超级电容器是近年迅速发展起来的一种新型储能元件，决定超级电容器性能的最重要因素是电极材料，开发低成本、高性能的电极材料是当前超级电容器的重要研究方向。金属有机骨架（MOFs）是一类多孔材料，由于MOFs材料的组成与结构多样、比表面积大、结构可控和可调的孔径尺寸等优势，使其在超级电容器方面的应用引起了越来越多研究人员的关注。本文综述了原始MOFs、MOFs衍生物（多孔碳、金属氧化物、多孔碳/金属氧化物）及其MOFs复合材料在超级电容器领域的应用进展，讨论了不同结构特征的MOFs及其在电化学储能领域中展现出特殊的性能，指出MOFs构筑的超级电容器在新能源储存与转换领域发挥的重要作用。最后，提出MOFs基材料应用于超级电容器领域面临的挑战和发展前景。

研究了导电炭黑Super P的添加量对高电压富锂锰基层状氧化物电极电化学性能的影响，采用SEM和交流阻抗分析Super P添加量影响电极性能的原因。结果表明：高电压富锂锰基层状氧化物电极的倍率性能及循环性能均随Super P添加量增加呈先提高后降低的趋势，其中添加5%（质量分数，下同）Super P的电极具有最优的循环性能和倍率放电性能。这是因为提高Super P添加量能够增加Super P颗粒与富锂锰基层状氧化物颗粒之间的电接触，从而在电极中构建更为完善的电子导电网络，降低电极内部组分之间的阻抗，减小电极的极化，然而Super P添加量超过5%时，易发生团聚，不利于其充分发挥导电作用。

通过对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行氟化改性，获得氟碳原子比分别为0.28（CF_0.28），0.56（CF_0.56），0.78（CF_0.78）的氟化多壁碳纳米管。将氟化多壁碳纳米管作正极活性物质涂覆于铝箔，金属锂片为对极，组装成锂/氟化多壁碳纳米管（Li/CF_x）一次纽扣电池。采用热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）进行结构和性能表征，通过恒流放电检测电池的电化学性能。结果表明：活性物质为CF_0.78的正极电极的电化学性能最佳，在电流密度为39mA/g时放电比容量达724mAh/g，同时出现了稳定的放电平台。在0.05C放电倍率时，3种电极的活性物质利用率分别达到73.4%，89.6%，92.9%。相比0.05C，2C放电倍率下的放电比容量衰减率分别为68.8%，34.1%，39.6%，表明提高氟化程度，能够降低放电比容量衰减率，虽CF_0.78相对CF_0.56的放电化容量衰减率有所上升，但在相同放电倍率时，其放电曲线稳定性是最好的。

通过固相反应法制备单一结构的锶镁共掺的Na_0.5Bi_0.48Sr_0.02Ti_0.98Mg_0.02O_2.97氧离子导体，利用交流阻抗谱和内耗温度谱分别研究锶镁共掺对Na_0.5Bi_0.5TiO₃材料晶粒电导率及氧离子扩散的影响。在593K时，Na_0.5Bi_0.48Sr_0.02Ti_0.98Mg_0.02O_2.97材料的晶粒电导率可以达到5.31×10^-4S/cm，比母体Na_0.5Bi_0.5TiO₃材料在同温度下的晶粒电导率高一个数量级，甚至超过了Na_0.5Bi_0.5Ti_0.98Mg_0.02O_2.98样品在673K温度下的晶粒电导率。在锶镁共掺的Na_0.5Bi_0.48Sr_0.02Ti_0.98Mg_0.02O_2.97材料中观察到一个氧弛豫内耗峰，其弛豫参数为：E=0.85eV，τ₀=7.4×10^-14s。结合弛豫参数和结构分析，Sr²⁺的掺杂在一定程度上可以增大氧离子扩散的自由体积，较大的自由体积、较高的可动氧空位浓度和较好的氧空位可动性是NBT-SrMg2样品晶粒电导率相较于NBT-Mg2样品大幅提高的主要原因。

