用于锂离子电池的高镍三元材料由于成本低、能量密度高、可逆容量高、环境友好等优点，是现在以及未来车用动力电池首选正极材料。本文在综述了高镍三元材料的晶体结构特性和电化学特性的基础上，介绍了国内外主要制备方法、掺杂以及包覆等改性措施，重点讨论了不同种类包覆材料对高镍三元倍率性能、循环性能和高温稳定性能的影响。最后，针对高镍三元电解液、安全性、压实密度及循环寿命等问题进行分析与展望。

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。

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。

随着激光增材制造基础理论研究和设备水平的提升，激光增材制造技术越来越多地应用于大型复杂结构的生产制造。激光增材成形过程中形成的应力会导致成形件变形、开裂，因此应力变形的控制是激光增材制造过程亟待解决的关键问题。本文总结了激光增材制造残余应力形成机制、应力变形测试技术和应力变形调控措施等方面的研究现状，提出了激光增材制造应力变形调控存在的主要问题及以后的研究方向，为高性能金属构件激光增材制造"控形"研究提供指导。

二维过渡金属碳（氮）化物（MXene）作为一类新型二维纳米材料，自2011年发现以来，由于其优异的物理化学性能得到了广泛研究。MXene除具有传统二维材料的优异性能外，其高的导电性、良好的润滑性及电磁性等特殊性能，已被广泛地应用于能量存储、催化、润滑、电磁屏蔽、传感器、水净化等领域，并取得了一定的效果和进展。本文综述了近年来国内外关于MXene材料的最新研究现状，归纳总结了MXene的结构、性能和制备方法，以及在锂离子电池、超级电容器等领域的相关成果，指出了目前研究存在的短板，并展望了未来的研究方向。

3D打印技术是一项根据计算机模型设计快速加工和制造复杂几何形状组件的增材制造技术之一。其基于三维数据模型，通过电脑控制将材料进行逐层累积，最终将三维模型变成立体实物。相比于传统制造方法，3D打印技术具有节约工时、易操作、不需要模具、组件几何形状可控性强等优势。随着该技术的发展，依据打印技术成型的核心、材料以及设备等产生了熔融沉积塑型、选择性激光烧结成型、光固化立体成型/数字光处理成型、溶剂浇铸成型等若干类型的3D打印技术。本文重点介绍其中最具代表性的4种3D打印成型工艺的原理和特点，基于碳纳米管增强聚合物复合材料，综述近年来不同3D打印成型工艺的研究进展，同时预测3D打印成型工艺在该领域会向着高精度、产业化、大众化和高集成度的方向发展，3D打印材料的研发也会更具前景。

锂离子电池被认为是富有前途的能源储存器件，寻找高性能锂电池新材料已成为全世界的研究热点。MXenes材料是一种新型过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物二维纳米材料的统称，具有比表面积大、导电性能好、储锂容量较高、循环和倍率性能优异等特点，是一种具有光明应用前景的锂离子电池材料。本文对MXenes材料在锂离子电池应用研究中的重大突破进行了综述，介绍了其制备方法、结构性能、储锂机理，归纳了其在锂离子电池中的具体应用及机制，分析了当前存在问题。综述指出MXenes材料研究，应利用其自身亲水性和导电性优势，在复合电极材料、自支撑电极材料等方面重点部署，为高性能锂子电池关键技术带来突破。

铝合金是实现结构轻量化的首选材料，在航空航天、交通运输、船舶舰艇等领域具有广阔的应用前景。铝合金增材制造技术在复杂三维精密结构件的制造方面具有突出的优势和潜力，而且具有高效快速、成形结构可控性高等优点。关于铝合金增材制造技术的迅速发展，本工作从组织与性能、成形精度和质量、成形缺陷控制和数值模拟4个方面，着重介绍了铝合金增材制造的研究现状和最新成果，总结了当前研究存在的不足。在此基础上，对铝合金增材制造技术未来应关注的研究方向给出建议，即实现增材件微观组织控制、阐明增材件应力形成机理、提高增材件的成形精度、研究成形过程中的温度场分布规律等。

