以固废混凝土为再生粗骨料,采用50%的铁尾矿砂取代天然河砂,选取多壁碳纳米管(CNTs)为纳米增强材料,制备出碳纳米管改性铁尾矿砂再生骨料混凝土。通过力学性能、吸水率、SEM(电子扫描显微镜)等表征测试,探究碳纳米管掺量、再生粗骨料替代率对混凝土性能的影响,建立了固废混凝土抗压强度预测公式并验证了该公式的可行性。分析结果表明,制备固废混凝土时掺加适量CNTs,混凝土力学强度呈抛物线型先增后减的规律;通过SEM试验发现,适量CNTs能够改变混凝土的微观界面结构,加快早期水化进程,同时优化其孔隙分布,进而形成更高密度的基体。为改善固废混凝土性能和固废资源化利用提供了新途径。

近年来,具有超高离子塞贝克系数的离子热电器件(ionic thermoelectric, iTE)受到广泛关注。与电子型热电器件不同,iTE以离子作为电荷载体,其中离子导电凝胶因其出色的TE特性和柔性可拉伸性,展现出巨大的发展潜力。综述了凝胶基iTE材料的研究现状。通过考察iTE的两种主要的工作机理,即离子扩散效应和温差电池效应,对影响凝胶基iTE材料热电性能的因素进行了深入分析。介绍了目前凝胶基离子热电材料的性能调控策略,同时对凝胶基离子热电材料的应用方式进行了阐述,探讨了离子热电材料进一步发展所面临的挑战。通过关注离子热电材料的最新创新成果,期望能为凝胶基离子热电材料的未来发展提供有价值的参考。

水凝胶因其出色的生化和机械性能,在抗旱、保鲜、调湿等领域均有广泛的应用,在伤口敷料领域也具有突出的优势。因其良好的亲水性、生物相容性和类似细胞外基质的三维多孔结构等特征,水凝胶敷料的研究备受关注,并逐渐呈现出功能化甚至智能化。然而,目前仍缺乏对功能性水凝胶敷料的系统性阐述。介绍了不同类型的功能性水凝胶敷料,提出了水凝胶敷料在研究和应用过程中面临的挑战,展望了功能性水凝胶敷料在未来的发展前景。

近年来,由五种或五种以上金属元素以等摩尔或近等摩尔比构成,具有各组元高度分散且混乱无序结构特征的高熵氧化物受到了研究人员的广泛关注。高熵氧化物主要有岩盐型、尖晶石型、钙钛矿型和萤石型等几种类型,在储能、催化、吸波及隔热领域均有很好的应用前景。综述了近年来固相反应法、喷雾热解法、共沉淀法、水热合成法、溶胶-凝胶法、溶液燃烧合成法和激光脉冲法等制备高熵氧化物的最新研究进展,详细比较了这些方法的优缺点。在此基础上,归纳总结了目前高熵氧化物的各类改性方法;提出了目前高熵氧化物的合成过程中出现的问题,并对高熵氧化物的未来发展趋势进行了展望。

环境水体中的重金属污染对生态环境和人类健康造成严重威胁,研发对重金属具有高效吸附性的复合材料具有重要意义。本研究以骨粉与不同摩尔比的Fe(NO₃)₃和KMnO₄ (4∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶4)为原料,利用溶液浸渍联合高温裂解法制备铁锰氧化物修饰的生物炭复合材料(FM-BCs);探究原料组成对复合材料组成、结构和表面性质和对水溶液中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)吸附能力的影响以及潜在的吸附机制。结果表明:铁锰氧化物修饰可改变材料的孔结构,且在生物炭表面引入Fe-O和Mn-O特征官能团;制备原料中KMnO₄和Fe(NO₃)₃的摩尔比对合成的铁锰氧化物-骨炭复合材料对水溶液中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力影响较大,其中在Fe(NO₃)₃和KMnO₄的摩尔比为1∶4条件下制备的复合材料(F₁M₄-BC)对重金属的吸附能力最优;通过吸附动力学和吸附等温线研究,表明FM-BCs对水溶液中的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附过程均是单层吸附和化学吸附,且Langmuir模型拟合结果显示F₁M₄-BC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的饱和吸附量分别达到192.73 和427.00 mg/g。该研究结果为高效去除水中重金属污染物的环境修复材料的研发提供基础科学依据。