NITE（nano-infiltration and transient eutectic）工艺作为一种制备碳化硅纤维增强碳化硅基（SiC_f/SiC）复合材料的新方法，具备周期短、工艺简单、生产成本低等优点，制备出的复合材料基体致密、孔隙率低、不含残余硅，适用于1400℃及以上高温长时服役环境应用。目前，日本、美国等国家基于其成熟的第三代碳化硅纤维，对该技术开展了较为深入的研究，并在核能工业热交换器、航空发动机燃烧室衬套等领域进行了应用验证。本文针对NITE工艺从基本概念、工艺流程、制备的SiC_f/SiC复合材料和构件考核验证及前景展望四方面进行综合阐述，以期为国内该工艺的发展及应用提供一定程度的参考。

基于分子动力学方法的计算材料科学是研究微纳米尺度变形机理的重要途径，有助于理清镁合金不同塑性变形机制间的详细竞争关系。本文概述了镁合金中滑移、孪生和晶界滑移变形机制的作用机理；简要介绍了分子动力学基本原理和适用于密排六方结构金属的常用势函数；详细阐述了基于分子动力学方法镁合金塑性变形机制的研究进展。在综述目前研究存在问题的基础上，指出开发适用于镁合金多元体系的高精度势函数以及如何实现多个尺度的衔接等方面是今后研究的重要方向。

具有手性蜂窝结构的力学超材料是近年来发展起来的高性能工程材料，它具有轻质、高比刚度、负泊松比、结构参数可调以及力学性能稳定等优点。其不仅可以实现面内变形，面外承载的双重力学作用，还具有出色的隔振、吸声降噪以及控制弹性波的传播等工程应用潜质，在智能结构、车辆船舶、航空航天等领域具有巨大的发展潜力。本文从其弹性和抗冲击两个力学性能方面进行综述。首先介绍并评述了近年来蜂窝结构力学超材料的面内杨氏模量、负泊松比特性以及面外剪切模量等弹性性能的理论分析研究进展。在抗冲击性能方面，从力学模型建立和有限元分析的角度出发，对手性蜂窝结构力学超材料在冲击载荷作用下的整体变形及其抗冲击性能的研究现状分别进行了评述。最后指出针对蜂窝结构力学超材料弹性及冲击性能的研究，可进一步建立内部韧带变形及力的传递力学模型以及深入探索冲击过程吸能机理等，以期为该类力学超材料内部韧带和节点环结构的优化设计提供参考。

基于三维网状多孔材料的八面体结构模型，本文介绍了多孔材料基本物理、力学性能数理关系的推演过程。此过程覆盖了多孔材料的单向拉伸、多向拉压、传导性和疲劳性能等方面。重点描述了多孔材料内部构成的等效电路、多孔材料单向拉伸的准刚体结构受力模型和变形体结构受力模型，在此基础上讨论了压缩强度问题，并对双向拉伸和三向拉压的有关数理关系展开推演和分析。根据本八面体模型，多孔材料在弯曲等非直接拉压受力形式下的力学性能数理关系，同样可由单向拉压的推演而获得。

以丙烯酸（AA）和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）为单体，采用RAFT聚合合成系列共聚物（P（AA-co-MPC）），并通过化学共沉淀法制备P（AA-co-MPC）表面修饰的磁性Fe₃O₄纳米粒子。利用¹H NMR，FTIR，GPC，TG，TEM，XRD，Zeta电位及粒度分析仪和Squid-VSM磁性测量系统等手段对共聚物和纳米粒子进行表征。结果表明：采用RAFT聚合成功合成了窄分子量分布的P（AA-co-MPC），磁性Fe₃O₄纳米粒子表面含有修饰基团；单体摩尔比（AA：MPC）为1：1时合成的共聚物修饰磁性Fe₃O₄纳米粒子的分散性最好，具有最小的水合粒径（36.54±4.00）nm和最窄的粒径分布，最高的Zeta电位（-30.98±1.25）mV，饱和磁化强度为65.57A·m²·kg^-1，剩磁和矫顽力均为零，具有超顺磁性。