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。

高熵合金涂层具有的良好热稳定性、耐高温性能使其成为高温涂层科学领域一个新的研究热点。激光熔覆技术制备高熵合金涂层的方法是获得其优越性能的制备方法之一。本文主要从涂层成分设计、组织结构、退火工艺与性能、耐高温氧化性能以及其他性能等方面综述了激光熔覆技术制备高熵合金涂层的最新研究成果，分析了当前激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题，提出了应从组元设计、基础理论、性能规律及加工工艺等方面完善科学研究体系，以期制备出性能优异的高熵合金涂层。

4D打印是3D打印结构在形状、性能和功能方面有目的性的演变，具有时间相关性、打印机无关性和可预测性，其智能动态特性使其具有良好的性能和广阔的应用前景。本文在简要回顾4D打印国内外现状的基础上，给出了4D打印的概念和组成要素，进而从打印结构形状变化的维度对4D打印进行了分类，同时对4D打印组成要素中的打印材料、激励机制和数学建模方法等关键技术进行了分析，最后指出4D打印技术的发展方向是将智能材料与3D打印相结合，将复杂结构简单化制造，利用其独特的自组装、自适应和自修复特性，实现在航天、深海、精确医疗等特殊服役环境和领域的自动化、智能化、个性化应用。

本文结合飞机起落架的设计理念，梳理了飞机起落架用超高强度钢及高强不锈钢的应用及发展历程，重点阐述了典型超高强度不锈钢的成分、组织和力学性能以及强韧化机理。建议通过材料热力学动力学计算创新设计新的超高强度不锈钢钢种；提出新型超高强度不锈钢的组织设计，将更关注多类型或高密度的共格析出强化以及高力学稳定性残余奥氏体的强韧化作用机制；最后指出采用最新的一些加工工艺技术，如等温多向锻造工艺技术，可显著提高超高强度不锈钢的综合力学性能。

进入21世纪以来，石油基合成橡胶的发展不可持续，且日益受到节能减排的压力；天然橡胶面临气候、疫病等因素的影响，产量有限，而且我国天然橡胶自给不足，严重依赖进口。面对上述挑战，以太阳能为源头，开发不依赖于化石资源的新一代生物基橡胶，是解决橡胶资源短缺的有效手段，也是保证全球橡胶资源安全、长久、稳定供应的必由之路。目前，主要有两种思路制备生物基合成橡胶，本文针对两类生物基合成橡胶的研究进展进行综述，一种是生物质发酵得到的生物基单体（如乙醇等）进一步转化为传统单体（如乙烯等），再通过传统的合成工艺制备出生物基乙丙橡胶、生物基异戊橡胶等生物基传统橡胶，其性能与传统非生物基工程弹性体几乎完全相同，可以直接替代现有工程橡胶；另一种是利用现有生物基化学品，如衣康酸、丙二醇、丁二酸等，通过聚合反应制备新型结构的生物基橡胶材料，其原料易得，成本较低，随着发酵技术的快速发展，将出现越来越多的生物基化学品可以进行选择和使用，生物基合成橡胶具有光明的发展前景。

目前，淡水资源紧缺已经成为一个全球性的难题，特别是在一些干旱和欠发达地区，问题更加严峻。在自然界中，许多生物能够从雾气中获得水分，这为开发新颖的功能性集水材料提供了灵感。最近，在实际应用和基础研究方面，仿生集水材料作为一个热门的课题越来越受到人们关注。本文总结了纳米布沙漠甲虫、仙人掌和蜘蛛丝的集水机理，并叙述了仿生材料的合成、功能和集水效率，以及最近几年仿生材料新的发展。最后，对仿生集水材料在制备和应用过程中存在的主要问题进行总结并对未来发展趋势进行展望。

