高镍三元正极材料具有能量密度大,电压平台高,无记忆效应等优势,受到研究者们的广泛关注。但受限于其循环稳定性差,阳离子混排,热稳定性差等缺陷,高镍三元正极仍需进行广泛深入的研究。围绕高镍三元正极材料的不足,概括了近年来离子掺杂、表面包覆、共改性、浓度梯度、电解质改性和结构调控等改性策略的最新进展,并对未来的研究方向进行了探讨与展望。

纳米陶瓷涂层是一种采用不同纳米增韧方法和制备工艺获得的陶瓷涂层,纳米结构的引入能够在一定程度上改善陶瓷涂层的脆性。介绍了纳米结构增韧陶瓷涂层的常用增韧方法及其增韧机理,包括晶须增韧、纳米线增韧、碳纳米管增韧、纳米颗粒增韧、纳米多层膜增韧、纳米超晶格增韧以及仿生结构增韧,简述了近几年纳米增韧陶瓷涂层的主要制备工艺,主要有溶胶-凝胶法、气相沉积法、热喷涂技术(如等离子喷涂、超音速喷涂)以及磁控溅射等。最后,总结了不同纳米增韧陶瓷涂层制备过程中存在的难题与挑战,并对纳米增韧陶瓷涂层的研究方向与应用前景进行了展望。

近年来,光电催化技术(PEC)因其融合了电化学与光催化技术的优势而备受瞩目。这一技术不仅展现了优良的催化性能,还解决了传统粉末光催化剂难以分离回收的难题。光电极的基底材料是PEC技术的核心,其显著影响着电子转移的效率、光生载流子的复合率以及光电极的稳定性。尽管PEC技术已取得诸多成果,但关于光电极基底材料的研究进展尚未得到充分的文献报道。鉴于此,在系统地对光电极基底材料进行分类,包括金属、导电玻璃、碳基材料以及其它新兴材料,并深入回顾近年来关于这些材料的研究进展。详细论述光电极的制备方法、性能表现以及作用机理,以期为读者提供一个全面而深入的理解。同时,我们也对光电极基底材料的未来研究方向提出了一些建议,希望能为该领域的进一步发展提供有益的参考。

金刚石/铝复合材料具有高导热和低密度等优点,是理想的航天电子器件散热材料。然而,目前对影响金刚石/铝复合材料热导率的影响因素和可靠性研究仍有不足。采用放电等离子烧结法,综合考虑了烧结温度、保温时间和金刚石粒径组合的影响,制备了热导率为462 W/(m·K)的金刚石/铝复合材料。同时,验证了复合材料在高低温和振动环境中的扩热可靠性。结果表明,当热流密度为70 W/cm²时,与铝合金扩热板相比,金刚石/铝复合材料将带动热源温度下降13 ℃,在高低温和振动环境中仍具有热物理性质稳定性和结构可靠性,有效提升了电子设备的总体散热能力,为航空航天电子器件的发展提供了一种稳定、可靠的散热方案。

简述了空心玻璃微珠的表面改性方法以及在涂料中的应用情况,分类总结了其在隔热涂料、防火涂料、吸波涂料和防腐涂料中的最新研究进展,并对未来空心玻璃微珠在涂料中的应用方向拓展进行了展望。

相变混凝土(phase change concrete,PCC)是一种新型建筑材料,在相变温度范围内吸收或释放大量热量,在节能和环保方面体现了优异性能。首先综述了相变混凝土的基本原理及其发展应用概况;其次分析了相变混凝土材料性能、力学性能、热学性能的研究现状,指出了当前研究中存在的问题与挑战;最后总结了相变混凝土的试验研究与工程实际应用,并提出了基于相变混凝土复合材料的智能化发展建议。

