自修复聚合物材料能够自行修复在加工和使用过程中产生的微观或者宏观损伤，从而解决材料内部微裂纹难以检测和修复的问题，保持其结构和功能的完整性。将自修复聚合物应用于电化学储能器件中，可有效提升器件的安全可靠性和使用寿命，成为近年来的研究热点之一。本文概括介绍了外援型和本征型自修复聚合物材料的修复机理，着重总结了不需要修复剂、且可实现多次可逆修复的本征型自修复聚合物应用于电化学储能领域的研究进展，以储能器件的电极、电解质以及界面为出发点，综述了自修复功能聚合物分别作为高比能电极黏结剂、界面修饰层、可自修复电解质的研究进展，阐述了自修复机理及其对储能器件电化学性能的影响规律，探讨了自修复聚合物材料在储能领域未来的发展方向。

随着对大型储能电池的需求逐渐增加，钠离子电池由于其资源丰富，价格低廉且与锂性质相似等优点而被广泛关注。在钠离子电池的关键材料选择中，钠离子电池的电化学性能和安全性同时受电解液的影响，这不仅决定了电池的电化学窗口和能量密度，而且还控制着电极/电解液界面的性质。本文首先综述了钠离子电池电解质的基本要求、主要分类，重点讨论了对钠离子电池电解质的选择性要求及不同钠盐的物化性能和对固体电解质界面的影响；其次针对不同溶剂和材料的兼容性以及材料在不同溶剂体系中的储能机制等，分别对材料在醚类和酯类电解液中获得的固体电解质界面特点、倍率性能、循环性能等展开分析。最后指出钠离子电池电解质未来在与材料的匹配、关键性表征方法等方面的发展路线。

燃料电池是一种高效的清洁能源技术，可缓解当今社会面临的能源和环境问题。质子交换膜燃料电池是一种重要的燃料电池类型，质子交换膜是其关键组件，起到传导质子、隔绝电子和阴阳两极的反应物的作用。质子交换膜燃料电池在低温下存在许多难以解决的问题，升高工作温度可以解决这些问题。因此需要开发高温低湿度下工作的膜材料。本文综述了高温质子交换膜的主要类型、制备与改性方法和质子传导机制，指出质子导体掺杂的聚苯并咪唑（PBI）类膜材料在高温低湿度下作为质子交换膜适用的巨大潜力，并探讨了复合PBI高温质子交换膜的制备、掺杂的质子导体类型和性能提升方法。最后本文归纳了高温质子交换膜面临的挑战，并指出了该类材料未来的研究方向，如设计合成新型质子导体、改善PBI抗氧化稳定性、调控膜微观结构来提升性能和开发新型聚合物电解质。

为解决现有锂离子电池的安全性问题，固态电解质的研究备受关注。以Na₂SiO₃和AlCl₃·6H₂O为原料，采用溶胶-凝胶法制备出水铝英石（AL）；通过溶液共混法将其与聚环氧乙烷/高氯酸锂（PEO/LiClO₄）复合得到复合固态聚合物电解质。利用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、差示扫描量热分析仪（DSC）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）以及光学显微镜（OM）对样品进行结构分析及形貌表征。结果表明：水铝英石和LiClO₄与PEO间的非价键力相互作用（络合、氢键及Lewis酸-碱作用）显著抑制PEO的结晶。随着水铝英石含量的增加，PEO的结晶度呈现出先降低后增加的趋势；而随着锂盐含量的增加，PEO的结晶度持续降低，当EO/Li⁺摩尔比为10:1，水铝英石的含量为5%（质量分数）时，复合固态聚合物电解质的结晶度最低，仅为4.12%。

高熵非晶合金是近年来发展起来的一种新型合金材料，因其兼具高熵合金和非晶合金优异的力学性能、耐腐蚀性能、磁性能等功能特性，引发了众多学者的广泛关注。本文简述了高熵非晶合金的含义与特点，介绍了高熵非晶材料的制备方法及组织与性能；归纳了该类材料的耐蚀机理与耐腐蚀性能的最新研究成果；展望了采用机器学习助力设计高熵非晶合金的新范式，并指出探究工况环境下的腐蚀失效机制、完善高熵非晶合金微观耐蚀机理与优化相关制备工艺是该材料广泛应用的前提条件。针对高熵非晶合金的开发及其耐腐蚀性开展的应用基础研究，将为我国海洋事业的"远洋化、深海化"提供先进的技术支撑和材料保障。