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。

随着化石能源的过度使用和开采，随之而来的能源和环境问题也日益尖锐，而人们对能源的需求不减反增，因此寻求一种新型的绿色可持续能源是非常必要的。环境中的能量十分丰富，因此从环境中收集能量进行转化是十分有前景的方法。压电材料在受到外界作用发生机械变形时，能实现机械能向电能的转化，因此，压电式纳米发电机作为一种潜在的可持续、绿色能源，近年来受到广泛关注。从压电材料的分类入手，结合其制备方法、结构和性能等，对近年来一些研究成果进行了概述，详细评价了不同制备方法、结构对压电式纳米发电机压电性能的影响，并对今后发展进行了展望。

层状双氢氧化物具有制备简单，层间客体可调节，合成成本较低，稳定性较好等优点，因此成为析氧催化剂的研究热点，但仍存在电荷传输速率低，过电位相对较高等问题，因此需要对其改性来加快其大规模应用。首先介绍了层状双氢氧化物的结构特点，简述了其析氧反应的催化机理，然后总结了不同种类的优化改性策略来增强其催化活性。优化改性方法分别包括：与导电基材复合；合成超薄纳米片法；与石墨烯复合法；杂化改性法。重点探讨了层状双氢氧化物析氧催化剂在电解水制氢方面的应用，提出了不同改性方法的优缺点，阐明将其适当结合，有利于制备更高效的析氧催化剂，最后指出了这类催化剂仍面临的问题：回收率较低，催化剂稳定性和可实现的电流密度尚未达到工业化需求，无法实现大规模制备等难点。

碳基/羰基铁复合吸波材料结合了各自优势，具有独特的物理化学特性和良好的吸波性能，成为近年来研究热点之一。本文结合国内外最新研究成果，介绍了羰基铁吸波剂自身改性的研究现状，将碳基/羰基铁复合吸波材料的研究成果系统归纳为6大类，即石墨烯/羰基铁复合吸波材料、碳纳米管/羰基铁复合吸波材料、碳纤维/羰基铁复合吸波材料、炭黑/羰基铁复合吸波材料、石墨/羰基铁复合吸波材料以及其他碳材料与羰基铁的复合吸波材料，并进行了详细介绍。最后，指出了碳基/羰基铁复合吸波材料未来研究亟待解决的性能调控和轻量化等问题，展望了其在宽频隐身等方面的发展前景。

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。

聚合物泡沫塑料以其优异的性能成为人们生活中必不可少的物品。开孔型聚合物发泡材料因独特的三维骨架形态被广泛应用于吸音材料、生物医药材料、光学材料和导电材料等领域。特别是聚合物纳米复合材料，为现代医学生产抗菌治疗、组织工程、癌症治疗、医学成像、牙科应用、药物传递等产品提供了新的机遇。本文综述了开孔发泡材料的制备方法、发泡机理及其应用领域，以及最近几年开孔发泡材料新的发展。最后，对材料制备和应用过程中存在的主要问题进行总结并对未来采用聚合物共混、形成微纳米复合材料、涂覆高阻隔材料和聚合物改性等手段制备高性能开孔聚合物发泡材料的发展趋势进行展望。

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。

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。

半纤维素基水凝胶是一种具有优异保水性、良好生物相容性和力学性能的三维网络状亲水聚合物，在软材料领域尤其是半纤维素基材料研究领域备受瞩目。本文综述了近年来半纤维素基水凝胶的研究进展，从化学交联和物理交联两个方面介绍了半纤维素基水凝胶的制备方法、形成机理和性能，比较了化学交联中光、酶、微波辐射和辉光放电电解等离子体等不同引发体系的差异，总结了半纤维素基水凝胶在药物控释、伤口敷料、高效吸附及3D打印等领域的最新应用和发展，并对半纤维素基水凝胶领域所面临的挑战进行了总结和展望，以期为新型半纤维素水凝胶的研究提供参考。