铁尾矿转化为高附加值产品的功能化利用越来越受关注和期待。本文以铁尾矿为原料,引入锌离子水热合成了介孔硅酸锌复合材料,包括由层状纳米片组装而成的花瓣状硅酸锌类物质(zincsilite)和异晶锌(hemimorphite)复合材料,以及由短棒组装而成的椭球状硅锌矿(willemite)复合材料。其中,花瓣状异晶锌复合材料具有典型的片状粒子聚集形成的狭缝孔结构,孔隙宽度约为3.385 nm,比表面积为96.15 m²/g。该复合材料对染料亚甲基蓝(MB)有高效吸附效应,10 min内去除率接近100%,在染料废水处理领域具有潜在的应用前景。

ETFE薄膜在自然环境老化后的力学性能是ETFE结构长期使用性能评价的基础。选取在室外自然环境长期使用后的ETFE薄膜,开展了微观形貌表征和宏观力学性能试验,采用能量法确定了自然环境老化ETFE薄膜的屈服点及弹性模量,基于数理统计分析了材料力学参数标准值。研究结果表明,自然环境老化作用使ETFE薄膜材料表面微观形貌粗糙,截面褶皱纹理密集,晶粒尺寸增大了7.8%。老化ETFE薄膜破断强度下降显著,屈服应力及弹性模量降低较大,其标准值为11.73、703.2 MPa,降低了14.9%、13.5%。研究扩展了ETFE薄膜材料力学的研究范畴,可为准确评估ETFE结构长期使用性能提供重要的力学参数。

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。

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。

使用化学机械抛光制备硅基铌酸锂单晶异质集成薄膜,研究了在薄膜制备过程中不同阶段下薄膜状态,利用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱分析(XPS)对单晶铌酸锂的表面形貌与元素含量变化进行了表征,并通过高压极化装置对铌酸锂薄膜实现了大面积周期性极化。研究结果表明,随着研磨步骤的进行,样品表面粗糙度逐渐降低,完成最终抛光工艺后,样品表面均方根粗糙度基本达到初始样品水平;抛光过程会导致Li缺失,但是可以通过后续工艺进行修复,研磨过程中引入的杂质元素会随着工艺的进行逐渐被去除,最终得到高质量硅基铌酸锂单晶薄膜;使用高压极化装置对铌酸锂薄膜进行极化,得到周期极化的条形电畴反转单元结构。该研究对制造基于铌酸锂的高性能传感器件具有重要意义。

随着煤炭等不可再生资源的日益枯竭,生物基替代材料得到了广泛关注,木质素来源广泛,储量巨大,但全球仅有约5%得到了资源化利用。因此本研究采用一步法,以木质素磺酸钠为原料,FeCl₃作为活化剂,尿素为氮源,制备了一种分级多孔木质素基氮硫共掺杂活性炭,探究其在超级电容器和CO₂吸附领域的应用潜力,为木质素的资源化利用提供理论支持。研究发现在6 mol/L KOH为电解液的三电极体系中,AC-1-NS在0.5 A/g的电流密度下具有高达275 F/g的比电容,AC中丰富的孔结构和杂原子决定其优异的电化学性能,掺氮引入的N-5、N-6、N-Q,掺硫引入的-SOx-导致不同AC的比电容产生差距。AC-2-NS的比表面积达到1 510 m²/g、微孔率为75.8%,CO₂吸附量达到2.86 mmol/g,孔结构和杂原子掺杂共同决定其性能。

金属是工业和日常生活最常用的原材料之一,金属设备遍及生活的方方面面。但是随着使用时间的延长,这些设备将不可避免的发生锈蚀,严重降低设备性能、缩短服役寿命,甚至可能导致安全事故事故的发生,因此延缓金属的腐蚀至关重要。长久以来,涂覆有机涂层法是最便捷高效的防腐措施。超疏水涂层凭借独特的材料特性和巧妙的表面结构,不仅能够阻止腐蚀性介质的入侵,同时可以延缓污垢的附着。在这次研究中,以硅藻(DE)土为“桥梁”,将具有Cl^-固化效果的Ni-Co LDH和Fe₃O₄磁性纳米材料进行组装,并进行疏水改性,制备了磁性疏水Fe₃O₄/Ni-Co/DE磁性微胶囊填料,实现了硅藻微胶囊的Cl^-固化和疏水的协同防腐。另外,将获得的磁性疏水填料与聚偏二氟乙烯(PVDF)混合,制备了具有钢铁自粘附特性的疏水防护涂层。测试结果表明自粘附涂层最大疏水角为151.52°,在模拟海水中浸泡20 d后最优异自粘附涂层的阻抗模值仍然高达10¹¹ Ω·cm²,表现出优异的自清洁和防腐蚀性能。