通过电化学沉积法以TiO₂纳米管阵列（TNTs）为基底制备CdSe/TiO₂异质结薄膜。研究TiO₂纳米管阵列基底不同退火温度（200，350，450，600℃）对CdSe/TiO₂异质结薄膜光电化学性能的影响。采用SEM，XRD，UV-Vis，电化学测试等方法对样品的微观形貌、晶体结构、光电化学性能等进行表征。结果表明：立方晶型的CdSe纳米颗粒均匀沉积在TiO₂纳米管阵列管口及管壁上。TiO₂纳米管阵列未经退火及退火温度为200℃时，为无定型态，在TiO₂纳米管阵列上沉积的CdSe纳米颗粒数量少，尺寸小，异质结薄膜光电性能较差，光电流几乎为零。随着退火温度升高到350℃，TiO₂纳米管阵列基底开始向锐钛矿转变；且沉积在TiO₂纳米管上的CdSe颗粒增多，尺寸增大，光电化学性能提高。退火温度为450℃时光电流值达到最大，为4.05mA/cm²。当退火温度达到600℃时，TiO₂纳米管有金红石相出现，CdSe颗粒变小，数量减少，光电化学性能下降。

采用改进的水热法制备二氧化钛/石墨烯（TiO₂/G）复合导电材料，并研究水热温度以及石墨烯用量对TiO₂/G复合材料导电性的影响。利用傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和电化学阻抗谱等测试手段对复合材料的结构，微观形貌以及导电性能进行表征，并确定最佳的水热温度以及石墨烯的最佳添加量。结果表明：石墨烯添加量为5%（质量分数），水热温度为160℃，TiO₂/G复合材料的导电性最佳，其电阻率为13.46Ω·cm。复合材料中TiO₂纳米颗粒为球状的锐钛矿相，直径为100~200nm左右，且均匀生长在石墨烯片层表面。其中，TiO₂纳米颗粒生长于石墨烯片层上，有效地阻止石墨烯片层的聚集，有利于石墨烯片层间形成导电网络，提高电子迁移效率，赋予二氧化钛复合材料优异的导电性能。

采用3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-560）修饰纳米二氧化硅（nano-SiO₂）获得改性纳米二氧化硅（KH-SiO₂）。以酚醛环氧树脂（F51）和双马来酰亚胺（BMI）作为基体，添加4%（质量分数，下同）聚醚砜（PES）和不同含量（0.5%~2.5%）的KH-SiO₂，制备KH-SiO₂/PES/BMI-F51多相复合材料。红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）和透射电镜结果表明：纳米SiO₂表面修饰效果良好，纳米粒子团聚倾向减弱，粒径减小，比表面积增大。介电性能测试结果表明：随着KH-SiO₂掺杂量的增加，材料的介电常数先降低后升高，介电损耗没有明显变化，体积电阻率和击穿强度先升高后降低。当KH-SiO₂掺杂量为1.5%时，10Hz下介电常数和介电损耗角正切分别为4.55和0.0029，体积电阻率和击穿强度分别为1.74×10¹⁴Ω·m和29.11kV/mm，比树脂基体提高了68.9%和35.9%。

采用树脂传递模塑（RTM）工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料，通过空气炮冲击实验研究树脂韧性和碳纤维类型对复合材料抗高速冲击性能的影响，并对高速冲击后的试样进行压缩性能测试，研究高速冲击损伤对复合材料剩余压缩性能的影响。结果表明：树脂的韧性可以降低复合材料遭受高速冲击时的内部损伤程度，大幅提高复合材料的抗高速冲击性能和冲击后剩余压缩性能；T700S碳纤维增强复合材料抗高速冲击性能优于T800H碳纤维增强复合材料；复合材料的破坏模式与冲击速率有关，冲击速率较低时，复合材料弹击面出现圆形凹坑，背弹面出现鼓包；冲击速率较高时，复合材料弹击面出现圆形通孔，背弹面出现沿纤维方向撕裂断口。