激光熔覆作为一种新兴的表面涂层改性技术,在制备表面强化涂层和材料改性方面发挥着至关重要的作用。熔覆粉末材料是决定熔覆层性能的关键因素之一,已成为激光熔覆技术研究的焦点。首先介绍了激光熔覆技术的核心原理,然后详细阐述了金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等熔覆材料的特点及研究进展,最后对激光熔覆层粉末材料的未来发展方向进行了展望。

铜合金因其优异的耐蚀性、导电性等被广泛应用于建筑、海洋及电力工程等领域。但随着应用场景的复杂化和影响因素的多元化,一些高新技术领域对铜合金的耐蚀性要求在不断提高。由此,分析了国内外铜合金耐蚀性研究现状,总结了铜合金耐蚀性提升的主要方法如表面处理、热处理和多元合金化等,重点分析了各方法对铜合金晶粒尺寸、腐蚀产物、相变及晶体缺陷等的影响及耐蚀性提升的作用机制,展望了铜合金耐蚀性研究的未来方向。

永磁材料在现代工业与科学技术中发挥了重要的作用。近年来,借助机器学习方法在预测和优化永磁材料的制备与应用方面取得了巨大的发展。较为全面的综述了机器学习在永磁材料研究中的应用,介绍了机器学习的学习流程和常用的机器学习算法,综述了机器学习技术在微观特性分析与结构优化、磁性能预测与成分优化、探索新材料等方面的研究进展。提出了机器学习在永磁材料领域所面临的问题,包括数据维度高、样本量有限、噪音干扰大、缺失值较多等。在未来研究中,应深入研究并探索新的算法和优化策略,扩充数据集规模,以及结合智能化实验技术加快永磁材料的研发与改进。

金属有机框架(MOFs)材料因其独特的孔隙结构和便于调节的化学性质而在光催化领域显示出巨大潜力。沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)作为光催化剂面临光吸收不足的问题。针对现阶段ZIF-8在应用中存在的难点,采用吡啶基功能化修饰的方法,改善ZIF-8禁带宽度,从而提高ZIF-8的光催化活性。由2,2′-联吡啶修饰的ZIF-8(2-BP)具有最强的光催化活性,其光催化析氢效率约为910.14 μmol/(g·h),是未修饰ZIF-8的7.3倍。

Ti-Mn基AB2型Laves相合金在室温下具有可接受的储氢能力(~2%),良好的氢吸收/解吸动力学,良好的循环性能,易于活化和低成本等优势。研究表明,对于均匀单相,TiMn2具有最好的储氢性能。然而也存在循环稳定性弱、吸氢和脱氢平台坡度较大、吸氢解吸滞后严重等问题。从众多的研究与实际化的应用要求来看,元素替代仍然是改善合金储氢性能的主要方法。其中,V的添加可以使得氢原子间隙位置增多以及在不降低储氢容量的情况下有效降低平台压力。因此,以Ti-V-Mn基储氢合金的相结构为基础,阐述了C14Laves相和体心立方(BCC)相的变化规律以及两者之间的关联,系统总结了元素添加或替代、制备工艺以及热处理工艺等对Ti-V-Mn基合金储氢性能的影响规律。

随着集成化、小型化高性能设备的广泛使用,这些设备在运行过程中产生的强烈振动和剧烈噪声,给人类带来了一系列的环境和健康问题。利用阻尼材料将设备振动时产生的部分动能转化为热能或其它形式的能量耗散掉是有效解决振动和噪声问题的方法。硅橡胶材料具有优异的粘弹性,其主链Si-O键能较大,在较宽的温度范围内(-50 ~200 ℃)拥有稳定且可靠的力学性能,常作为减振降噪材料应用于航空航天、医疗设备、汽车轻工、电子电器等领域。然而,硅橡胶的高阻尼温域通常在其玻璃化转变温度(T_g, -120 ~-70 ℃)附近,常温和高温下的阻尼性能相对较差,有效阻尼温域较窄,难以适用实际工作需求。因此,需要对硅橡胶进行改性来增强和提高阻尼性能以拓宽其有效阻尼温域。综述了阻尼硅橡胶的研究进展。