以聚苯乙烯颗粒(EPS)作为掺杂材料,通过不同的表面活性剂对其进行亲水改性,在此基础上将聚苯乙烯颗粒掺入到泡沫混凝土中,研究了亲水改性后的聚苯乙烯颗粒对混凝土力学性能和保温性能的影响。结果表明,未改性的聚苯乙烯属于憎水材料,接触角为112°,三乙醇胺改性后接触角降低至31°,具有优异的亲水性。泡沫混凝土具有多孔特征,孔径分布为20~230 μm,凝固时间随聚苯乙烯颗粒掺杂量的增多不断降低,流动度先增大后降低,EPS-0.9%的凝固时间为90 min,流动度最高为17.9 mm。随着EPS颗粒掺杂量的增多,泡沫混凝土的抗压强度持续降低,抗折强度先降低后轻微升高,导热系数和干密度先降低后增大,抗碳化性能持续降低。在28 d龄期时,EPS-1.2%试样的抗压强度达到最低值5.2 MPa,碳化深度达到最大值2.13 mm;EPS-0.6%试样的抗折强度达到最大值0.57 MPa;EPS-0.9%试样的干密度和导热系数达到最低值,分别为357 kg/m³和0.069 W/(m·K),保温性能最优。

利用单铜辊甩带法制备 (Fe_1-xNi_x)₈₃Si₁B₁₆(x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5)非晶合金带材,并进行退火处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、振动样品磁强计(VSM)、直流/交流磁化特性自动测试分析仪(BH)、维氏硬度计、Instron 机械试验机分析研究不同的Fe/Ni比例对于FeNiSiB合金带材的非晶形成能力、软磁性能和力学性能的影响。结果表明随着Ni元素不断替换Fe元素,FeNiSiB合金带材会有晶化的趋势,并且有α-Fe相析出,第一晶化温度T_x1不断降低,力学性能有所提升,维氏硬度和抗拉强度分别高达770.0和2452 MPa。适当的Fe/Ni比例会使得材料的软磁性能显著提升,其中 (Fe_0.8Ni_0.2)₈₃-Si₁B₁₆在退火处理后饱和磁感应强度Bs为1.62 T,矫顽力Hc仅为0.5 A/m,初始磁导率μi为33 000。

再生混凝土作为绿色生态混凝土,其在生态水利工程中的应用较为广泛。为提高其力学性能和耐久性,采用内养护方式将再生骨料预处理至干燥、半饱和、饱和状态,分别以50%、100%的取代率取代普通混凝土,并设置干燥状态的普通混凝土作为对照组,分析了不同取代率下含水量对再生混凝土宏细观性能的影响并对各参数进行相关性分析,通过建立再生骨料吸水、解吸模型从细观尺度诠释内养护作用机理。研究结果表明,同等取代率下,养护90 d时抗压强度较优异的是含水率50%的再生混凝土组。取代率增大,孔隙增多,养护90 d时,R50P、R100P的孔隙率比7 d时分别降低14.2%、10.3%,说明含水率50%的再生骨料能一定程度上改善孔隙和界面过渡区结构;骨料吸水、解吸过程中发挥的内养护作用机制是再生混凝土后期强度持续增长的主要原因。

