多孔金属钽具有良好的生物相容性与骨传导能力，相比于传统的金属植入物材料有较低的弹性模量与高的摩擦因数，可以避免发生应力遮挡效应且具有与人类松质骨类似的多孔结构。多孔钽的力学性能优势与优秀的生物学性能，在骨修复材料领域受到越来越多的关注，且已研发并应用于多种部位的骨缺损修复中。随着多孔钽材料制备方法的更新与多种改性方法的提出，多孔钽进一步展示了在临床应用中的广阔前景。本文从多孔钽材料的制备工艺、细胞毒性、与骨结合特性以及目前在临床的应用情况等方面，介绍多孔钽植入物在骨缺损中的应用进展，并提出了多孔钽在表面改性建立复合体系、优化制备工艺及个性化制备技术的发展方向，为多孔钽植入物在治疗骨缺损的临床应用提供参考。

近几年来，锌合金凭借其良好的生物相容性、促成骨活性以及在体内无害降解等优势，展现出作为骨科内植物材料的巨大潜力。本文介绍了纯锌的生理作用、降解速率以及力学性能等方面的特性，以上述指标与骨科临床需求存在的差距为引，以合金化元素为分类依据，阐述了目前研究人员通过改变材料的微观组织结构并触发相应的强化机制，以及利用添加元素的生理协同功能等方式改善锌基材料性能的现有成果。对医用锌基材料领域在标准制定和合金设计改进以及引入增材制造等新技术等方面进行了讨论，以期匹配多样化的临床诊疗需求。

胶原、海藻酸钠和透明质酸是天然来源的高分子材料，具有良好的细胞相容性与生物安全性，在细胞培养、组织工程、药物负载等方面具有广泛应用。单纯的胶原力学性能较差，将胶原与海藻酸钠制备成复合水凝胶材料后，可以通过调节海藻酸钠与Ca²⁺交联程度来改变水凝胶支架的力学性能和孔隙率，模拟细胞培养的力学环境和细胞微环境。本研究通过PIUMA纳米压痕仪和DHR流变仪表征Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶的杨氏模量和溶胶-凝胶转变温度。并将内皮细胞与间充质干细胞在水凝胶微环境内进行3D培养，倒置荧光显微镜观察细胞培养0，3，5，7 d时细胞的活力情况，表征Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶的细胞相容性，并在内皮细胞与间充质干细胞培养0，1，4，6 d时，观察内皮细胞的迁移、成血管情况，在培养1，6，9 d时，观察内皮细胞的生长扩散情况。结果表明：水凝胶杨氏模量为（600±81）Pa，水凝胶的溶胶-凝胶转变温度为23.2℃。细胞培养0，3，5，7 d时，活力持续增强，培养4，6 d时，观测到共培养下内皮细胞的迁移，培养1，6，9 d时，水凝胶内的内皮细胞球体持续生长扩散。本工作表明，Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶对内皮细胞与间充质干细胞具有良好的细胞相容性，可用于细胞3D培养的理想支架材料。水凝胶的杨氏模量和溶胶-凝胶转变温度对细胞活力无损害，可作为研究血管新生的相关体外模型，在血管组织工程研究中具有重要的应用前景。

术后感染是临床上常见且最具挑战性的问题之一，开发新型抗菌涂层是解决该问题的有效策略，具有重要的科学及社会意义。在3D打印多孔钛骨支架表面制备了具有抗菌功能的生物活性涂层，研究发现，银（Ag）以单质的形式存在于介孔生物玻璃（MBG）涂层之中，随着Ag含量的增加（0%，0.5%，1%，1.5%，摩尔分数），介孔涂层的比表面积从377.6 m²/g下降到363.35 m²/g。体外矿化结果表明，随着Ag含量的增加，磷灰石诱导能力略微下降。抗菌实验表明，银的添加显著提高了支架的抗菌性能。添加少量的银（0.5%）即可达到100%的抗菌率。支架与MC3T3-E1细胞共培养的实验结果表明，Ag掺杂的MBG涂层具有良好细胞相容性，且添加少量银能促进MC3T3-E1细胞增殖。使用一种简单的浸渍提拉法将掺Ag的MBG涂层应用于具有复杂的多孔结构3D打印钛支架上，使得支架的矿化性能、杀菌性能以及细胞相容性显著提高。本研究为进一步开发多功能骨植入支架提供了新思路。

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题，而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲，不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸，并且只允许锂离子在固体电解质中传输，可以减少副反应的发生。近年来，随着几种高离子电导率的固态电解质的出现，锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而，固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能，因此在固态电池中存在多种类型的界面，包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等，这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂，深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此，本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作，总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。