简述了铜钛合金的发展现状,主要介绍了以真空熔炼为基础粉末冶金为研究方向的铜钛合金的制备技术,论述铜钛合金固溶时效的相变过程与强化机理,对轧制工艺的强化原理进行了介绍。总结了时效工艺以及变形强化工艺与性能的关系,描述了第三元素对铜钛合金性能的影响,并对部分元素的影响机理进行了叙述,并对目前铜钛合金性能优化的前沿技术进行了介绍。

微米级介孔SiO₂微球具有单分散、比表面积大和对光漫反射等特点,在吸附、电子和化妆品等工业领域具有广泛应用,但制备粒径大于20 μm的SiO₂微球仍具有挑战。研究通过Stöber法优化水醇比制备SiO₂, 将其疏水改性后作为Pickering乳液法的固体乳化剂成功制备了平均尺寸为41.8 μm的单分散性SiO₂微球。SEM研究表明其表面存在裂纹,内部填充大量多孔纳米SiO₂球;N₂吸脱附测试表明其为介孔材料,经550 ℃煅烧后微球破碎,表面积增大为369.47 m²/g。煅烧前后SiO₂微球对不同离子类型染料的吸附具有选择性。与Ni/Fe双金属-有机框架相比,煅烧后SiO₂微球与其复合作为电极进行电化学检测多巴胺的氧化峰电流提升了561.3%,灵敏度提升了51.0%,检出限为0.08 μmol/L,大幅度提升了1172.9%,并具有良好的抗干扰能力。

随着科技的发展,大量电子设备的应用使电磁辐射风险骤增,对信息安全、军事安全、生态安全带来威胁。建筑吸波材料能够有效降低电磁辐射危害,对生态文明可持续发展具有重要意义。以水泥基吸波材料为例,从吸波剂对电磁波的损耗机理(电阻型、电介质型、磁损耗型)及水泥基体结构(层状、周期、多孔)方面归纳总结了水泥基吸波材料的发展现状与研究中存在的不足,并对该类材料未来的发展方向进行了展望,为研发理想吸波器提供参考。

铝钨复合材料作为高性能轻质结构材料具有良好的综合力学及优异的伽马射线屏蔽性能,在核工业、航天领域等领域受到了广泛的关注和应用,介绍了高性能铝钨复合材料的制备途径、界面反应、力学性能影响因素、屏蔽性能以及铝钨复合材料在航空航天、电子通讯、核领域等的应用,分析了铝钨复合材料存在的不足,为制备高性能铝钨制品提供了参考。

双脉冲电沉积技术在金属基体材料表面制备镀覆层,能够有效提高其表面硬度、耐磨、耐蚀等性能,其中工艺参数对镀层的结构和性能有着重要影响。利用双向脉冲电镀工艺制备镀层,研究了反向平均电流密度对镀镍层表面形貌、物相结构、镀速和硬度、耐磨和耐蚀性能的影响。结果表明:在适宜范围内,随着反向平均电流密度的增大,镀镍层微观表面的洁净度呈现先升高后降低的趋势,镀镍层的沉积速率表现为递减趋势。镀镍层的表面硬度先升高后降低,镀镍层磨损失重比表现为先减小后上升的趋势。随着反向平均电流密度的增大,优化镍晶择优生长取向,促进镀镍层晶粒细化。当反向平均电流密度为-1.4 A/dm²时,显微硬度达到了最大值525.8HV_0.1,磨损失重比为最小值9.208%。反向平均电流密度为-1.4 A/dm²时,镀层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的自腐蚀电流密度降低了一个数量级(5.732×10^-6A/cm²),具有最高的自腐蚀电位(-0.173 V),电荷转移电阻为最大,表现出最好的耐蚀性。

氢能已成为世界主要国家首要发展的战略能源,制氢的方法主要有化石能源制氢、工业副产制氢和电解水制氢,其中质子交换膜(PEM)电解水制氢因具有零碳排放、产氢纯度高等优点,在未来氢能发展方面具有可观前景。酸性析氧反应(OER)作为PEM的阳极反应,由于其复杂的四电子转移过程,是限制PEM发展的主要原因之一。迄今为止,各种用于酸性OER的电催化剂已被广泛研究,铱基材料因具有优越的析氧催化性能,有效提高电解水效率,仍是最先进的酸性OER电催化剂。因此,开发高性能、低成本铱基催化剂已成为推动PEM发展的重要技术。综述了经典的吸附物演化机理(AEM),并总结不同铱基催化剂的发展和优化策略,最后,对铱基催化剂未来在酸性OER中的发展方向提出展望。