采用二酮吡咯并吡咯基半导体聚合物PDVT-10与新型碳纳米材料碳量子点(CQDs)复合,通过溶液法制备了平面异质结薄膜有机光电晶体管(OPT)。PDVT-10/CQDs薄膜叠加了PDVT-10和CQDs的光学特性,在紫外至近红外的宽频范围显示了很高的光吸收能力。相较于纯PDVT-10光电晶体管,PDVT-10/CQDs平面异质结OPT展现出更优异的宽谱光电探测性能,在450 nm激光照射下,器件的光响应度达2.6×10⁴ A/W,比探测率达2.4×10¹³ Jones,最大光灵敏度超10⁴;在808 nm光照下,光响应度甚至高达4.4×10⁴ A/W,比探测率达1.2×10¹³ Jones。根据OPT光响应过程的探究,PDVT-10/CQDs异质结器件的性能提升源于界面处合适的能级排布增强了激子的解离效率、促进电荷分离,并有效减少了空穴-电子复合几率,同时PDVT-10高空穴迁移率有助于形成高效的电荷传输通路。研究为发展高性能有机光探测器件中提供了一条重要途径。

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。

为研究温度对铁基形状记忆合金(Fe-SMA)回复应力的影响与力学特性,开展了Fe-SMA温度相关力学性能实验及其影响规律研究。首先,通过预拉伸、激活实验研究了不同激活温度对Fe-SMA棒材回复应力的影响规律,并在实验研究的基础上,建立了Fe-SMA回复应力-温度的经验本构模型;其次,进行二次加热实验研究了不同激活温度、附加荷载和暴露温度对Fe-SMA棒材回复应力的影响;最后,通过高温后的Fe-SMA棒材单调拉伸实验,研究其高温后的力学性能。研究结果表明,建立的Fe-SMA回复应力-温度的模型,可以有效地模拟Fe-SMA的回复应力与温度的关系;在二次加热过程中,当激活温度低于200 ℃时,Fe-SMA具有较高的应力保持比。Fe-SMA棒材的应力损失随着附加荷载和暴露温度的增加有所增大;在经历高温后,剩余的形状记忆效应使得Fe-SMA棒材的应力高于初始应力,并且其弹性模量和极限强度保持相对稳定,而屈服强度随着暴露温度的升高而略微增加。该研究可为Fe-SMA构件的抗火设计与应用提供参考依据。

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂,结合超声工艺对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行分散处理,配置出MWCNTs水性分散液,并将其作为掺杂相制备了粉煤灰混凝土,通过TEM、XRD、SEM、FT-IR、力学性能测试和快速冻融实验等方式研究了多壁碳纳米管掺量对粉煤灰混凝土的力学和耐久性能的影响。结果表明,PVP结合超声工艺能够有效分散MWCNTs,粉煤灰混凝土中加入MWCNTs能够加速水泥水化反应的进行,提高C-S-H和Ca(OH)₂等水化产物的生成量。适量的MWCNTs掺杂后能够细化水泥内部孔结构,减少裂纹和大尺寸孔洞的数量,使粉煤灰混凝土的破坏形式由脆性断裂转变为韧性断裂。MWCNTs-0.3%试样的载荷峰值和形变量达到最大值,分别为41.6 kN和2.92 mm;抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为60.5 和11.2 MPa。经过100次快速冻融循环后,MWCNTs-0.3%试样的质量损失率为最低值0.271%,相对动弹性模量最大为84.34%,抗冻性能提升显著。

采用共沉淀法制备了不同含量La掺杂的Cu/ZnO/ZrO₂催化剂,并对其进行了关于CO₂加氢合成甲醇的实验研究。采用XRD、N₂物理吸附、N₂O化学吸附、XPS、H₂-TPR、CO₂-TPD等技术考察了La对于Cu/ZnO/ZrO₂催化剂的优势,并对La不同含量的影响进行了研究。详细讨论了不同掺杂量(0%~10%)La的加入对Cu平均粒径、聚集状态和元素间相互作用的影响。实验表明,掺杂的La后,Cu/ZnO/ZrO₂催化剂的比表面积和分散度显著提高,碱性位点的数量显著增加与未经改性的催化剂相比具有明显的甲醇选择性优势。La的掺杂促进了Cu-ZnO之间相互作用,提升了催化性能。适宜的La含量有利于Cu/ZnO/ZrO₂催化剂的催化性能,当La含量为5%时,在240 ℃、3 MPa的条件下CH₃OH的时空产率最高达到了0.35(g_(MeOH)/g_(cat)·h)。