近年来，抗生素耐药菌在全球范围内得到迅速而广泛地传播，新型抗菌药物的开发刻不容缓。随着生物纳米技术的发展，二维层状纳米材料有望成为处理耐药菌的替代选择。本文综述了石墨烯及其衍生物（GMs）、过渡金属硫化物（TMDs）、层状双氢氧化物（LDHs）及MXenes二维层状纳米材料的结构特征及其抗菌应用的最新报道，讨论了材料的抗菌机制，例如物理/机械损伤、脂质提取、氧化应激和光热/光动力效应等。最后，本文针对二维层状纳米材料的抗菌应用前景进行了展望：（1）材料特有的空间结构及优异的生物相容性决定了其可以作为抗菌药物的理想载体；（2）优异的光动力和光热杀菌效应使它具有治疗局部皮肤感染的强大潜力；（3）拥有光催化抗菌特性的2D材料可制成抗菌涂层，实现简易的原位消毒，有望应用于无菌医疗设备中。

镍基铸造高温合金是航空发动机与燃气轮机生产制造过程中应用的主要材料之一，在航空航天、能源工业、船舶舰艇等领域有着广泛的应用。现代航空工业的飞速发展离不开高温合金综合性能的快速提升，而热等静压技术在镍基铸造高温合金领域的应用对镍基铸造高温合金综合性能的改进方面发挥了举足轻重的作用。本文介绍了热等静压技术的工作原理与应用发展历史，总结了热等静压技术在镍基铸造高温合金领域的研究应用现状，重点阐述了热等静压技术对铸造高温合金的致密化作用机理与组织性能影响、热等静压对长期服役镍基铸造高温合金组织修复研究以及实现两种镍基高温合金扩散连接的应用优势与研究成果。同时指出热等静压技术研究中存在的一些问题及国内热等静压技术在镍基铸造高温合金领域的发展趋势。

主要研究具有层片状α相组织的TB8钛合金在α+β双相区的热变形行为。结果表明，在应变速率为1 s^-1时，变形温度为650℃的流变曲线展现出连续的流变软化，当温度高于650℃时，流变曲线呈现出不连续屈服现象。不连续屈服现象随变形温度的增加和应变速率的降低而消失。当应变速率为0.001 s^-1时，750℃和800℃的流变曲线呈现出典型的动态再结晶特征。峰值应力σ_p，温度T和应变速率ε · 三者之间的关系已通过Arrhenius-type本构方程进行表征，建立了材料常数α，A，n和Q值与真应变之间的关系模型，并分析了应变对α，A，n和Q值的影响。α值随真应变的增加而增加，而A，n和Q的值随真应变的增加而逐渐降低。实验应力值和预测应力值之间的相关系数和平均相对误差参数分别为0.945和9.08％。这表明本工作建立的应变补偿的热变形本构方程能够很好地预测具有层片状α相组织的TB8钛合金在α+β双相区热变形过程中的流变应力。

利用万能电子拉伸试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜、球差校正场发射透射电子显微镜等研究微量Ag元素对ZL114A铝合金力学性能和显微组织的影响。结果表明：随着Ag含量的增加，合金的抗拉强度、屈服强度提高，伸长率无明显变化；当Ag含量提高到0.55%（质量分数）时，ZL114A铝合金的峰时效抗拉强度从351 MPa提高到369 MPa，屈服强度从309 MPa提高到328 MPa，伸长率从2.36%提高到2.93%。ZL114A合金组织的α-Al枝晶和共晶Si无明显变化；Ag含量的提高，促进了GP区形核质点数量增加，引起了β"数量密度增加。在高角度环形暗场扫描透射（HAADF-STEM）模式下观察到Ag原子分布在β"相中，抑制了Mg原子和Si原子在β"相中扩散，导致β"相尺寸减小。

铁铬镍合金具有良好的高温强韧性和抗蠕变性，被广泛应用于制造航空发动机、工业燃气轮机等设备。利用原位合成和热压烧结工艺制备Al₂O₃/Fe-Cr-Ni复合材料。为减少脆性相对复合材料性能的影响，将热压烧结试样在1000℃下真空保温2 h后退火。采用XRD和SEM等测试方法，研究热处理后Al₂O₃/Fe-Cr-Ni复合材料的微观结构和常温力学性能。结果表明：Al₂O₃/Fe-Cr-Ni复合材料主要由Fe-Cr-Ni合金相、Fe-Cr相和Al₂O₃陶瓷增强相组成。热压烧结试样的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为4.16 GPa、298.31 MPa和8.04 MPa·m^1/2。经1000℃高温热处理后，复合材料中Fe-Cr相发生奥氏体转变和合金基体晶粒长大，导致硬度下降至2.98 GPa。Fe-Cr-Ni合金基体中韧性相含量和基体连续性增加，使该复合材料的抗弯强度和断裂韧度明显上升，其值分别为459.33 MPa和12.81 MPa·m^1/2。

