摘要：于丰富的矿产资源、超高的理论容量和卓越的安全性，水系锌电池成为下一代储能设备的有力竞争者。作为锌电池理想的正极材料候选者，近年来钴基电极材料因其高输出电压、高理论容量和优异的氧化还原能力（Co2+←→Co3+←→Co4+）而受到越来越多的关注。虽然研究者对应用于锌空气电池的钴基催化剂进行了文献综述，但是主要集中在单一催化方向，缺乏关于钴基电极材料多功能特性的系统总结。本文介绍了钴基正极材料在锌电池中的多功能特性，结合其氧化还原和氧催化两方面能力，从锌钴电池拓展到复合锌钴电池体系。然后，从两种电池体系中的充放电机理出发，详细介绍了当前锌钴电池中钴基材料的优化策略，以及复合锌钴电池中电极／电解液三相界面的设计方案。最后，本文介绍了当前研究的不足，并对未来研究方向进行了展望。

摘要：纳米线电极材料在电化学储能领域备受关注, 是纳米与新能源技术的交叉和前沿. 纳米线拥有大的长径比、较高的比表面积、轴向连续电子传输特性与径向电子限域效应. 纳米线用作电极材料时, 由于与电解液的接触面积比较大以及反应离子的脱嵌距离短, 能大幅提升电极材料的电化学活性, 故被广泛应用于功能化储能器件. 本文介绍了纳米线原位表征技术以及纳米线在储能电极材料中的应用(离子电池、高能电池、超级电容器和微纳与柔性储能器件). 对纳米线储能材料与器件的研究与进展进行了概述, 并讨论了在电化学储能材料研究中所存在的挑战. 最后, 对纳米线储能材料与器件的发展趋势进行了展望.

摘要：相变材料(phase change material, PCM)有望解决热能储存和热管理等方面的问题. 然而, 随着瞬态熔体前沿远离热源, 其能量密度和功率密度逐渐降低. 在太阳能直接热利用过程中, 传统充热的完成完全依赖于PCM本身的热扩散过程, 低热导限制了PCM的充热速率. 本文提出了基于可逆热致变色特性的动态相变材料(dynamicphase change material, Dyn PCM), 可以自动控制光热界面位移紧跟熔体前沿, 使相变材料在光热转换中的充热速率不受材料自身热导率限制. Dyn PCM由热致变色剂和主体PCM两部分组成, 热致变色剂以2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷作为供电子体, 2,2-双(4-羟苯基)丙烷作为受电子体及4-苄氧基苯基乙基葵酸酯作为溶剂成功实现无色-黑色的变换. 主体PCM以石蜡为例, 其中含83.3 wt.%石蜡含量的Dyn PCM5潜热为154.38 kJ/kg, 仅比石蜡降低6.6%, 其透明态表现出与石蜡接近的透射率为91.2%. 对比表明, Dyn PCM5的充热速率比石蜡提升了260%.经80次循环后, Dyn PCM的基团未发生改变, 充放热性能及透射率稳定性优异, 仍具有良好的可逆的变色及充热能力. 因此, 本研究提出的热致变色复合Dyn PCM5是一种有前景的太阳能储热材料, 可进一步运用在太阳能直接吸热过程中.

摘要：可穿戴设备在医疗健康、物联网和机器人等领域具有广泛需求, 其发展具有小型化、轻量化、柔性化的趋势, 然而便携式、持续稳定的能源供给方式是限制其应用的瓶颈问题. 基于水伏效应的新型环境能源捕获技术为解决可穿戴设备的持续能源供给问题提供了新的机遇. 相关研究表明, 碳纳米材料在对水能的转换与利用中展现了独特的优势. 本文以导电炭黑为水伏材料, 通过简易的浸涂法及材料表面浸润性调控, 制备了水伏效应和原电池反应产能机制协同作用的可编织柔性纤维状水伏纳米发电机. 其在纯水及多种盐溶液中均能实现持续稳定的产电, 突破了目前水伏发电机对于水源中极低离子浓度要求的限制. 值得一提的是, 该水伏纳米发电机可以利用人体汗液直接发电, 有望作为柔性可穿戴设备稳定的能源供给方式, 解决柔性电子器件的持续能源供给问题.