纤维多孔陶瓷是利用黏结剂将随机分布的陶瓷纤维进行黏接，形成具有鸟巢形态的多孔材料，内部具有大量三维联通孔，其具有轻质、高气孔率、高比表面积、高效隔热的特性。纤维多孔陶瓷为飞行器提供良好热防护效果的同时，可明显减轻其质量，降低发射成本，是航天器大面积热防护系统极具潜力的候选材料。本文主要对近年来纤维多孔陶瓷材料有关纤维骨架、黏结剂、制备方法，以及其在性能优化等方面的研究工作进行了梳理、总结，展望纤维多孔陶瓷在多重热防护方式、集成化及工程化等方面的发展。

为了降低无金属黏结相碳化钨（WC）硬质合金的烧结温度并获得较高的断裂韧度，采用MgO和B₂O₃协同增韧WC硬质合金。通过放电等离子烧结技术（SPS）在1400℃的较低温度下制备出致密的WC-MgO-B₂O₃硬质合金块体材料，研究MgO-B₂O₃对无金属黏结相WC硬质合金的烧结机理、微观组织演变以及力学性能的影响规律。结果表明：MgO-B₂O₃的添加促进了WC的烧结致密化，显著降低了无金属黏结相WC硬质合金的烧结温度。随着MgO-B₂O₃添加量的提高，组织中的部分第二相形貌发生显著改变，逐渐由短杆状转变为长杆状，再转变为聚集时的块状。当MgO-B₂O₃添加量达到8%（质量分数）时，块体材料具有较好的断裂韧度，为（9.45±0.37）MPa·m^1/2，同时其硬度为（18.16±0.17）GPa。

薄、轻、宽、强是人们对高效电磁波吸收材料的追求。用食品级柠檬酸铁与蔗糖经过水热反应，高温煅烧制备Fe/Fe₃C/Fe₃O₄@C磁性微球，并通过改变柠檬酸铁与蔗糖的摩尔比，探究柠檬酸铁的含量对复合材料吸波性能的影响，有效地调控电磁参数，从而优化阻抗匹配。实验结果表明，当柠檬酸铁与蔗糖的摩尔比为5：3时，具有较好的吸波性能：当厚度为2.5 mm时，最小反射损耗为-50.17 dB，小于-10 dB的有效吸收频宽为3.52 GHz，优异的电磁波吸收性能主要得益于微球丰富的界面、孔状结构和Fe/Fe₃C/Fe₃O₄磁学性能的协同作用。

采用异步轧制、多向异步轧制、高温异步轧制、高温多向异步轧制四种不同的方式轧制双相镁锂合金板材。通过光学显微镜、MTS E43拉伸试验机和X射线衍射仪观察不同工艺轧制后合金的显微组织、力学性能以及织构特征，综合分析温度和轧制方向条件耦合对镁锂合金组织和力学性能的影响。结果表明：四种轧制工艺可以使α-Mg相沿轧制方向伸长，同时沿着轧制方向法向细化。高温多向异步轧制后α相厚度最低为2.6 μm。多向异步轧制后材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为149，167 MPa，14.5%，其综合力学性能最优。多向轧制使双峰织构沿ND方向45°偏转，高温轧制使双峰织构由基极向RD方向偏转的角度降低。轧制后样品R-cube织构组分最强，高温多向异步轧制使β-Li相轧制织构转变成为{001}〈100〉织构，有利于{011}〈1${\rm{\bar 1}}$1〉滑移系发生多滑移。

使用硬度测量、室温拉伸、光学显微镜（OM）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电镜（TEM）等测试方法，对不同退火处理的Al-6.0Mg-1.0Zn-0.8Mn-0.2Cu-0.2Er-0.1Zr热轧板的室温拉伸性能、晶间腐蚀性能和合金的宏微观组织进行了系统研究。结果表明：合金板材的稳定化工艺窗口为230℃/18 h，240℃/6 h，250~270℃/2 h；在250℃/2 h退火后，合金板材的屈服强度为263 MPa，失重值为6.732 mg/cm²。结合力学性能和腐蚀性能，优选250℃/2 h为热轧板的最佳稳定化工艺。通过选区电子衍射和能谱图分析，发现晶界与晶内的析出相均为T-Mg₃₂（AlZn）₄₉相。经过250℃/2 h退火后，晶内T相逐渐长大回溶，形貌由方块状转变为短棒状。而T相在晶界处呈断续分布，且间距变大，所以呈现良好的耐蚀性。

