团簇-晶核共组装亚纳米材料的研究进展

摘要:亚纳米材料是指特征尺寸至少在一个维度上小于1 nm 的材料。与传统纳米材料相比,亚纳米材料往往有特殊的性能,因而具有广阔的应用前景。清华大学的王训教授课题组实现了在良/不良溶剂体系中制备亚纳米材料,并提出了团簇-晶核共组装策略来实现亚纳米尺度上材料组分的调控。目前,该策略已发展成为制备各种组分亚纳米材料的普适方法。亚纳米材料因超高的比表面积和接近100%的表面原子暴露率而具有快速的电子/离子传输特性,在储能、催化和光热转化等领域中获得了广泛的应用。本文介绍了团簇-晶核共组装策略的概念和亚纳米材料的形成机理,同时,综述了近年来利用团簇-晶核共组装策略制备的亚纳米材料的研究现状,就其合成方法、结构等进行系统的介绍,讨论了这些亚纳米材料在储能、催化、光热转化、有机凝胶等方面的应用,最后提出了亚纳米材料目前面临的挑战和未来的研究方向,旨在为亚纳米材料的设计和精确合成提供新的视角。

紫外光固化抗菌涂料的研究进展

摘要:涂料常用作为保护材料,但由于不同使用环境的影响,微生物沉积不可避免,易导致涂层磨损甚至破坏,因此抗菌涂料在保护基材和减少材料浪费中起着关键作用。本文简要介绍了涂料和紫外光固化技术,回顾了抗菌涂料的优势与不足。根据抗菌剂在光固化涂料中的引入方式,涂料可分为结构型和共混型两类。文章详细讨论了近年来常用的抗菌成分、合成与改性方法及其抗菌效果,并分析了涂层的其他性能(如耐磨性、抗氧化性、防污性)及潜在应用场景。本综述为理解抗菌紫外光固化涂料提供了全面视角,并为涂层合成及性能提升提供了参考,展望了其未来应用前景。

纳米材料复合水凝胶及气凝胶在摩擦电纳米发电机中的研究进展

摘要:摩擦电纳米发电机(TENG)自2012 年由王中林团队提出以来,其因成本优势和广阔应用前景,在能源领域备受关注。TENG的电极系统作为能量转换核心,由摩擦层和导电传输层组成。近年研究聚焦纳米材料等新型电极材料以提升输出性能,但是目前研究较为分散,缺乏系统总结。本文基于TENG工作原理,系统总结了纳米材料、水凝胶及气凝胶等复合材料的性能优势及在TENG 中的应用,通过对比不同策略对导电性、比表面积等参数的提升效果,提出优化水凝胶及气凝胶型TENG性能的关键方向,并展望未来发展趋势,旨在为研究者提供参考。

空间流体润滑材料研究进展

摘要:空间有效载荷的核心传动机构通常没有备份,一旦失效将造成有效载荷功能的丧失。这种单点失效模式使得流体润滑材料成为保证空间活动机构可靠运转的重要材料,因此提升现有空间流体润滑材料的综合性能与开发新的空间高效流体润滑材料,是推进新一代空间载荷活动机构研制的重要途径。本文介绍了目前空间领域广泛应用的流体润滑材料的种类及结构特性,综述了各类型空间流体润滑材料性能的改进提升方法与应用现状等,对现有空间流体润滑材料面临的难点及未来发展方向和趋势进行了展望,以期为高性能空间活动机构的研发与润滑设计提供参考。

材料科学大语言模型关键技术及其应用

摘要:大语言模型近年来受到广泛关注, 并逐步发展为材料科学领域的重要研究工具. 相较于传统机器学习方法, 大语言模型能够实现材料科学领域多种任务协同处理, 进行跨模态语义理解, 并实现全流程智能化覆盖. 本文系统梳理了大语言模型在材料领域知识增强、多模态数据融合以及工具协同调用方向的最新进展, 阐述了大语言模型推动材料研发流程从局部智能化向全流程智能化的技术演进. 本文进一步探讨大语言模型应用于材料领域面临的核心挑战, 包括领域特定知识深度与指令泛化能力的平衡机制、跨模态语义精确对齐方法、工具调用精确度与模型自学习能力的提升策略, 以及学术研究与工业界需求间的矛盾, 最终为构建材料科学专用大语言模型的技术创新与应用落地提供了理论框架和发展建议.