电催化氮还原(electrocatalytic nitrogen reduction reaction, ENRR)合成氨作为一种新兴的人工固氮工艺,具有反应条件温和、可再生能源适配性强等特点。但电催化氮还原反应电位与析氢反应(hydrogen evolution reaction, HER)电位接近,造成氮还原反应选择性降低。通过正十八-烷基硫醇对纳米多孔FeNbMoP电催化剂进行疏水修饰,增加氮气分子与催化剂表面活性位点的接触,抑制析氢反应,提高氨产率及法拉第效率。修饰后的ENRR催化剂合成氨产率为15.45 μg/(h·cm²),法拉第效率为6.28%,性能较未修饰的FeNbMoP催化剂提升明显。该方法有望为氮还原催化剂的理性设计提供新的思路。

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)由正丁醛和聚乙烯醇(PVA)缩合而成,在工业上是一种重要的高分子材料,具有耐水、耐热、成膜性好、透明度高等优良特性,可广泛用于汽车玻璃夹层、胶黏剂、光伏电池膜,防护薄膜等众多领域。随着生产、生活需求的不断提高,人们对功能型PVB树脂的改性研究从未停止,从6个不同应用方面总结了PVB树脂的功能化改性研究,包括防紫外、导热、防水耐油、防污抗菌、防腐蚀和自修复。综述了最近几年研究人员对功能化改性PVB树脂的最新研究进展,最后指出了该领域存在的问题,并对该材料的未来研究方向做出了展望,应向着经济、多功能、环保的方向继续发展。

随着电子元器件的高密度集成化、轻量化,聚酰亚胺基石墨膜凭借其优异的导热性能得到广泛的关注。研究使用4,4,-二氨基二苯醚和均苯四甲酸二酐作为单体进行共聚,磷酸钙为化学亚胺化试剂,研究了化学亚胺化试剂添加量对聚酰亚胺(PI)薄膜性能的影响,再进一步炭化、石墨化处理得到高导热PI基石墨膜,通过对石墨膜的微观形貌、晶型以及性能进行分析。结果显示,采用化学亚胺化法制备的PI薄膜经过石墨化处理后,所得石墨膜的微观形貌更加平整且致密有序、石墨化程度更高以及具有较大的晶粒尺寸和较小的晶格缺陷。当磷酸钙添加量为0.1%时,PI薄膜的拉伸强度达98.42 MPa,石墨膜的热导率达1 623.9 W·m^-1·K^-1。在模拟散热测试过程中,仅需60 s即可将石墨膜表面温度从60 ℃快速降温24 ℃,在现代集成化先进电子元器件和高端电子产品等热管理领域都具有很好的应用潜力。

类液体功能化涂层是一种在固体基材上共价接枝的高柔性动态聚合物分子刷。因其具有极低的玻璃化转变温度,通常在-100 ℃以下,在空气中可以自由旋转与运动,表现出流体的高度动态特性,对各种表面张力液体呈低粘附、易滑落的特性,展现出极低的接触角滞后。介绍了类液体动态分子链的制备方法,类液体功能化涂层的防污原理及在不同领域中的防污应用,并对其未来的前景进行了展望。

以4种不同长度(3,6,9和12 mm)的短切玄武岩纤维掺入混凝土中,固定纤维的掺杂量,研究了短切玄武岩纤维的长度对混凝土力学性能、微观形貌、孔结构和抗冻性能的影响。结果表明,短切纤维对混凝土流动性的阻碍作用较小,长度超过6 mm的纤维在混凝土中易发生团聚形成纤维束,从而降低混凝土的流动度,削弱纤维对混凝土的增韧效果。6 mm纤维掺杂的混凝土试样的抗压强度和抗折强度达到了最大值,分别为46.8和8.8 MPa,具有更大的延性和韧性。当快速冻融循环次数达到100次时,6 mm纤维掺杂的混凝土的质量损失率最低仅0.29%,相对动弹性模量高达86.94%。通过CT扫描分析得出,6 mm纤维掺杂的混凝土的孔隙率最低仅0.62%,孔隙平均体积最小为0.332 mm³。综合可知,6 mm长度的玄武岩纤维对混凝土的力学性能和抗冻性能提升效果最大。