采用控温搅拌混合和热等静压等方法，制备添加氧化石墨烯的600℃高温钛合金复合材料。通过金相观察、能谱和物相分析以及拉伸性能实验，研究复合材料的微观组织和力学性能。结果表明：氧化石墨烯添加量为0.3%（质量分数，下同）时，在600℃高温钛合金粉末中分布比较均匀，二者之间的作用方式主要为物理吸附；与未添加氧化石墨烯的合金相比，添加0.3%氧化石墨烯的复合材料的显微组织得到明显细化，α相的平均尺寸下降约36%，室温抗拉强度和屈服强度分别提高7.8%和10.4%，硬度提高25.6%。氧化石墨烯对600℃高温钛合金的强化机理主要为细晶强化、位错强化以及促进（TiZr）₆Si₃颗粒析出引起的第二相强化。

便携式电子器件迅速发展，安全性能更高的聚合物电解质受到广泛关注。本文介绍了近些年应用于超级电容器的各类聚合物电解质，包括全固态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、多孔聚合物电解质、复合聚合物电解质以及能够提供赝电容的氧化还原聚合物电解质，并详细讨论了上述聚合物电解质的特点和研究进展。提出了发展宽电压窗口、高离子导电型、高机械强度、质轻且薄的有机复合凝胶聚合物电解质会是超级电容器电解质领域未来的发展趋势；综合性能优异的聚合物电解质将会在超级电容器等新能源领域发挥重要作用。

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。

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。

论述红外辐射与红外隐身技术的基本原理和方法，阐明多波段光谱灵活调控是实现兼容雷达隐身、激光隐身和可见光隐身的红外隐身功能的关键。概括传统红外隐身材料的研究现状并阐明其发展瓶颈问题，进而提出具有光谱剪裁功能的红外隐身超材料的设计思想、研究基础和发展优势。综述红外隐身超材料实现与雷达隐身兼容、具有红外散热窗口以及与激光和可见光隐身兼容的红外隐身功能的研究现状与未来发展。

碳作为单一元素可形成像零维碳纳米球、一维碳纳米管、二维石墨烯等多种碳纳米结构，它们在锂离子和锂硫电池中的表现也有所不同。需要阐明的是，碳纳米管和石墨烯由于具有以下缺点不适合直接作为锂离子或锂硫电池电极材料：（1）第一次不可逆容量大，首次充放电效率低；（2）在充放电曲线中电压滞后现象严重；（3）缺少稳定的电压平台；（4）容量衰减快。科学家们一直在为获得具有更高能量密度和更广阔应用前景的锂离子电池和锂硫电池而努力，由于可充电电池的性能主要取决于阴极和阳极的性能，因此，设计先进的电极材料以及制备具有特定成分和结构的电极成为近年来的研究热点。本文综述了碳纳米材料在构建高性能锂离子、锂硫电池电极材料和特定电极方面的作用。首先，从促进电子和离子传输、固定多硫化物位置以及缓冲体积膨胀三个方面讨论了碳纳米材料在修饰电活性材料的作用；其次，从作为导电添加剂、电流集流体和导电中间层三个方面讨论了碳纳米材料在最优化非活性组分的作用；然后，从作为非导电基体上的导电相、柔性电流集流体和自支撑复合电极三个方面讨论了碳纳米材料在柔性电池设计的作用。最后，本文对碳纳米材料的未来发展趋势作了概述，兼具多种功能的碳纳米材料被认为是今后的研究重点。

综述了国内外静磁场对镍基高温合金组织影响的研究现状，重点分析了施加不同方式、强度的静磁场对定向凝固镍基高温合金枝晶组织、元素偏析、凝固缺陷及高温力学性能的影响规律，并从变截面处杂晶的控制、晶体取向偏离的控制以及对凝固特性的影响机制等方面提出了静磁场在定向凝固镍基高温合金研究中潜在的发展方向。