采用压铸工艺制备Cu含量为5%~20%（质量分数，下同）的Al-Cu合金试样。在布氏硬度计上测定试样的硬度，利用球盘往复式磨损试验机进行3种载荷（1~5 N）的磨损实验，通过SEM和EDS分析不同Cu含量试样的磨损机理。结果表明：随着Cu含量从5%增加至20%，Al-Cu合金中θ相的体积分数由2.00%增加到25.80%，且θ相的尺寸逐渐增大；硬度从59HB增加到170HB。摩擦因数在0.4~0.85范围内变化；Al-Cu合金试样的比磨损率随Cu含量增加先急剧降低后趋于平缓，Cu含量达到15%以上合金试样比磨损率变化不大，最低比磨损率在4.1×10^-4 mm³·N^-1·m^-1左右；较低Cu含量试样的比磨损率随载荷变化显著，随着Cu含量增加比磨损率差别减小。Al-Cu合金的主要磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损，低Cu含量试样以黏着磨损为主，高Cu含量试样以磨粒磨损为主；随着载荷的增加，低Cu含量试样黏着磨损程度增加，高Cu含量试样磨粒磨损程度增加。

基于铝热法制备含2%（质量分数）Al的Cu-Fe合金，采用XRD，SEM，EDS和EBSD技术对Cu-Fe合金的相结构、微观组织进行表征，同时采用HVS-1000A维氏硬度仪和CFT-1材料表面性能测试仪测试Cu-Fe合金的硬度及抗磨损性能。结果表明：利用铝热反应可高效地制备Cu-Fe合金，成分可控，组织致密无夹杂，其中Fe相均匀地分布在Cu基体中，Cu和Fe的相界面结合良好；Fe相的硬度为322.2HV，基体Cu相的硬度为169.3HV，Cu-Fe合金的电导率为40.8 MS/m。铝热法制备的Cu-Fe合金具有较低的摩擦因数，平均摩擦因数为0.124，磨损率为2.17×10^-3 mm³·N^-1·m^-1。

利用XRD，SEM/EDS，EBSD，电化学测试等表征手段研究Cr含量对Cr_xMnFeNi（x=0.8，1.0，1.2，1.5）高熵合金微观组织与耐蚀性能的影响。结果表明：Cr_0.8MnFeNi高熵合金为单相FCC结构，Cr_xMnFeNi（x=1.0，1.2，1.5）高熵合金为FCC+BCC双相结构，且BCC相比例随着Cr含量升高而增加。在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中，高熵合金的耐蚀性能随着Cr含量降低而增强，其中，Cr_0.8MnFeNi单相高熵合金的耐蚀性能最好，这是因为Cr_0.8MnFeNi高熵合金的成分更为均匀。此外，Cr_xMnFeNi高熵合金在0.5 mol/L H₂SO₄溶液中均具有宽泛的钝化区域以及明显的伪钝化区域，表明合金在耐蚀性能上具有较大的研究价值和开发潜力。

采用经验公式、热力学计算方法、Gleeble热/力模拟实验技术，结合光学显微镜、扫描电镜及透射电镜分析，研究了23Cr-14Ni高氮奥氏体不锈钢中σ相的析出行为。结果表明，23Cr-14Ni高氮奥氏体不锈钢中σ相可在960~1030℃析出，高于1050℃溶解。σ相析出具有异常快速的动力学特征，在经过1030℃保温1 min固溶处理后，σ相可直接从奥氏体晶界快速析出，析出先于碳氮化物相。σ相析出动力学行为及相对碳氮化物的析出次序和传统奥氏体不锈钢显著不同。铬、锰、钼元素含量较高且钼元素在晶界处偏聚提高了σ相平衡析出温度，是加速σ相析出的主要原因。

对16MnR母材进行激光冲击工艺实验，获得优化的激光冲击工艺参数。对激光-MAG复合焊焊接接头进行表面处理，分析接头激光冲击前后状态的残余应力分布及抗应力腐蚀性能变化。结果表明：对16MnR钢平板经激光冲击处理后，在材料表面最大可引入475 μm厚度的塑性变形层，并同时引入-593 MPa的压应力分布。采用优化激光冲击工艺对16MnR钢焊接接头进行表面处理后，可有效减小焊接接头表面的残余拉应力分布。在3.5% NaCl（质量分数）条件下对激光冲击处理前后的接头试样进行慢应变速率应力腐蚀实验，发现激光冲击处理前后16MnR钢焊接接头的应力腐蚀敏感指数I_SSRT分别为0.106和0.104，表明激光冲击可以提高接头的抗应力腐蚀能力。