Ruddlesden-Popper(RP)型钙钛矿氧化物具有独特的理化性质,被认为是一种极具潜力的固体氧化物燃料电池(SOFCs)阳极材料,但是多数现有RP型钙钛矿存在不耐还原、催化氧化活性或稳定性不足等问题。在简要介绍RP型氧化物的基础上,总结出其结构可调和性质特异的内在机理,基于材料微观结构的维度、离子取代位点、制备工艺特性等系统地介绍了近年其作为SOFCs阳极的研究进展,并对制备RP型材料使用的相转变法及提升催化活性的原位析出进行了梳理与探讨,重点分析了RP型钙钛矿氧化物用于SOFCs阳极的设计理念和目前仍然存在的问题。最后指出利用异价离子取代、理论实践结合、充分利用氧非计量比是开发耐还原且具有高催化活性和稳定性的新型RP阳极的重要策略。

为了研究硫酸盐冻融循环作用下沙漠砂混凝土(DSC)抗冻性能及强度规律,以不同质量分数硫酸盐溶液(3%、5%、7%Na₂SO₄)为冻融介质进行冻融循环试验,分析硫酸盐冻融下DSC表观特征、质量损失率、相对动弹性模量、抗蚀系数、超声波速损失率变化规律;建立硫酸盐冻融下沙漠砂混凝土GM(1,1)强度预测模型。研究结果表明,随着冻融循环次数增加,混凝土质量损失率、超声波速损失率增大,抗蚀系数与相对动弹性模量降低。沙漠砂替代率(DSRR)从0增至40%时混凝土表现出较好抗冻性能;当DSRR为60%时,过量沙漠砂的掺入对混凝土抗冻性能产生不利影响。较大质量分数硫酸盐溶液加剧混凝土破坏,降低了预测寿命。GM(1,1)模型预测结果平均相对误差小于2%,具有较好预测精度,可为西北地区硫酸盐冻融环境下混凝土结构服役评估提供参考。

紫外光(UV)固化涂料是一种环保涂料,具有快速固化成膜等优点。报道了一种基于聚碳酸酯二醇软段,端基为碳碳双键的光固化聚氨酯预聚物,将该预聚物与几种丙烯酸酯活性单体复配,制备了光固化柔性聚氨酯,研究不同配方固化后涂层的性能。对固化后得到的胶膜及涂层的相关性能等进行了测试和比较。结果表明,在含有55%(质量分数)聚氨酯预聚物的涂料中,额外添加15%(质量分数)聚乙二醇(400)二丙烯酸酯,固化后具有良好的柔性和附着力,综合性能好。经湿热老化测试后仍可以保持与聚碳酸酯基材良好的结合力。

硅藻基是一种天然的、具有良好热稳定性的非金属材料,是相变储能材料(phase change material,PCM)的优良载体,广泛应用于太阳能、建筑、节能等领域。介绍了硅藻土基相变储能材料和硅藻壳基相变储能材料。综述了硅藻土改性相变储能材料、导热增强硅藻土复合相变储能材料、光热转换硅藻土复合相变储能材料、硅藻壳改性相变储能材料的研究进展。硅藻基相变储能技术有望成为高效、环保的能源储存解决方案,为可再生能源的发展做出贡献。

以乙酸盐为前驱体,采用水热法制备不同比例Cu/Zn催化剂,在未H₂预处理的情况下对其进行CO₂加氢制甲醇性能评价。采用XRD、TG-DSC、H₂-TPR、CO₂程序升温解吸和XPS等表征手段考察了不同Cu/Zn比对催化剂的晶相结构,表面性质和价态的影响,并对其活性位点进行研究。研究结果表明,以乙酸盐为前驱体制备的Cu/Zn催化剂,在未预处理的情况下进行CO₂加氢制甲醇活性评价,反应气(H₂∶CO₂=3∶1)中的H₂会将Cu/Zn催化剂的Cu²⁺还原成Cu⁰,形成新的Cu⁰-ZnO界面,使得其达到不错的性能,其中Cu/Zn45在3 MPa,240 ℃的条件下达到7.97 mmol/g·h的时空产率。