采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）和表面接触角测量仪分别对湿法纺丝（T800HB）与干喷湿纺（T800SC）两种纺丝工艺制备的T800碳纤维表面状态进行表征和分析，采用万能材料试验机对二者的复丝、NOL环及单向板的力学性能进行对比研究。结果表明：湿法纺丝的T800HB碳纤维具有更粗糙的表面，而干喷湿纺T800SC碳纤维具有更高的表面活性，"化学活性"和"机械啮合"的共同作用使得两种碳纤维复合材料具有相近的层间剪切强度。但当复合材料发生破坏时，T800HB碳纤维与树脂间"机械啮合"的主导作用更显著，纤维/树脂结合更紧密，使得其复合材料的断裂呈脆性破坏模式，而T800SC碳纤维与树脂结合则稍弱，呈一定程度的韧性破坏模式。T800SC碳纤维比T800HB碳纤维具有更高的复丝拉伸强度，因而相应地，T800SC碳纤维复合材料NOL环和单向板均有更高的拉伸强度。因此，综合两种不同纺丝工艺碳纤维及其复合材料的力学性能和破坏形貌，相比于T800HB，T800SC碳纤维更适合作为缠绕成型复合材料的增强材料。

基于飞行器减重对耐高温结构复合材料的应用背景，为了拓展国产T800碳纤维增强氰酸酯复合材料体系的应用，通过对国产T800碳纤维表面上浆剂的分析，开展适于国产T800碳纤维的氰酸酯树脂基体配方设计，研究国产T800碳纤维/氰酸酯复合材料的力学性能和耐热性能，分析树脂基体对复合材料界面性能的影响。结果表明：国产T800碳纤维表面上浆剂中含有环氧基团。配方优化后的氰酸酯树脂与国产T800碳纤维复合后，复合材料的室温-湿态力学性能保持率大于74.8%，200℃力学性能保持率大于57%，玻璃化转变温度为226℃，具有优异的热机械性能和界面性能。

从烧结颈的尺寸及分布入手，研究覆膜Al₂O₃粉末的粒径分布对零件强度的影响。使用UV激光对覆膜粉末进行原位加热，在影像测量仪下测量并获得烧结颈束腰直径与颗粒直径之间的关系。建立颗粒堆积模型，将烧结颈分布与颗粒配位点对应，计算得出某一截面上被断开的烧结颈的投影面积比例。结果表明：对于2%（质量分数）树脂含量的覆膜Al₂O₃粉末，随着颗粒直径从75μm增长至375μm，烧结颈的束腰直径从40μm增长至100μm。而堆积模拟结果显示，随着颗粒直径从75~107μm区间增加至300~375μm区间，烧结颈的投影面积比例从0.2557降低至0.0823，与实验测量的覆膜Al₂O₃粉末的抗拉强度的趋势一致。将70/100，100/140目的颗粒按照质量比0：10，1：9，2：8，3：7，4：6，5：5，6：4，7：3，8：2，9：1，10：0混合后计算，发现投影面积比例从0.1772降低至0.1264，孔隙率从0.4511升高至0.4633。综合考虑抗拉强度及透气性，得出优化结果为两者比例为7：3时，投影面积比为0.1481，堆积孔隙率为0.4596。