Ti₂AlNb合金和Ti基复合材料可以使用直接固相扩散的方法进行连接，但较高的扩散温度使得母材发生相变，其接头性能也因此变差。采用Ti箔中间层的方法优化Ti₂AlNb合金和Ti基复合材料的固相扩散连接接头性能。结果表明：加入30 μm的Ti箔中间层后，扩散连接温度由950℃降低至850℃，变形率由5%降低至1.7%，扩散连接温度的降低有效地改变了接头界面的组织，典型界面组织为Ti₂AlNb/富B2相/α+β双相组织/Ti基复合材料，其中接头界面处α+β双相组织的形成提高了接头的强度。最佳扩散连接工艺参数为850℃/60 min/5 MPa时，剪切强度达到最大值399 MPa，实现了Ti₂AlNb和Ti基复合材料在低温下的扩散连接。

碳纤维预制体是碳/碳材料的骨架，致密化过程中，基体碳填充预制体孔隙形成碳/碳复合材料。为探索碳纤维预制体微观结构与致密化的关系，以3种三维织造预制体为研究对象，通过金相显微镜观察预制体微观结构，建立预制体理论结构数字化模型，计算对比孔隙率情况后获得预制体中不同类型孔隙的体积含量，研究孔隙结构对化学气相沉积致密化效率的影响。研究结果表明：三维织造预制体中孔隙呈周期性重复排列，XY向纤维层间距、Z向纤维间距越小，预制体中纤维体积含量越高；预制体中孔隙主要由纤维束内孔隙和X，Y，Z向纤维束包围的束间孔隙构成；预制体中的孔隙大小和分布影响致密化效率，孔隙率高的预制体在致密化前期增密速率快，孔隙结构均匀的预制体在致密化后期增密速率快。

径向结构是实现PAN基石墨纤维高模高强化的重要影响因素之一，有效调控、优化石墨纤维径向结构分布特征对制备高性能石墨纤维具有重要的指导意义。通过对径向分布特征不同的预氧纤维进行炭化、石墨化处理，研究PAN预氧纤维径向结构分布特征对石墨纤维径向结构分布特征和力学性能的影响。结果表明，石墨纤维径向结构是在预氧纤维径向结构上继承发展而来，含有较多共轭结构的预氧纤维皮部区域在炭化、石墨化处理后石墨化程度较高，有利于纤维力学性能提高，但过高的预氧化温度不仅使纤维中含氧结构增多，还使石墨纤维径向结构差异过大，导致石墨纤维的结构致密性下降，皮芯间产生剪切应力，纤维承载能力下降，力学性能受损。

采用热压罐成型工艺制备聚酰亚胺纤维/双马树脂复合材料，并采用空气炮冲击实验研究聚酰亚胺纤维体积分数和环境温度对复合材料层板抗高速冲击性能的影响。结果表明：与等面重下TC4钛合金相比，S35聚酰亚胺纤维复合材料抗高速冲击性能更优，且具有优异的高温抗高冲击性能。聚酰亚胺纤维体积分数越高，复合材料层板抗高冲击性能越高，其中，73%体积分数的聚酰亚胺纤维复合材料层板室温弹道吸能可达227.0 J，比等面重下TC4钛合金高240%。冲击速率较低时，复合材料弹击面出现周围含纤维分层开裂的圆形凹坑，背弹面出现沿纤维方向的分层开裂；冲击速率较高时，复合材料层板弹击面出现周围含纤维分层开裂的圆形通孔，背弹面出现沿纤维方向大面积纤维分层开裂。

采用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术制备AlCrSiN/Mo自润滑涂层，通过真空退火处理改善其结构和性能。利用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针分析仪、纳米压痕仪、划痕测试仪及摩擦磨损试验机，系统研究真空退火温度对涂层组织结构、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明：所有AlCrSiN/Mo涂层均是a-Si₃N₄非晶相包裹nc-（Al，Cr，Mo）N的纳米复合结构。经真空退火后，涂层表面颗粒尺寸明显增大，对应纳米硬度与临界载荷均出现下降，而耐磨和减摩性能得到显著改善。当退火温度为700℃时，涂层的综合性能最佳，纳米硬度为18.3 GPa、摩擦因数为0.51、磨损率为3.4×10^-4 μm³·（N·μm）^-1，此时特征值H/E和H³/E^*2亦最高。

