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离子凝胶纤维的制备及其传感性能研究进展

离子凝胶纤维的制备及其传感性能研究进展

摘要：近年来, 柔性可拉伸、可穿戴电子设备取得了显著进展, 在健康监测、人体运动、人机交互、电子皮肤等领域展现出广泛应用前景.离子凝胶材料的兴起与发展, 为开发高性能柔性传感器提供了新契机. 其中, 相较于传统的薄膜或块状凝胶, 一维离子凝胶纤维凭借其柔性、透气性、舒适性及轻质特性, 成为可穿戴电子产品的理想选择. 本文对近年来离子凝胶纤维的制备及其传感性能研究进展进行了总结. 首先, 介绍了离子凝胶的特性, 包括机械性能、离子导电性和热稳定性, 并讨论了影响其性能的参数和改善策略. 然后, 阐述了离子凝胶纤维的制备方法.接着, 分析和讨论了利用离子凝胶纤维作为柔性传感器的传感机理以及传感性能. 最后, 结合该领域近年来的研究成果, 进一步讨论了离子凝胶纤维发展面临的挑战和未来的发展机遇.
新材料 2025年12月09日
碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备、性能与应用进展

碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备、性能与应用进展

摘要：因其独特的几何结构与成键方式, 碳纳米管和石墨烯展现出优异的力学、电学、热学、光学等特性, 为纳米材料新结构、新现象、新效应和新应用的探索提供了理想的材料平台. 碳纳米管和石墨烯可以组装成一维宏观纤维材料, 具有轻质、高强、高导电、高导热等性能, 为新一代高性能纤维的发展提供了思路. 将碳纳米管和石墨烯通过湿法纺丝法、薄膜卷绕法、水热组装法和化学气相沉积法等方法制备成碳纳米管/石墨烯杂化纤维, 通过精细的结构调控实现了碳纳米管/石墨烯材料微观尺度优异性能向宏观纤维的有效传递, 赋予了纤维轻质高强的特性, 为其在能量转化与存储器件、传感与致动器件、智能织物等领域的应用奠定了基础. 本文首先介绍了碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备方法和基本性能, 然后总结了纤维的功能/智能应用, 最后对碳纳米管/石墨烯杂化纤维的未来发展和挑战进行了展望.
新材料 2025年12月08日
硫族化合物SrPbSe2:具有潜力的新型热电材料

硫族化合物SrPbSe2:具有潜力的新型热电材料

摘要：近年来, 开发高性能硫族热电材料对于提高能源转换效率和实现可持续能源利用具有重要意义. 本文基于密度泛函理论和玻尔兹曼传输理论, 全面探索了新型硫族化合物SrPbSe2的电子结构、力学、热传输、电传输和热电性能. 电子结构分析表明, SrPbSe2是一种窄带隙、直接带隙半导体. 弹性常数和声子谱计算表明, SrPbSe2是韧性材料, 具有力学和动力学稳定性. 此外, SrPbSe2中Pb2+的孤对电子6s2呈现立体化学活性, 使得Pb原子引起配位原子周围的晶格发生扭曲, 增强了晶格非简谐性. 结果表明, SrPbSe2的低热导率主要由八面体PbSe6局部晶格畸变引起Pb–Se弱键合和产生更多的声子散射中心所造成. 最后, 通过高通量筛选, 结合多种载流子散射机制, 评估了SrPbSe2的相关热电参数, 预测p型和n型SrPbSe2分别具有最大ZT值1.31和0.95.本文的研究结果为未来开发SrPbSe2基热电材料提供了一定的理论见解和指导.
新材料 2025年12月05日
通风声超材料屏障研究进展

通风声超材料屏障研究进展

摘要：通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音, 为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境. 声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料, 凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点, 在通风声屏障领域取得了突破性的进展. 本文综述了该领域的最新研究进展和应用, 包括3种主要的物理原理: 局域共振型、干涉相消型和相位梯度型, 并探讨了从单频设计拓展至宽频设计的方法. 此外, 本文还介绍了在复杂应用场景下的新设计思路和优化方法, 如柔性材料的应用、主动型超材料, 以及人工智能和机器学习的设计优化. 未来, 随着技术的不断进步和跨学科的融合, 基于超材料的通风声屏障将在建筑、交通和工业领域发挥更大的作用, 为人类提供更加安静和舒适的环境.
新材料 2025年12月04日
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