聚苯硫醚(PPS)网基聚砜(PSF)-氧化锆(ZrO₂)复合隔膜作为一种新型的高性能碱性水电解制氢隔膜,具有良好机械性能、低面电阻和高化学稳定性等优点。采用预热压成型和浸没沉淀相转换法制备出复合隔膜,研究了铸膜液中PSF、ZrO₂纳米颗粒、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量对隔膜性能的影响。分析比较了复合隔膜(命名为PPZS)和商业化Zirfon UTP 500隔膜的性能。结果显示PPZS复合隔膜的抗拉强度达到36.36 MPa,面电阻达到0.21 Ω·cm²,泡点压力达到0.268 MPa,表现出优异的碱性水电解制氢综合性能。

纳米介孔氧化铁具有丰富的孔道结构、较高的比表面积、可控的孔径分布等优势,在吸附、分离、催化等领域有着广泛的应用。然而,不同的制备方法往往会得到不同形貌乃至不同晶相的纳米介孔氧化铁材料,通过运用不同的制备方法并调整实验参数,可以控制产物孔道实现有目的地“造孔”,进而根据其性能应用到各个领域。综述了纳米介孔氧化铁的制备进展及应用现状,并对该领域的研究方向提出了自己的观点。

采用“grafting to”化学接枝法将碳纤维通过化学键键合接枝到碳纤维表面,制备氧化石墨烯接枝碳纤维跨尺度增强体(CF-GO)。通过测试碳纤维和CF-GO的单丝电导率和电磁参数,研究了接枝氧化石墨烯对碳纤维电磁学特性的影响。结果表明,与碳纤维相比,CF-GO的单丝电导率有所降低,但CF-GO的复介电常数实部、虚部和介电损耗角正切均有所增大。接枝氧化石墨烯可增强碳纤维的介电损耗能力,但对碳纤维的磁损耗能力没有影响。在0~18 GHz范围内,CF-GO的阻抗匹配率和衰减常数整体上较碳纤维大,其吸波性能更佳,碳纤维在高频段表现出较好的吸波性能。

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。

针对活性炭比电容低的问题,利用金属有机骨架(MOFs)大的比表面积和丰富孔隙结构,研究了一种协同双电层机制与赝电容特性的MOFs衍生多孔碳与活性炭的杂化复合材料。通过设计不同的Zn/Co比和碳化温度,制备了N掺杂多孔碳复合材料。ZCPC@AC-800经三电极体系测试,以6 mol/L KOH为电解质,在0.5 A/g时,比电容为327.5 F/g,高于单金属原子生成的MOF衍生多孔碳复合材料,这是由于纳米复合材料中双金属MOF在热解过程中能提供更加多样的活性位点。此外,在电位窗口为0～1.5 V的3 mol/L KOH电解液中组装的对称超级电容器(ZCPC@AC-800∥ZCPC@AC-800)在375 W/kg的功率密度下,具有21 Wh/kg的能量密度。经循环测试,5 A/g时充放电5 000次后,其初始比电容仍保持80%。

针对现有柔性高分子复合膜水汽阻隔性能偏低,且水汽透过率、机械力学强度和光学透过率等多性能难以同时优化的矛盾问题,开发了一种新型氧化镁掺杂环烯烃共聚物复合膜(MgO/COC)。探索了MgO含量对复合膜力学性能、热性能、疏水性能以及水蒸气阻隔性能的影响。研究结果表明,MgO在COC复合膜中具有良好的分散性。当1% (质量分数)MgO掺杂COC时,接触角达到最高(106.8°),表明MgO/COC复合膜具有良好的疏水特性。复合膜的水蒸气阻隔性能比纯COC膜提高了63.1%,最小水汽透过率达到0.21 g/(m²·d),是目前公开报道掺杂型高分子复合膜水汽透过率的最低值。优异的水汽阻隔性能归因于MgO与水汽反应特性形成了氢氧化镁,同时氢氧化镁具有优异水汽阻隔性能。该复合膜双机制水汽阻隔特性为食品包装和医药包装的水汽阻隔设计提供新的思路。