导热纸(膜)的研究进展

摘要:电子产品日渐突出的散热问题,引起了人们对电子领域热管理的广泛关注。柔性导热材料具有高韧性、高弹性、高导热、灵活性等特性,可运用于柔性电子器件,轻、薄型电子设备,电池等领域,帮助解决其散热问题。纸张及薄膜具有良好的柔韧性、优异的加工性和厚度可调整性,是良好的柔性导热材料。本文概述了近年来导热纸(膜) 的研究进展,对不同基材的导热纸进行了归纳分类和介绍,重点讨论了纤维素基导热纸的制备方法、导热性能、导热性能测试方法及机械性能。

石墨烯锌粉涂料技术和应用进展

摘要:石墨烯锌粉涂料体现了新材料、新机理和卓越性能的特征,成为涂料行业的一个突破性创新。文章综述了石墨烯锌粉涂料的技术发展和应用现状。石墨烯独特的原子片层结构和不可渗透性,以及优异的力、热、电性能,贡献了石墨烯锌粉涂料新的防护机理。石墨烯的物理屏蔽作用、活化锌粉作用以及增强力学强度作用,在高性能石墨烯锌粉涂料中发挥了主导作用。石墨烯锌粉涂料优先物理屏蔽主导防护机理,与传统环氧富锌涂料优先阴极保护机理有着本质差异。石墨烯锌粉涂料在防腐性能、力学性能、施工性能以及节约锌粉和节能降碳等方面,均体现出明显优势,石墨烯低锌和石墨烯锌粉双涂层更具有创新优势。总结了近期石墨烯锌粉涂料在桥梁、风电、化工、水电、建筑、集装箱等领域的应用案例和现状。最后,指出石墨烯锌粉涂料技术和替代传统环氧富锌涂料的应用发展趋势,以及对钢结构长效保护的技术创新价值。

采用磁等离子发动机实现超高温石墨化工艺

摘要:针对市场对高性能碳基新材料的迫切需求,尤其是第四代半导体基材、锂离子电池负极材料、复合材料等对超高密度、超高纯度炭材料的需求,开展中间相炭微球超高温石墨化处理工艺及装备研究。基于深空探测领域应用的磁等离子体动力发动机技术,开展了基于强磁高密度超高温等离子体电磁场耦合加速及调控、大功率分时分级电源启动控制、真空超高温高效率中间相炭微球石墨化工艺制造、高效能稳定连续运作标准化研究。应用磁等离子体动力发动机进行MCMB超高温石墨化处理试验表明:应用超高温等离子体技术进行石墨化处理,可获得石墨化程度较高、微观结构特性优异的碳素材料。基于深空探测领域应用的磁等离子体动力发动机技术,真空下可迅速达到3000℃的高温,十分钟内便可实现毫米级中间相炭微球的高质量石墨化,此种应用在国内尚属首例。实现了中间相炭微球石墨化过程所需的超高温度、高效率和工业智能化控制,制备出具备超高密度、超高纯度的材料,对提升我国新材料工艺制造装备的整体技术水平有重大实际意义。

基于深度学习和数字图像处理的晶界分割与修复

摘要:通过综合应用深度学习与图像处理技术,对金相图像中晶界进行分割与修复,为晶粒度的准确评级提供基础。首先,通过采集并人工标注多样化的金相图像样本,利用U-net模型结合数据增强和合理的切割策略,提升模型的泛化能力和鲁棒性。其次,采用封闭晶界的数据集,增强模型的预测能力。第三,提出晶界匹配像素准确率这一新的评估指标,有效衡量了模型对晶界预测的准确性。此外,采用图像处理技术对提取到的晶界进行修复,进一步提高晶界线的完整性和连续性。这些方法的综合应用不仅提高了金相图像晶界分割的准确度,而且为材料微观结构的表征与性能评估提供了一种高效的技术手段。

IGBT封装用聚酰亚胺胶的制备及性能表征

摘要:以含醚二胺、含硅氧烷二胺和含酮基二酐作为共聚单体,含羟基的单酐作为封端剂,调控聚酰亚胺胶各项性能之间的平衡关系,研制出一款固化温度低、绝缘等级高、黏附性能优异、与IGBT器件匹配性高且可长期稳定储存的封装用聚酰亚胺胶(简称“PI胶”)。研究结果表明:通过在刚性主链上引入醚键和硅氧烷结构,使得PI的玻璃化转变温度降至238℃;通过引入羟基、酮基等强极性基团、端胺基硅氧烷结构提升PI与基材的黏附性,黏结强度高达13MPa,划格试验结果达到0级;成功解决了普通PI树脂固化温度高、易剥离、易产生气泡等行业难题;且可在-18℃条件下长期稳定储存。