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吸声材料新进展

吸声材料新进展

摘要：声能量的损耗与吸收不仅是声学研究的热点, 而且在噪声控制工程中有着巨大的应用潜力. 通过充分利用边界层内的热传导-黏滞效应, 吸声材料可高效地吸收声能量. 从本质上而言, 通过吸声材料吸收声波的过程属于带有损耗的声场调控. 因此, 吸声材料的性能与其声场调控能力密切相关. 基于多共振模式耦合的声学超材料具备超高的声场调控自由度, 为共振型吸声结构的研究和设计提供了许多新的思路和方法. 本文简要介绍了吸声材料的基本原理, 梳理了多孔材料、单模式共振结构和多模式耦合共振结构的研究历程和现状, 整理了多功能吸声结构和超构声衬的最新研究成果, 并对吸声材料领域未来的发展进行了展望.
新材料 2025年12月03日
弹性超材料研究进展

弹性超材料研究进展

摘要：弹性超材料是近年来在力学与材料科学交叉领域取得的重要进展, 具有调控弹性波传播的独特能力. 本文主要回顾了弹性超材料的发展历程, 分析了其在低频减振、波传播控制以及声学等工程应用中的潜力. 传统的固体介质对弹性波的调控能力有限, 而弹性超材料通过精心设计微观结构, 能够显著增强材料与波的耦合能力, 从而实现对弹性波路径、相位和幅值的调节. 弹性超材料具有亚波长特性, 尤其在低频波动的调控方面展现出独特的优势. 本文介绍了几种主要类型的弹性波超材料, 包括负等效参数弹性波超材料、模式超材料、Willis介质和主动弹性超材料. 负等效参数超材料通过特定的设计阻隔波的传播, 具备良好的低频减隔振能力; 模式超材料则利用非共振机理, 能在较宽的频率范围内调控弹性波, 尤其在固体水声斗篷等应用中具有重要意义; Willis介质则是具有特殊弹性本构关系的材料, 理论上能够实现弹性波的全向阻抗匹配, 适用于设计弹性波斗篷; 主动弹性超材料则通过引入非保守系统, 能够打破时间反演对称性, 实现单向传播等先进功能. 此外, 针对弹性超材料的功能设计, 本文讨论了超材料对体波传播和振动的隔离、极化转换, 及利用属性梯度分布设计弹性波斗篷等, 还进一步介绍了弹性超表面的概念和进展, 最后就弹性超材料的发展趋势进行了讨论与展望.
新材料 2025年12月02日
声学超材料和拓扑声子晶体研究进展

声学超材料和拓扑声子晶体研究进展

摘要：声学超材料和声子晶体是近30年发展起来的新型声学人工结构材料, 这类声学材料通常由“人工原子”构成, 具有天然材料所不具备的物理特性, 如负折射率、负有效参数等. 这些独特的物理特性为声振动的精确可控调制提供了新手段, 实现了许多有趣的物理现象, 如声隐身、隔声、声反常折射/反射、声自弯曲等. 目前, 声子晶体和声学超材料已发展出许多新的研究方向, 如非互易声学超材料、拓扑声子晶体等, 这类物理系统引起了研究人员的广泛关注, 成为近些年的研究热点. 本文回顾了声子晶体和声学超材料的研究历史和最新进展, 简要介绍了其中代表性的研究成果, 包括等效声学参数、拓扑声子晶体和声学超材料的非平庸特性等, 阐述了这类声学人工结构材料的设计方法和应用前景, 展望了该领域的未来发展方向.
新材料 2025年12月01日
超晶格涂层的制备、结构及性能研究进展

超晶格涂层的制备、结构及性能研究进展

摘要: 系统综述了超晶格涂层技术的研究进展，聚焦于制备工艺－结构－性能－应用的多因素耦合机制研究。概述了超晶格涂层的组合方式与特点，磁控溅射、多弧离子镀等制备工艺对超晶格涂层微观结构及性能的调控机制; 重点讨论了超晶格涂层的调制周期、界面结构、单层厚度3 大微观结构参数对超晶格涂层力学性能、耐腐蚀性、热稳定性、抗氧化性及电磁学和光学等性能的影响规律及作用机制; 介绍了超晶格涂层在刀具、传感器以及热电材料等领域的应用现状，并从成分结构设计、计算建模、性能协同优化机制等方面对超晶格涂层的未来发展方向进行了展望。
新材料 2025年11月29日
零热膨胀金属材料研究进展

零热膨胀金属材料研究进展

摘要：随着科技的进步，人们对太空、海洋和地下资源的探索不断深化，需要在极端条件下运行的设备日益增多，对材料的热膨胀性能调控要求也越来越高。零热膨胀金属材料的尺寸在温度变化的环境中依然能够保持不变，这一特殊功能对于需要高精密、高稳定性的器件来说具有重要应用价值。本文总结了因瓦(Invar)合金被发现100 多年以来的零热膨胀金属材料的研究进展，从零热膨胀金属材料的定义、分类、发展历程进行综述，介绍了诱导金属材料零热膨胀的几种主要机制，同时列举了几类零热膨胀性能优异且应用价值高的金属材料，并对不同类型金属材料的晶体结构、零热膨胀性能和热膨胀调控方法等进行了阐述，讨论了磁性、相转变与热膨胀性能之间的耦合关系。最后对零热膨胀金属材料未来发展趋势进行了展望。
新材料 2025年11月28日
深度学习辅助的纳米薄膜材料压痕力学性能反演与预测