为了有效地从腐蚀防护角度为飞机异种金属选材提供指导，针对飞机特定的服役环境，通过有限元仿真和腐蚀实验研究飞机典型搭接结构的腐蚀行为。对铝合金、复合材料及搭接件进行了实验室的周浸实验，然后通过极化曲线测量实验、宏微观形貌的观察、疲劳测试、XRD等表征手段研究7B04铝合金与CCF300/QY9511复合材料搭接件的电偶腐蚀规律，并以极化曲线测得的电化学参数为边界条件，建立了搭接件的腐蚀仿真模型。结果表明，在周浸实验0周期和10周期后，铝合金的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-802 mV和2.357×10^-7 A/cm²，-872 mV和1.477×10^-6 A/cm²，复合材料则分别为-240 mV和6.217×10^-7 A/cm²，-98 mV和2.286×10^-7 A/cm²，随着腐蚀周期的延长7B04铝合金材料呈现自腐蚀速率加快、自腐蚀电位负移的变化趋势，而复合材料呈现自腐蚀电位正移、自腐蚀速率缓慢增大的变化趋势；搭接件腐蚀产物逐渐增多，腐蚀程度越来越严重；疲劳寿命随着腐蚀周期的延长而降低；随着腐蚀周期延长，腐蚀坑深度逐渐增大；腐蚀的产物包括Al（OH）₃，Al₂O₃，AlCl₃；搭接件仿真结果与加速腐蚀实验后的结果具有良好的一致性。该研究给出了飞机典型搭接结构的易腐蚀部位，揭示了电偶腐蚀规律，为飞机结构的腐蚀防护指明了方向。

蒽单元嵌入聚噻吩主链能显著调控聚合物的变色性能，但其聚合电位偏高易导致聚合物的成膜质量和性能较差。为降低含蒽单元的单体电聚合电位，通过Stille偶联反应合成了9，10-二（2-噻吩基）蒽单体（Th-An-Th），并分别在BFEE，BFEE+CF₃COOH，LiClO₄/ACN和LiClO₄/PC等聚合媒介中进行电化学聚合。结果表明：Th-An-Th难以通过电化学反应共聚，但可以作为共单体与噻吩（Th），3-甲基噻吩（MeTh），3，4-亚乙基二氧噻吩（EDOT）和硒酸（SePh）在低电位下进行无规共聚，得到系列无规共聚薄膜P1，P2，P3，P4。循环伏安和FTIR测试证实了聚合过程和共聚物的特征结构，光谱电化学测试结果表明，系列共聚物均具有丰富的颜色变换性能，在-0.6 V到1.0 V扫描下，P1，P3，P4膜可实现4种颜色的变化，且表现出良好的近红外变色能力。共聚物薄膜具有较快的开关响应速度和良好的电化学稳定性，P4膜在521 nm处漂白和着色响应时间分别为1.9 s和3.4 s，光学对比度为35.6%，在210次循环变色后，共聚物光学对比度仅损失2.3%，电化学循环400次仍保持82%的电化学活性。

为了探究稀土氧化物对合成金刚石单晶的各向异性刻蚀，在氮气保护下，在750~950℃内用Pr₆O₁₁对合成金刚石单晶进行刻蚀。采用扫描电子显微分析、热重分析、X射线衍射和拉曼光谱等技术对刻蚀后金刚石单晶不同晶面的表面形貌、物相组成和刻蚀机理进行表征与分析。采用最大刻蚀深度、单颗粒抗压强度和冲击韧性来表征刻蚀前后金刚石性能的变化。结果表明：Pr₆O₁₁对金刚石{100}面和{111}面的刻蚀程度和形貌均不同；当温度为750℃时，Pr₆O₁₁对金刚石单晶已有一定程度的刻蚀，随刻蚀温度的增加，刻蚀加剧，且金刚石{111}面的刻蚀程度比{100}面严重；{111}面刻蚀坑形貌从三角形变为层状结构三角形，{100}面由轻微的四边形变为类蜂窝状刻蚀坑；{111}面最大刻蚀深度从1.12 μm增加到12.54 μm，而{100}面只从0.30 μm增加到2.11 μm；金刚石单颗粒的抗压强度由未刻蚀金刚石的576.25 N降低到最小530.06 N，冲击韧性由92.94 J/cm²减小到88.53 J/cm²；Pr₆O₁₁对金刚石单晶的刻蚀机理在885℃前为催化石墨化，885℃后为催化石墨化和氧化。