在新能源中要实现受控热核聚变反应,面壁等离子体材料(PMFs)的使用寿命成为了关键问题。在聚变堆中氘氚聚变反应会释放高能中子,高能中子反应会使钨产生嬗变生成铼。该反应可以抑制气泡的生长,降低辐照硬化和脆化,因此钨铼(W-Re)合金具有良好的抗等离子体辐照能力。对钨(W)及W-Re合金在离子辐照下的损伤行为机制进行了详细阐述,并对近几年来有关领域的研究进展作出综述与展望,为后期W-Re合金在离子辐照方面的研究提供参考依据。

为提升沥青路面的路用性能,选用聚氨酯、纳米ZnO和基质沥青制备聚氨酯/纳米ZnO复合改性沥青。以针入度、软化点、延度和135 ℃运动黏度为评价指标,研究改性剂对沥青性能的影响,采用软化点差值评价储存稳定性,并制备3种复合改性沥青AC-13C混合料进行车辙试验、小梁弯曲试验和浸水马歇尔试验,研究改性沥青混合料的性能。结果表明,聚氨酯和纳米ZnO的掺入能显著改善基质沥青的高低温性能,且储存稳定性符合规范要求。复合改性沥青混合料能够满足沥青路面的路用性能,5%聚氨酯复配3%纳米ZnO掺量的改性沥青混合料改善高温性能和水稳性能效果最好,与基质沥青混合料相比其动稳定度提高了2.32倍,残留稳定度上升了9.0%,最大弯拉应变(-10 ℃)提升了8.3%。综合考虑路用性能改善效果,推荐选用5%聚氨酯复配3%纳米ZnO为复合改性沥青及其混合料的最佳掺量。

随着科技的发展,便携式电子设备的使用日益广泛,不可避免地在其周围环境中产生大量电磁辐射,对电磁波吸收材料开发及性能优化迫在眉睫,这不仅能够保护人体远离电磁波干扰,同时也可以减少电磁波的二次污染,在民用和军事上都有着重要的研究意义。二维纳米材料 Mxene 具有低密度、大比表面积、优异的电导率和良好的化学活性等特点,在电磁防护领域具有巨大的应用前景。碳基材料,如石墨烯、碳纳米管、碳纤维等,因其良好的热/电性能而被广泛用于电磁干扰保护,将Mxene与碳基材料进行有机结合、优势互补,则能设计、制备出高性能电磁吸收剂。综述了Mxene/碳基复合材料在吸波领域的研究进展,详细介绍了Mxene/碳基复合材料吸收剂的损耗机制,并对其结构进行分析。最后在制备、结构和多功能等方面对Mxene/碳基复合吸收剂的未来发展方向进行了展望。

以Sb₂Te₃为研究对象,通过掺杂Bi元素,采用水热法制备了Bi_xSb_2-xTe₃粉末,并以载玻片为衬底通过高真空热蒸发镀膜法制备了Bi_xSb_2-xTe₃薄膜。利用XRD、SEM、EDS、XPS等研究了Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的晶格结构、微观形貌、元素组成等;利用电学性能测试系统ZEM-3测试了Bi的占比对Bi_xSb_2-xTe₃薄膜热电性能的影响。结果表明,Bi_xSb_2-xTe₃具有菱形结构,颗粒和片层的形貌不规则,Bi³⁺掺杂后会取代Sb³⁺的位置。Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的电导率随着温度的升高表现出先降低后轻微升高的趋势,随着Bi掺杂量的增多,Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的电导率先增大后降低,塞贝克系数不断增大,在300 K时,Bi_0.4Sb_1.6Te₃薄膜的电导率最高为3 015 S/cm。Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的总热导率随温度的升高先降低后增大,随Bi掺杂量的增多不断降低,Sb₂Te₃在300 K时的热导率最高为1.61 W/(m·K)。随着Bi元素掺杂的增多,Bi_xSb_2-xTe₃薄膜的功率因子先增大后降低,Bi_0.4Sb_1.6Te₃薄膜的功率因子在300 K时达到最大值16.2 μW/(cm·K²),说明在给定温差下Bi_0.4Sb_1.6Te₃复合热电材料能够产生更大的热电电压,实现更高的热电转换效率。