摘要：采用第一性原理方法对锗溴混合掺杂下甲胺基钙钛矿（MAPbI3）材料的能带结构、态密度、介电函数和吸收光谱进行研究。构建MAPbI3、MAPb0.75Ge0.25I3、MAPbI2.5Br0.5、MAPb0.75Ge0.25I2.5Br0.5这4种钙钛矿结构模型并优化其结构，得出光电特性。研究结果表明，锗溴混合掺杂可改变价带顶与导带底位置及斜率，调控带隙值大小，同时混合掺杂也会改变价带顶与导带底的斜率，4种钙钛矿模型中锗溴混合掺杂时价带顶与导带底的斜率最小，有利于电子跃迁，提升光电转换效率；掺杂锗可提高钙钛矿在可见光区的吸收性能，掺杂溴对钙钛矿光学特性影响不大。

摘要：核电站堆内构件用奥氏体不锈钢对材料的纯净度、晶粒度、耐腐蚀性及力学性能要求极其严格，质量稳定的材料对核电站的安全运行至关重要。通过对316不锈钢设计合理的化学成分（质量分数/%：0.045C、0.06N、17.00Cr、2.50Mo、12.50Ni、1.80Mn）；采用三元预熔渣重熔冶炼提升钢液纯净度，低熔速减少冶炼偏析；锻造+轧制联合开坯；依据材料规格控制固溶保温时间；精确控制冷拉变形量2 mm。成功研制出堆内构件用奥氏体不锈钢SA-479 316（N-60-6）冷拉棒材。其非金属夹杂物A、B、C、D类粗系、细系单项均≤1.0级，晶粒度达到5级，晶间腐蚀合格，室温拉伸屈服强度479~545 MPa，350℃高温拉伸强度515~575 MPa，满足堆内构件用冷拉棒材使用要求。

摘要：利用团簇式方法，通过对Fe-Cr-Ni合金进行成分精修，在保持合金良好耐蚀性的同时，提升不锈钢的导电性。首先，解析316L不锈钢的成分，获得其Fe-Cr-Ni 基础成分的理想团簇式[Ni-Fe11Ni1]Cr3，进而，固定Cr3，将Ni含量(质量分数)从6.63%变到32.74%，得到符合团簇成分通式[Ni-Fe13-xNix-1]Cr3 = Fe13-xNixCr3 (x = 1~5)的合金成分。利用真空电弧熔炼并铜模浇注成直径10 mm试棒，随后进行固溶及水淬处理。实验结果表明，在模拟双极板服役环境(0.5 mol/L H2SO4+2×10-6 HF)下，随着Ni 含量提高，在酸钝化后，自腐蚀电流密度由14.39μA/cm2降低至1.10μA/cm2，在电化学氮化后，由1.03μA/cm2降低至0.29μA/cm2。这些数据均优于参照合金316L不锈钢(分别为7.51和0.47μA/cm2)，甚至低于0.5μA/cm2的目前产业目标。在0.064 MPa压力下接触电阻逐渐减小(酸钝化后，从1.16Ω·cm2减至0.98Ω·cm2，电化学氮化后，从1.07Ω·cm2减至1.03Ω·cm2)，优于316L不锈钢的1.1Ω·cm2。上述实验结果表明，Ni含量的持续添加能够提升合金作为双极板的使役性能，最佳的不锈钢成分配方为[Ni-Fe10Ni2]Cr3，可以作为替代316L的新型不锈钢。电化学氮化处理方法在提升合金耐蚀性的同时，保持了相当高的接触电阻，是较好的不锈钢双极板表面处理方法。

摘要：数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新, 加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点。机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法, 其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势, 为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇。为帮助研究人员了解这一新兴领域, 本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展, 概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库, 举例介绍了新数据库的多层次构建, 分析了目前数据采集方面的一些难点。论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例, 最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战, 并展望了该领域的前沿研究。

摘要：先进核能系统的发展对核材料在多场耦合极端环境中的服役稳定性提出了更高要求。连续碳化硅纤维增强碳化硅（SiCf/SiC）陶瓷基复合材料具有低密度、高温力学性能优异、抗腐蚀、耐辐照等优点，且在外力作用下呈现“假塑性”断裂行为，被视为先进核能系统中极具应用前景的新型结构材料。本文首先从材料级、构件级、服役性能三个层面系统总结了核用SiCf/SiC复合材料的基础研究体系，分析了美国、法国、日本等传统核电强国，其他新兴核电国家和我国在核用SiCf/SiC复合材料领域的发展趋势，梳理了我国核用SiCf/SiC复合材料在原材料、数据积累和专利标准等方面存在的问题与发展面临的挑战，针对性地提出了相关措施与建议，包括加强材料制备技术研发、发展研发新范式、强化“产学研用”合作关系、在坚持以我为主的基础上加强国际交流等，以期为我国核用SiCf/SiC复合材料领域的研究方向及决策制定提供参考。