NiTi基形状记忆合金在塑性变形过程中主要存在力致马氏体相变与位错塑性两种机制的竞争。为拓宽超弹性温域、减小残余应变,常需提升位错滑移临界应力,使其超过相变临界应力。细化晶粒是抑制位错滑移的典型手段,但这同时导致相变受制,使上述两类应力同步提升。目前,关于相变与位错滑移临界应力的晶粒尺寸依赖性的相对强弱尚不明晰。通过熔炼、锻造、拔丝及晶化退火制得不同晶粒尺寸的Ni₅₁Ti₄₇Nb₂(原子分数%)合金丝材,利用不同温度下的拉伸实验表征了Ni₅₁Ti₄₇Nb₂合金的超弹性与塑性变形行为。结果表明,Ni₅₁Ti₄₇Nb₂合金相变与位错滑移临界应力均具有Hall-Petch型晶粒尺寸依赖性,即临界应力与晶粒尺寸的平方根成正比。随晶粒尺寸减小,位错滑移临界应力比相变临界应力提升快的多,故可确保细晶化为提升超弹性的有效手段。

研究发现氧化锡铟(ITO)靶材的致密度受ITO前驱粉体烧结活性影响并取决于其结构和组成。而ITO前驱粉体煅烧温度对于ITO靶材结构及其性质的影响尚未明晰。探究铟锡氢氧化物粉体的煅烧形成ITO粉体过程中,温度对于其粉体的结构以及后续制备的ITO靶材的烧结致密化的影响。XRD衍射分析表明铟锡氢氧化物的粉末煅烧温度和时间的增加均会导致ITO粉体晶粒尺寸变大;当煅烧温度为750 ℃时(2 h),ITO粉体有较高的比表面积,高的表面金属含量构成,制备的靶材具有高的相对密度,更低的电阻率,靶材断面结构紧凑,内部气孔相对较少。前驱粉体煅烧温度与ITO靶材的结构-性能关系,揭示了煅烧温度直接影响铟锡氢氧化物粉体的立方晶体的形成,改变了生成的ITO粉体结构(比表面积、表面元素构成、粒度等),影响成型的素胚密度,进而影响ITO靶材的烧结致密性及导电性能。

壳聚糖作为一种天然高分子多糖,具有良好的生物相容性、生物降解性、无毒以及抗菌、消炎等多种生理功能,被认为是药物跨膜运输的理想载体。智能响应型纳米凝胶因其突出的环境响应控释性能、尺寸稳定性和高药物负载量在药物递送方面引起了广泛的关注。介绍了智能响应型壳聚糖基纳米凝胶的制备方法和控释机理,详细归纳了智能响应型壳聚糖基纳米凝胶的最新研究进展及其在医学、农业、食品等领域的应用现状,并针对智能响应型壳聚糖基纳米凝胶在功能成分递送系统中存在的不足(如可控性差、响应不灵敏、无法避免缓释等),对其未来发展方向进行了展望。

开发用于热能存储与传输的硬脂酸相变乳液,选取非离子表面活性剂Brijs分别与阳离子表面活性剂CTAB、阴离子表面活性剂SDS和SDBS、非离子表面活性剂Tween 40和Tween 60等3种类型的表面活性剂进行复配,通过相反转乳化法制备了硬脂酸相变纳米乳液。经过优化制备工艺参数,成功制备了平均液滴尺寸小于100 nm、分散相含量最高达30 %(质量分数)的稳定纳米乳液。纳米乳液具有较高的相变潜热,且在长时间贮存和100次冻融循环条件下表现出良好的流动性和稳定性。

锂离子电池作为现代能源存储的重要技术,在电动汽车、储能系统以及便携式电子设备等领域被广泛应用。但仍存在容量衰减快、成本高等问题。仿生材料因成本低、资源丰富且具有特殊结构和优异性能等特点,成为改善锂离子电池电化学性能的有效手段。为了发挥仿生电极和隔膜材料的优势,综述锂离子电池负极、正极、隔膜仿生材料的应用进展及研究趋势。分析结果表明,仿生材料具有多孔、微/纳米、交联网状、自组装等结构,不但能提供更多锂离子存储空间,提高锂离子迁移速率,还能防止纳米颗粒团聚,有效缓解充放电时电极的体积膨胀。精细化合成工艺的设计、微纳米制造技术的应用、仿生材料活性成分的研发、商业利用率的增加是锂离子电池仿生材料未来研究趋势。