通过自行设计的火焰喷雾燃烧系统合成纯WO₃和Ti掺杂的WO₃/TiO₂纳米晶,采用旋涂法进行薄膜制备,并通过多种表征手段研究Ti掺杂量和退火温度对薄膜电致变色的影响。研究表明,Ti掺杂为薄膜提供更多的活性位点,增大离子迁移速率和电导率,WTi-6薄膜在633 nm处的最大光学调制为67.11%,着色效率也为纯WO₃薄膜的1.7倍。同时,400 ℃的退火处理增强了WTi-6薄膜和导电基材的附着力,薄膜的电化学性能得到提升, Li⁺在薄膜上嵌入/脱出的可逆性增强。相应地,退火后WTi-6薄膜获得较高光学调制范围(76.05%),响应速度加快,在着色时间和褪色时间也分别由未退火的5.7、10.4 s缩短为5.5 和8.2 s,着色效率提高至82.20 cm²/C。因此,通过火焰喷雾燃烧进行Ti掺杂改性和退火工艺精进,提高了WO₃薄膜电致变色性能,拓展了WO₃纳米晶的制备工艺,具有良好的应用前景。

水系锌离子电池(AZIBs)因锌的氧化还原电位低、能量密度高而有巨大的应用前景,其中储存Zn²⁺的宿主正极决定了电池的放电性能和循环稳定性。以含有3个羧基的次氮基三乙酸(Nitrilotriacetic acid, NTA)为配体,通过简单的调整Mn²⁺: NTA的比例,制备了3种一维纳米线结构聚合物,并经煅烧处理中得到了3种氮掺杂碳纳米线负载不同粒径MnO材料MnO/NC-x。其中Mn²⁺∶NTA比例为0.5时制备的MnO/NC-0.5中MnO粒径最小,且均匀的分散于纳米线表面。该材料作为AZIBs正极展现了卓越的离子扩散性和导电性等动力学特征。在2 A/g的高电流密度下该材料显示出158 mAh/g的倍率性能,并在1 A/g的条件下经历1 000个循环后仍有96%的容量保持率,表现出卓越的循环稳定性。

通过简单的溶液工艺将水溶性光交联聚乙烯醇-苯乙烯基吡啶盐(SbQ-PVA)溶液涂敷至银纳米线(AgNWs)薄膜上形成SbQ-PVA/AgNWs复合薄膜,分析了不同面密度的AgNWs薄膜在涂敷SbQ-PVA前后的光电性能和形貌,对比了AgNWs裸膜和SbQ-PVA/AgNWs复合薄膜的机械和环境稳定性。结果表明,SbQ-PVA涂层不影响银纳米线网络的导电性,还能起到减小光散射和减反增透的作用,复合薄膜方阻低至约20 Ω/sq时,也具有约90%的高透过率。同时,相比于AgNWs薄膜,SbQ-PVA/AgNWs复合薄膜具有更优异的稳定性,其对外部刺激(5 000次弯曲、3B铅笔刮擦、空气老化、酸碱盐溶液腐蚀)的抵抗力显著提升。此外,SbQ-PVA/AgNWs复合薄膜能够在去离子水超声处理中保持稳定,利用此特点配合光掩模进一步实现了银纳米线薄膜的图案化。