二维材料在分离膜制备方面的应用

摘要：随着材料科学和膜分离领域的不断发展，二维材料在制备新型分离膜方面展现出巨大的潜力。二维材料超薄的厚度有利于降低传质阻力进而提高通量；二维材料面内或层间通道可以人为调控尺寸用于精确的尺寸筛分。当二维材料用于制备分离膜时，这些特点可以使分离膜同时具有较高的传质效率和分离能力。本文介绍了可用于分离膜制备的二维材料及其特性，概述了对应不同类型材料适用的制膜策略与所制备的分离膜在水处理、有机溶剂分离或气体分离等方面展现出的优异性能。最后分析了二维材料基分离膜的成孔机制，总结了当前面临的挑战与研究热点，并展望了未来需要着重关注的研究方向。

新材料 2026年02月25日 1 点赞 0 评论 30 浏览

原子精度制造新原理和新方法

摘要：目前航空航天、核物理、微电子、光电子和半导体等国家战略领域高性能装备的性能需求日渐严苛,核心零部件的制造精度必须迈进原子级水平,亟需研究原子精度的高性能制造新原理和新方法。本文归纳并提出了目前迫切需求的原子级表面精度、原子级结构精度、原子级损伤控制以及原子级特征尺寸结构创成四大原子精度制造核心能力,从能场辅助原子级切削、多能场辅助原子有序排布、表面能弱化原子精度材料去除以及超光学衍射极限的原子精度制造四大方向进行系统梳理,介绍了面向不同应用场景的原子精度制造新原理和新方法的研究现状,并概述了各类方法的优势和缺点,从中提炼出多能场耦合条件下的能量和原子间相互作用机理这一关键科学问题,并从四大方向上对未来我国原子级制造的基础研究提出了建议。

新材料 2026年02月25日 1 点赞 0 评论 68 浏览

原子级制造测量与表征研究现状综述

摘要：原子级制造是指将能量作用于原子,通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装,实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术,是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10 m 空间尺度下精确操控原子。同时,制造过程中原子的键合时间、电子动力学变化均发生在飞秒(10-15s)至阿秒(10-18s)量级。因此,只有具备超快时间和空间分辨在线检测与表征能力,才能够深入了解并利用原子级制造过程中原子尺度的新原理、新效应,保障原子级制造的可达性与可控性;只有实现原子级制造过程的高通量、大范围的在线监测,才能保障原子级制造的可靠性。基于此,原子级制造的测量与表征是指在原子级的时间、空间、能量尺度上对材料、结构或器件进行精确的测量和表征,以保障原子级制造的可达性、可控性与可靠性。本文介绍了原子级制造所需的测量表征手段的研究现状,从原子级超快动力学过程观测、原子结构演变原位表征、原子级制造过程在线质量监测三大方向进行系统梳理,总结了目前原子级制造测量与表征的挑战并针对未来发展给出建议。

新材料 2026年02月24日 1 点赞 0 评论 65 浏览

基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

摘要：原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。

新材料 2026年02月24日 1 点赞 0 评论 31 浏览

原子级制造的关键基础科学问题

摘要：人类的制造技术逐步向原子级推进,原子作为化学反应中的最小粒子,虽然它可以分成更小的原子核、电子等,但是从制造的角度看,原子级制造可以说是人类制造的最底层技术,也是继微纳制造之后新的制造范式,可将制造精度以及产品性能推向极致水平,代表着人类对物质世界认知和制造能力发展的新阶段,是引领未来产业变革发展的战略性技术,也是保障国家安全和推动国计民生重大装备跨代升级的重要前沿方向。本文基于第330期双清论坛总结了原子级制造的研究现状、发展趋势及机遇挑战,凝练出未来5~10年原子级制造的焦点问题和亟需解决的关键科学问题,探讨了相关领域的前沿发展方向和科学基金资助战略。

新材料 2026年02月17日 1 点赞 0 评论 44 浏览

材料合成生物学研究进展及展望

摘要：材料合成生物学通过改造生物系统制备战略金属、无机复合材料、高性能生物大分子及有机高分子材料，具有环境友好与资源高效优势，有望替代传统石油基制造模式。然而，其发展受限于微生物底盘适配性低、多尺度动态调控灵敏度不足、材料仿生设计策略缺失及规模化生产传质传热效率低等核心科学问题。本文聚焦上述挑战，提出结合人工智能开发代谢网络调控大模型与高通量筛选平台；推动生物—无机杂化系统设计，突破材料性能瓶颈；并倡导政策层面设立专项基金、完善知识产权转化机制。旨在推动“原料—合成—回收”全链条绿色制造体系构建，为资源替代、生物医学及低碳经济提供颠覆性解决方案。