NiCo₂O₄因理论比电容高、成本低、资源丰富,是超级电容器理想的电极材料。以甘蔗渣为生物质模版,通过水热法在其上生长镍钴基前驱体,并退火去除模版同时得到了3维板状NiCo₂O₄纳米线(P-NiCo₂O₄ NWs),工艺简单、高效且具有成本效益。得益于其结构优势,P-NiCo₂O₄ NWs电极具有良好的电化学性能,在1 A/g电流密度下具备1 082 F/g高比电容,且在20 A/g时比电容保持率为85.0%,表现出优异的倍率性能。组装的混合超级电容器在800.2 W/kg功率密度下可达到42.7 Wh/kg的高能量密度,且在5 A/g的电流密度下进行5 000次循环测试,其比电容保持率达到了91.4%。这些出色的结果表明,采用生物质模版法制备的P-NiCo₂O₄ NWs电极在高性能储能装置中具有广泛的应用前景。

LiCoO₂作为锂离子电池正极材料具有优异的体积能量密度。但其在高电压条件下的结构稳定性差,这会导致LiCoO₂的性能下降。稀土元素掺杂是改良LiCoO₂性能的有效手段,但掺杂改性机理目前在原子与电子尺度层面尚需进一步明确。采用第一性原理计算方法,研究了Ce掺杂对LiCoO₂电子结构及Li⁺迁移性质的影响机理。结果表明,Ce掺杂显著扩大了晶胞体积,降低了晶胞内的电荷密度,减少相互作用的强度,使晶胞更加稳定。LiCoO₂在Ce掺杂后由半导体特性转变为金属性,增加了载流子密度,提高了材料的导电性能。经过Ce掺杂后,Li⁺的迁移势垒相比未掺杂时降低了93.12%。这主要是因为Ce掺杂导致Li层厚度增加,使得锂离子更容易发生迁移,从而提升电池的功率密度和循环寿命。

采用固相烧结法成功制备了Pb_0.9Sr_0.1(Zr_0.5Ti_0.5)_(1-x)Ce_xO₃ (x=0.05~0.20)(PSCZT)陶瓷,研究了不同烧结温度与不同Ce掺杂含量对PSCZT陶瓷结构、介电、铁电性能的影响。结果表明,当烧结温度为1 100 ℃,Ce掺杂含量为0.05时,获得了具有较高剩余极化(11.66 μC/cm²)和较小矫顽场(17.95 kV/cm)的钙钛矿结构的致密陶瓷,此时PSCZT陶瓷的介电常数由未掺杂PZT陶瓷的518增大到912。正电子湮没测试研究表明,PZT及Ce掺杂含量为0.10时(烧结温度为1 100 ℃)的PSCZT陶瓷样品的正电子湮没平均寿命为178.75和179.67 ps,Sr、Ce掺入使得PZT样品缺陷捕获正电子几率减小,正电子湮没平均寿命变大。Sr、Ce共掺的PZT中B位缺陷浓度降低,畴壁数量相应减少,使得畴壁更加容易移动,从而提高了PZT陶瓷的极化强度,提高了PZT陶瓷的铁电性能。

隔膜是锂电池的重要部件之一。商业化聚烯烃隔膜的电解液润湿性差、高温热收缩,难以满足高性能锂电池发展的需要。通过在醋酸纤维素(CA)溶液中原位聚合丙烯酰胺,并采用同步相分离和脱乙酰,制备了纤维素/聚丙烯酰胺(d-CA/PAM)复合隔膜。d-CA/PAM隔膜具有高孔隙率(77.9%)、高电解液吸收率(273.0%)、优异的热稳定性(在200 ℃下不收缩)和高离子电导率(1.51 mS/cm)。d-CA/PAM隔膜组装的锂金属电池在1 C时表现出比聚烯烃隔膜更高的初始放电比容量(150.1 mAh/g vs. 143.0 mAh/g)和更好的容量保持率(100次循环94.3% vs. 92.0%)。