深度学习辅助的纳米薄膜材料压痕力学性能反演与预测

摘要：准确高效地测定纳米金属薄膜的力学性能对于评价材料的服役可靠性至关重要。本文以人工智能技术与科学技术领域的交叉融合为驱动力，借助深度学习技术,利用试验和仿真中的数据信息，针对典型的包镍多壁碳纳米管增强烧结纳米银材料的纳米压痕力学性能表征问题开展研究。首先通过纳米压痕测试得到被测材料的载荷-位移曲线，并以此为基础进行有限元反演获得其幂指数型应力-应变关系。基于所提取的数据集和贝叶斯优化算法构建了人工神经网络（ANN）模型与卷积神经网络（CNN）模型，成功实现了对纳米薄膜材料压痕力学性能的高精度预测。结果表明，ANN模型计算效率较高，但因对应数据集关键参数较少所以预测效果较差；而CNN模型的预测效果良好且预测结果的决定系数为0.99，预测精度远高于ANN模型，其准确性和鲁棒性表现出巨大优势，很好地弥补了由于其效率低造成的性能短板。为测定航空工业中纳米金属薄膜的机械性能提供了一种通用方法，也为深度学习方法在预测其他材料的机械性能方面的应用提供了思路。
新材料 2025年11月27日
碳化硅原料粉体制备的研究进展

碳化硅原料粉体制备的研究进展

摘要：碳化硅（SiC）材料因具有优异的物理化学性能，已被广泛应用于航空航天、工程陶瓷和半导体等领域。目前，SiC 粉体的合成方法众多，其中碳热还原法是工业生产SiC 粉体的主要方法，但在生产过程中，SiC 粉体的颗粒度和杂质含量均会影响最终产物的各项性能。因此，如何对SiC 粉体进行细化和纯化处理成为制备高性能SiC 材料需要探索的问题。本文首先介绍了SiC 粉体合成技术的种类、原理和特点；然后，详细阐述了近年来SiC 粉体细化技术的研究进展，并对SiC 粉体中无定形碳和金属及金属氧化物的纯化技术进行重点介绍；最后分析了目前制备SiC 粉体需要解决的问题，并对其发展前景进行展望。
新材料 2025年11月26日
增材制造SiC基陶瓷及其强韧化研究进展

增材制造SiC基陶瓷及其强韧化研究进展

摘要：碳化硅(SiC)材料具有轻质、高强、热稳定性良好等优异特性，广泛应用于国防军工、航空航天、能源环保等诸多领域。然而SiC陶瓷在异形结构成形能力和成形性能方面相互制约。传统制造方法可获得高性能的SiC陶瓷件，但难以成形复杂结构。增材制造具有成形复杂结构的优势，但增材制造SiC基陶瓷存在高强和高韧一体化成形性能的挑战。因此，研究高精度、高强度、高韧性的SiC 基复杂结构陶瓷的增材制造具有重要意义。本文系统性总结当前SiC基陶瓷的增材制造原理与方法，并对连续纤维、短切纤维/ 晶须、夹层结构增韧增材制造成形SiC基陶瓷等的问题和难点进行分析与讨论。最后针对SiC 基陶瓷增材制造的发展趋势进行展望，希望为推动大尺寸、跨尺度、复杂结构的SiC基陶瓷部件高精度、高强度、高韧性一体化增材制造成形提供参考。
新材料 2025年11月24日
压电陶瓷3D打印研究进展

压电陶瓷3D打印研究进展

摘要：压电陶瓷因具有压电性、介电性、弹性等，被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等领域。随着电子器件向着小型化、便携式发展，市场对小型且具有复杂几何形状的压电陶瓷的需求逐渐增大。采用传统技术制造的压电陶瓷虽能表现出良好的压电性能，但对于复杂结构的制造仍然存在挑战。增材制造技术是一种根据三维模型数据并采用材料逐层累加的方式直接制造出实体零件的先进制造技术。与传统制造技术相比，增材制造技术无需模具，可根据器件的形状设计并通过3D数字化模型直接制造实体零件，实现了零件“自由制造”，解决了许多复杂结构零件的成形问题，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。本文综述了当前增材制造技术在压电陶瓷制造中的发展现状，介绍了压电陶瓷在应用领域的研究进展，并对现阶段增材制造压电陶瓷技术的研究方向和前景进行了展望。
新材料 2025年11月21日
高熵氧化物气凝胶的研究进展

高熵氧化物气凝胶的研究进展

文摘：介绍了高熵氧化物气凝胶的发展状况，对高熵氧化物气凝胶的合成方法、结构性能及其应用进行总结归纳，提出了采用理论模拟和实验结合研究高熵氧化物气凝胶的耐温机理将是重要的发展方向。
新材料 2025年11月20日