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变热压缩实验，以实验获得的数据为基础，研究Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金流变行为，通过正交实验对影响合金的流变应力因素进行分析，并建立基于BP神经网络的合金高温本构关系模型。结果表明：影响合金流变应力的主要因素依次为应变速率、变形温度和应变量；Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金在热变形时的流变应力对应变速率和变形温度都较为敏感。当变形温度较低，应变速率较高时，合金变形呈流变软化特征，当变形温度较高，应变速率较低时，合金变形趋向于稳态流动；利用BP神经网络建立的合金高温本构关系模型，具有较高的精度，其相关性系数达到0.9949，平均相对误差在3.23%，预测值偏差在10%以内的数据点达98.79%，该预测模型可作为Ti₂AlNb基合金塑性成形过程有限元模拟的本构关系。

采用晶体塑性有限元模拟与实验相结合的方式，研究无取向硅钢冷轧过程中不同初始织构组分的取向流动与形变储能累积。结果表明：冷轧后形成了较强的α，γ形变织构和较弱的λ形变织构。再结晶织构由γ，α，η和λ织构组成，其取向密度依赖于冷轧压下率。随冷轧压下率增大，λ再结晶织构逐渐增强，η织构先增强后减弱，γ织构先减弱后增强，α织构稍有弱化。冷轧过程中形变储能累积具有明显的初始取向依赖性，初始γ取向储能累积速率在低于50%压下率时与初始α取向接近，高于50%压下率时则明显大于后者，初始λ取向储能累积速率始终显著低于γ和α取向，转至同一形变取向的不同初始取向间的储能累积也会产生差异。冷轧过程中不同初始织构组分的取向流动与形变储能累积规律，决定了无取向硅钢再结晶织构组分的发展。

基于面心立方固溶体结构和时效强化机理，设计出一种新型高密度合金NiW750。利用SEM，TEM对合金微观组织进行观察，采用分离式Hopkinson压杆实验研究合金在动态压缩条件下的特点，并将此合金与其领域常用材料超高强度钢G50及钨合金93WNiFe进行对比。结果表明：NiW750合金在3种材料中综合性能最好。在750℃/5h时效后，合金抗拉强度可达1746MPa，冲击韧度（a_kU）可达113J/cm²。在动态加载条件下，材料存在应变率硬化效应，其动态流变应力可达到2250MPa左右。试样在与中心轴线成45°方向形成绝热剪切带，在应变率约5500s^-1条件下，带宽80~150μm，过渡区较宽，避免材料剪切断裂过早出现。

研究基于等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）工艺的沉积表面的粗糙度对YSZ陶瓷层结构的影响，初步阐明了表面粗糙度对陶瓷层气相沉积过程的影响和涂层结构的形成规律。采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层；采用SEM、粗糙度检测仪、3D表面形貌仪等方法分析PS-PVD YSZ陶瓷涂层的形貌和结构特征。基体表面粗糙度对PS-PVD涂层结构有很大影响。结果表明：当基体表面粗糙度分别为R_a ≤ 2μm，2μm < R_a < 6μm，R_a ≥ 6μm时，涂层粗糙度分别在3.5~5，6~10，10~15μm区间；特征表面形貌"菜花头"的直径随着基体表面粗糙度的增加而逐渐增大，d_P=38.5μm，d_280S=25.5μm，d_60S=38.7μm，d_24S=102μm，d_S=137μm。表面粗糙度主要通过PS-PVD气相沉积过程中的阴影效应来影响涂层生长和形成差异性结构，随着基体表面粗糙度的增加，YSZ陶瓷层受阴影效应影响增大，表面形貌"菜花头"尺寸和柱状结构间间隙增大，形成更加疏松的结构。

采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线（X-ray）和透射电子显微镜（TEM）等手段研究铸钢丸喷丸对第二代单晶高温合金DD6在500，600，650℃拉伸性能的影响。结果表明：500，600，650℃时，喷丸对DD6合金抗拉强度影响不大，略微提高屈服强度，显著降低伸长率和断面收缩率。喷丸DD6合金在流变应力上升到最高点后断裂，试样拉伸断裂后的横截面为圆形；未喷丸DD6合金拉伸曲线呈现双重阶段特征，试样拉伸断裂后的横截面为椭圆形。