金属磁性材料在航空航天、汽车工业和电子信息领域有着广泛的应用。随着科技发展,对金属磁性材料的力学性能提出了更高的要求,具有良好力学性能的磁性金属能够提高材料的使用可靠性,并且还能够降低材料的加工成本从而增加经济效益。传统金属磁性材料一般为金属间化合物或者非晶态化合物,其力学性能表现为强度和塑性不可兼得。高熵合金具有优异的力学性能,并且其固溶体的本质允许其有更多的成分选择空间以及可以选择多种强化方式对力学性能进行优化。利用高熵合金设计理念可以选择高浓度的磁性元素(Fe、Co、Ni)为基底元素来提供磁矩,通过组织调控合金的力学性能和磁学性能,这有助于设计具有优异力学性能和磁学性能的新型磁性合金。首先简单介绍了目前常用的几种强化高熵合金力学性能的方式,然后介绍了FeCoNi基高熵磁性合金与磁性功能相关的研究进展。着重介绍了几种设计具有良好力学性能高熵软磁合金的方式;其次介绍了FeCoNi基高熵磁性合金在作为永磁材料、磁热材料、高频磁性材料方面的研究进展。着重讨论了高熵软磁合金现有研究存在的问题,展望了FeCoNi基高熵磁性合金未来的发展趋势。

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸锂(AMPSLi)和丙烯酰胺(AM)为共聚单体,制备得到P(AM-co-AMPSLi)导电水凝胶,并以纤维素纳米晶(CNC)为增强相以提高水凝胶的机械性能。对CNC/P(AM-co-AMPSLi)复合水凝胶的结构、机械性能、电导率和微观形貌进行了测定和研究。结果表明,CNC与P(AM-co-AMPSLi)水凝胶之间存在氢键作用,能够显著提高水凝胶的综合力学性能; 3%CNC/P(AM-co-5%AMPSLi)复合水凝胶的导电性能(0.65 S/m)和综合力学性能最优(最大负荷0.473 N,抗拉强度30.37 kPa),抗拉强度相较于未添加CNC的共聚水凝胶提高了420%。

有机光伏器件(organic photovoltaics, OPVs)相比较于晶硅电池,具有彩色轻柔、半透明和低成本大面积制造等优点而被广泛关注。氧化锌(ZnO)由于在电子输运、环境友好和低温溶液加工等方面的优势而成为OPVs电子传输层(electron transport layer,ETL)的关键材料之一。但是,ZnO纳米颗粒通常有大量的表面缺陷而影响其载流子传输性,其电学性能有待进一步提升。因此,通过混合溶液法利用不同浓度硼酸与氧化锌溶液直接混合涂覆成膜,调节与优化两者混合比例,研究硼掺杂ZnO作为ETL(B-ZnO)对OPVs光电性能的影响。当掺杂比例为8%时,B-ZnO基OPVs在一个标准太阳光下的最高能量转换效率达到了8.76%,相比于ZnO基器件(8.10%)提升了8.2%。这归因于硼酸的掺杂使ZnO ETL获得了更好的表面形貌和更优的电学性质,减少了界面缺陷态密度和增加了器件的内建电势,从而进一步提高了OPVs性能。该研究为便捷的ZnO元素掺杂在高效OPVs中的应用提供了新的思路和方法。

氮化铝(AlN)作为第三代半导体材料的代表之一,已经在多个应用领域引起了广泛关注。然而,本征AlN的压电性能不足以满足能量采集器、表面声波谐振器和体声波谐振器等微机电系统(MEMS)中压电器件的需求。重点探讨钪(Sc)掺杂氮化铝生成压电增强材料AlScN的效果及其机理。目前,制备AlScN压电薄膜的方法主要包括磁控溅射(PVD)、分子束外延(MBE)和有机金属气相沉积(MOCVD)。为了实现优异的压电性能,AlScN薄膜需要具备高压电性能、良好的c轴取向生长和优异的结晶性。目前的研究主要集中在调节Sc掺杂浓度、生长温度、Ⅲ/V比及衬底材料等方面,以提升AlScN薄膜的整体性能。相比之下,作为掺杂元素的钇(Y)和镱(Yb)展现出更大的应用潜力。它们不仅能够实现更高的掺杂浓度(理论上分别可达0.75和0.77),而且成本较Sc更低。这使得Y和Yb在未来压电器件中的应用前景更加广阔,为提高AlN的压电性能提供了新的研究方向。

