研究者创新地提出异质结构，即通过构建粗晶与细晶协同、软/硬域耦合的微观组织，实现材料性能的协同提升。本文系统梳理了国内外异质结构金属材料的制备方法和强韧化机制，深入剖析了表面改性法、异质基元组合法、塑性变形调控法等核心制备技术对多尺度晶粒分布的调控规律；同时，还从位错演化、应变分配、异质变形诱导强化等方面揭示协同变形机理，分析不同制备方法的优缺点及其对材料微观组织和力学性能的影响。最后，总结了现有制备方法的不足，并对异质结构金属材料的发展进行了展望。
新材料 2026年06月18日