由于304不锈钢在中、高温下摩擦学性能较差，制约了其在重要摩擦运动副零部件上的应用。为改善304不锈钢的摩擦学性能，以Ni60粉末为增韧相，WS₂为合成润滑相的前驱化合物，TiC为高硬度耐磨相，采用高能激光束在其表面原位合成自润滑耐磨复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机和探针式材料表面磨痕测量仪表征涂层和基体的物相、微观结构、显微硬度与表面形貌，并系统研究涂层和基体在20，300，600，800℃下的摩擦学性能及其磨损机理。结果表明：涂层主要由Cr_0.19Fe_0.7Ni_0.11，Ti₂SC，Fe₂C，Cr₇C₃，CrS和WS₂组成；涂层的平均显微硬度（302.0HV_0.5）略高于基体（257.2HV_0.5），但涂层上部区域的硬度（425.4HV_0.5）约为基体的1.65倍；涂层在所有等温摩擦学实验中摩擦因数和磨损率均低于基体，300℃时涂层润滑效果最好，摩擦因数为0.3031，600℃时涂层耐磨效果最好，磨损率为9.699×10^-5 mm³·N^-1·m^-1。

以HZSM-5分子筛、高锰酸钾和甲醇为原料制备MnO_x/HZSM-5催化剂，室温催化氧化甲醛。采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、光电子能谱（XPS）等表征方法分析催化剂的形貌结构、化学成分，研究MnO_x/HZSM-5的催化性能和再生性能，探讨其对甲醛的催化氧化机理。结果表明，MnO_x/HZSM-5具有良好的催化活性和再生能力，动态测试1020 min后MnO_x/HZSM-5对甲醛的清除率仍然保持在90%，再生5次后，MnO_x/HZSM-5对甲醛清除率仍然保持在91%，静态测试中甲醛清除率达到97%，甲醛转化率达到92%。对MnO_x/HZSM-5氧化甲醛的机理分析后发现，甲醛首先被催化剂吸附至MnO_x活性位点，之后被初步氧化为甲酸盐或碳酸盐等中间产物，最后被深度氧化为二氧化碳和水。

采用三点弯曲疲劳法测得光滑试样和直缺口试样的S-N曲线以研究Stellite12钴基合金的疲劳性能，并通过断口形貌观察进一步探究该钴基合金的断裂过程。结果表明：光滑试样的疲劳极限为545 MPa，约为原始抗弯强度1552 MPa的25.4%；直缺口试样的疲劳极限约为101 MPa，约为静态抗弯强度517.6 MPa的19.1%。对于疲劳敏感性，光滑试样与直缺口试样的疲劳敏感性分别为397和31。此外发现疲劳裂纹多萌生于近表层聚集的碳化物处，同时表面缺陷也可诱发疲劳裂纹的萌生。疲劳裂纹的扩展主要表现为碳化物的穿晶断裂，钴基体在应力比R=0.1的疲劳加载条件下虽表现出一定的韧性且呈现出较多的撕裂脊，但也呈现出一定的脆性断裂模式，因此疲劳裂纹扩展模式为真疲劳与静态疲劳的混合模式。

界面强度对钛基复合材料的性能有重要影响。采用纤维顶出实验（push-out test）对连续SiC纤维增强TC17复合材料的界面剪切强度进行了测试，采用SEM观察了样品的形貌。以纤维/基体完全分离后的摩擦力为出发点，采用有限元方法确定了复合材料成型过程中残余应力的产生温度，并计算了残余应力的分布，比较了顶出实验样品制备前后残余应力的变化情况及样品厚度、体积分数对残余应力分布的影响；采用内聚力模型（CZM）分析了界面的化学结合强度。结果表明：SiC_f/TC17复合材料高温成型后的冷却过程中开始产生残余应力的温度为775℃；顶出实验样品制备后界面处生成了残余剪切应力，其大小和分布与样品的体积分数和厚度相关，界面处的残余剪切应力造成了界面剪切强度的测试结果与界面化学结合强度的差异；室温下SiC_f/TC17复合材料的界面化学结合强度约为450 MPa。

为探究缺口对材料多轴疲劳性能的影响，以航空用7075-T651铝合金薄壁缺口件为研究对象，进行等效应力幅变量的比例多轴疲劳实验，采用数字图像相关技术进行表征并分析临界平面角度。结果表明：随加载等效应力幅的增加，试样多轴疲劳寿命降低，缺口附近最大轴向、扭向和剪切工程应变增大。不同加载条件下，缺口附近应变集中现象均随着加载周次的增加而逐渐增强。缺口附近的应变变化过程可分为裂纹萌生、裂纹扩展及瞬断阶段。引入临界平面角度和其上最大正应变，提出SWT修正模型，其预测结果均位于2倍分散带内。