在全球石化资源和能源紧缺的环境下,传统材料所开发的泡沫展现出了良好的性能和稳定性等,但是此类材料具有来自石化资源、污染严重以及不可再生等缺点,会造成资源浪费且加重对环境的负担。纤维素基泡沫材料具有绿色、可再生、无污染等环境友好性的特点,受到广泛关注。综述了近年来纤维基泡沫的研究进展,着重从纤维的预处理、发泡工艺、发泡配方和潜在应用对其进行了系统的综述,并对未来纤维素基泡沫材料的优化设计、大规模生产及推广应用进行了展望。

采用传统固相合成法制备了BaTiO₃-SrCO₃-MgCO₃-xMn₃O₄-Dy₂O₃-ZrO₂-SiO₂(x=0~0.2%(摩尔分数))陶瓷,在1%H₂-99%N₂混合还原气氛中进行烧结,烧结温度为1 320 ℃。研究了Mn₃O₄掺杂对纳米BaTiO₃基陶瓷的影响,发现掺杂Mn有利于陶瓷介电常数以及绝缘电阻率的提升;陶瓷的容量温度稳定性很大程度取决于Mn的掺杂量,当x=0.05%(摩尔分数)时,得到高介电常数(ε=3 267)、良好的绝缘电阻率(ρ_v=3.82×10¹¹Ω·cm)和低介质损耗(tanδ=1.03%)的抗还原纳米BaTiO₃基陶瓷,温度特性满足EIA X7R(-55~125 ℃,ΔC/C_{25 ℃} ≤±15%)标准,具有良好的BME-MLCC应用前景。

利用电泳沉积和热还原相结合的方法,在ZK60镁合金表面制备不同沉积电压下的HA-NrGO-CS(羟基磷灰石-还原氧化石墨烯-壳聚糖)三元复合涂层,XRD(X射线衍射)结果表明,Mg²⁺会掺杂到HA (羟基磷灰石)中影响HA(002)晶面的生长,使其沿(300)晶面生长形成片或板状的HA再结晶晶体,Mg²⁺ 掺杂从而减小复合涂层的晶粒尺寸形成更加均匀致密的复合涂层。红外和拉曼光谱证实了氮原子的掺杂和GO(氧化石墨烯)的有效还原。电化学结果显示,不同沉积电压下制备的HA-NrGO-CS复合涂层对基体都有一定的保护,140 V条件下制备的复合涂层具有最大的E_corr(腐蚀电位):-0.28 V值和最小的I_corr(腐蚀电流密度):5.04 μA/cm²值,C_R(腐蚀率)值:0.11 mm/year表明涂层能有效延缓基体合金的腐蚀速率,此时复合涂层具有最优的耐腐蚀性能。有效地解决了Mg基体作为潜在骨科植入材料在人体内腐蚀速率过快的问题。

使用明胶作为壁材,苦参碱作为芯材,采用乳化交联法制备出苦参碱/明胶抗菌微胶囊,并探究了芯壁比、搅拌速度和交联剂种类对微胶囊性能的影响。观察微胶囊形貌结构,并测定了微胶囊载药率和包埋率,粒径分布,还对其抗菌性能和缓释性能进行测定。芯壁比为1∶2,搅拌速度为700 r/min,使用戊二醛做为交联剂的制备出的微胶囊,载药率为15.0%,包埋率为32.2%;10 mg/mL的微胶囊对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌率能达到100%;且微胶囊体外释放速度稳定。

两步反应烧结可以降低反应烧结碳化硅中的残余硅含量,采用纳米炭黑为活性碳源,过量碳微球和金刚石分别为惰性碳源,通过两步反应烧结制备了碳化硅陶瓷,分析比较了两种惰性碳源的反应率,以及对碳化硅陶瓷力学性能和热学性能的影响。结果表明,在碳密度和烧结工艺条件相同的情况下,金刚石的反应率低于碳微球,制备的烧结体中残余硅较多。在1 550 ℃保温6 h条件下,使用高硬度的金刚石为惰性碳源制备的碳化硅的显微硬度达(2 488±133)HV,高于使用碳微球制备的碳化硅。但是由于使用金刚石为惰性碳源制备的烧结体中低导热的残余硅较多,导致使用金刚石制备碳化硅的导热系数较低,在 1 550 ℃保温6 h条件下为115 W·m^-1·K^-1,低于碳微球使用的碳微球。