新材料 2026年02月15日 1 点赞 0 评论 36 浏览

智能纤维材料与器件

摘要：智能纤维器件作为新一代电子器件的重要组成部分，已成为多学科交叉研究领域的前沿方向，在智能交互、能源革新和医疗健康等领域展现出广阔的应用前景。随着该领域的不断发展，现有的纤维材料、器件结构及制备工艺已难以满足尖端应用日益增长的性能需求。因此，亟需面向前沿领域开展纤维材料与器件结构的协同设计。本文以“材料—原理—器件—应用”为组织框架，系统综述了智能纤维材料（包括金属材料、高分子材料与碳纳米材料）及其相关智能纤维器件（涵盖传感检测、能量转化、能量储存与发光显示）在材料与结构设计、性能优化、连续化制备工艺以及前沿应用方面的最新研究进展。最后，结合新兴材料研究方法及智能织物生态系统的构建需求，展望了智能纤维及器件领域的未来发展与关键研究方向。

新材料 2026年02月14日 1 点赞 0 评论 46 浏览

面向软体机器的智能形变高分子材料化学基础

摘要:智能形变高分子材料是实现软体机器感知—驱动—传动—结构一体化设计的核心材料，对提高软体机器的适应性、自主性和作业能力至关重要。然而，目前智能形变高分子材料的感知和驱动性能以及智能化程度无法满足软体机器自主行为控制的需求。通过智能形变高分子材料的创新化学设计突破感知驱动能力弱和自主性匮乏的瓶颈问题是决定软体机器未来兴盛的关键。我国在智能形变高分子材料化学领域的研究已有长足进步，但欠缺以重大领域应用需求为导向的组织性和整体协同性。因此，仍需加大投入力度，有组织性地深入研究软体机器的组成核心，以推动未来软体机器技术的持续创新与发展。

新材料 2026年02月13日 1 点赞 0 评论 53 浏览

液态金属活物质与人工生命体系的构筑

摘要：近年来，常温液态金属因一系列类生命现象与基础效应的发现，极大激发了人工生命与智能物质的探索。以这类材料为核心的各类功能体系，为实现超常规智能提供了崭新而富有前景的物质基础。除具备典型金属的基本功能外，液态金属还具有流动性、固液相变等物化性质，能够对外界刺激做出多元化响应，如大尺度可逆形变、逆重力攀爬，甚至展示出各种类生命行为，如自驱动、自组织、自分散、自生长、自修复、呼吸获能、自振荡和胞吞效应等。种种迹象表明，液态金属及其衍生材料、器件与系统正以某种“进化”方式，朝着构筑全新一代智能体系乃至可变形机器人的方向迈进。本文旨在介绍液态金属活物质的基本概念和演化路径，探讨液态金属典型的类生物活物质属性，总结其中的基础科学问题，并解读其对发展人工细胞、仿生器官以及智能机器人等方面提供的科学启示。同时，本文还将剖析研制液体集成型柔性智能机器人的可行途径，以及面临的科学挑战与技术机遇，最后对液态金属人工生命领域的发展前景进行展望。

新材料 2026年02月12日 1 点赞 0 评论 53 浏览

二维氮化碳(CxNy)材料的结构、性质及应用研究进展

摘要：二维氮化碳(CxNy)材料作为新兴二维材料家族, 因其高度可调的结构和优异的物理化学性质, 成为材料科学的研究热点. 本综述构建了氮类型关联的“结构-性质-应用”全链条框架, 系统揭示了CxNy材料从原子尺度结构到宏观性能的演化规律. 基于氮原子配位环境的差异, 深入分析了吡啶氮、石墨氮、吡咯氮等类型对电子结构和化学键合的调控机制, 并通过密度泛函理论计算与实验验证, 阐述了其结构多样性的热力学和动力学理论基础. 本综述全面探讨了CxNy材料的多元性能, 包括热力学稳定性、可调电子能带结构、电化学活性、光谱响应及催化性能,并基于构效关系, 分析了其在能源存储与转换(如锂离子电池、超级电容器)、环境治理(如光催化、CO2还原)、电子器件及传感检测等领域的应用前景, 建立了性能与结构参数的关联. 针对当前挑战, 如可控合成、规模化制备、缺陷调控机制、理论与实验协同及跨尺度建模等问题, 本综述提出了未来发展方向: 开发精准合成技术、构建多尺度理论模型、探索多元优化策略及推进工程化应用. 通过系统的理论分析和前瞻性展望, 本综述旨在为CxNy二维材料的基础研究和应用开发提供全面的科学指导, 推动该领域向高性能化和产业化方向发展.

新材料 2026年02月12日 1 点赞 0 评论 55 浏览