电弧增材制造因其独特的无模壳快速近净成形特点而备受关注，有望成为突破铝合金材料研发与工业应用瓶颈的先进制造技术。电弧增材技术在传统电弧焊接的基础上发展而来，二者均以高能电弧为热源、以金属丝材为原材料进行成形。本文综合分析了电弧增材制造工艺与设备研发现状、凝固与固态相变特性、显微组织特点、冶金缺陷概况以及力学性能特点，论述了热丝及多丝增材制造技术前景和电弧增材制造独特的成形方式与相变显微组织特征。针对电弧增材制造铝合金制造精度及稳定性较差、气孔及热裂缺陷严重、材料力学性能优势不突出的问题，提出了电弧增材制造专用设备开发、熔丝累加快速凝固冶金缺陷控制专用方法研发、专用材料成分及显微组织设计、专用热处理工艺制定等发展方向，为加快电弧增材制造铝合金高端化、定制化、专属化发展提供重要参考。

随着便携式、可穿戴电子器件的迅速发展，柔性储能器件的研究逐渐转向微型化、轻柔化和智能化等方向。同时人们对器件的能量密度、功率密度和力学性能有了更高的要求。电极材料作为柔性储能器件的核心部分，是决定器件性能的关键。柔性储能电子器件的发展，又迫切需要新型电池技术和快速、低成本且可精准控制其微结构的制备方法。因此，柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池等新型储能器件的研发成为目前学术界研究的热点。本文论述了近年来柔性储能电池电极的研究现状，着重对柔性电极材料的设计(独立柔性电极和柔性基底电极)、不同维度柔性电极材料的制备工艺(一维材料、二维材料和三维材料)和柔性储能电极的应用(柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池)进行对比分析，并对电极材料的结构特性和电化学性能进行了讨论。最后，指出了柔性储能器件目前所面临的问题，并针对此类问题展望了柔性储能器件未来的重点在于新型固态电解质的研发、器件结构的合理设计及封装技术的不断优化。

近年来，碳-陶瓷基复合材料因其耐高温、低密度、抗腐蚀性能好、热膨胀系数低、性能可设计性强等特点成为研究热点之一，将生物态材料的多孔结构引入陶瓷基体中制备具有生物形态的碳-陶瓷复合材料的研究已引起关注。本文综述了生物态碳-陶瓷基复合材料的多孔结构、制备工艺、性能以及应用前景。强调设计材料微观结构的重要性，并详细介绍了碳-陶瓷基复合材料制备过程中的关键技术——渗透技术，包括：化学气相渗透、熔融渗透、溶胶凝胶渗透、料浆渗透、聚合物前驱体渗透、熔盐渗透六种渗透技术，并对其存在的问题提出解决方案。综述了生物态碳-陶瓷基复合材料压缩强度和断裂强度等性能，对未来的性能研究方向提出建议，指出应测试高温、强酸强碱、冷热交替环境下材料的力学性能。探讨生物态碳-陶瓷基复合材料在航空发动机叶片、汽车尾气净化器、催化剂载体三个方面的潜在应用，概述在复杂成型、较强的力学性能和热稳定性等方面的挑战和实际局限性。最后，对生物形态的碳-陶瓷基复合材料制备工艺的改进、力学性能的研究进行展望，为生物态碳-陶瓷基复合材料的研制和应用提供理论依据和参考。

界面是影响镁基复合材料综合性能的关键因素, 如何进行界面调控一直是镁基复合材料的研究热点。本文围绕镁基复合材料三种界面结构类型(共格界面、半共格界面和非共格界面), 针对影响界面性能的两个关键问题(界面润湿性和界面反应), 综述了界面优化方案的研究进展, 提出了实现良好界面结合的界面结构设计与调控准则: 良好润湿性与轻微界面反应。针对镁基复合材料的界面性能提升, 可以考虑添加稀土元素, 起到净化界面、改善润湿性的作用; 根据工程需要选择基体和增强体, 得到某方面性能优异的复合材料; 开发新的增强体表面涂层, 充分提高界面结合能力; 通过第一性原理等计算模拟方法, 深入探究界面结构与界面性能之间的关系。

高强铝合金(2×××, 7×××等)因具有比强度高、加工性好等优点而被航空航天、汽车等领域广泛应用。随着大推重比飞行器设计及汽车轻量化技术的发展, 轻质结构材料的需求日益增加, 同时零部件也面临着"薄壁化、中空化、复合化"的发展趋势, 高强铝合金的传统加工方法越来越难以满足要求。近年来, 激光选区熔化成形(selective laser melting, SLM)作为一种常见的金属增材制造技术(additive manufacturing, AM)在复杂零部件成形领域受到关注, 有望成为进一步拓宽高强铝合金应用领域的新兴技术。然而, SLM成形高强铝合金因易产生周期性热裂纹和粗大柱状晶不良组织等问题而发展缓慢, 晶粒细化是克服增材制造高强铝合金这一固有热裂问题的关键所在。本文综述了近年来SLM成形高强铝合金显微组织和力学性能调控等方面的研究进展, 归纳了不同体系合金的力学性能, 重点阐述了抑制SLM成形高强铝合金中热裂纹形成的主要策略, 包括SLM工艺参数优化以及通过微合金化或添加纳米颗粒细化晶粒等方法。指出当前研究存在的主要问题是合金成分的改变对材料综合性能以及热处理制度的影响规律尚不清晰等, 并展望了未来的发展趋势, 如SLM成形新型高强铝合金成分设计与综合性能评价、利用后处理工艺等手段进一步提升合金综合性能以及专用晶粒细化剂的设计与细化机制探究等。

固态聚合物电解质因其质量轻、柔性好，且与电极材料接触良好、界面阻抗小，成为开发新一代高能量密度、高安全性乃至高柔韧性电化学器件的潜在材料，近年来获得了广泛关注。但因其离子电导率低、力学性能差等缺陷也成为限制其进一步商业化的关键问题。通过交联、共混、共聚等手段组成聚合物的复合体系有可能很好地解决这些问题，因此本文首先对聚合物中的离子导电机理进行了简要介绍，旨在从原理的角度阐释上述问题的解决策略；随后综述了近年来多种聚合物基复合电解质在电化学器件中的应用以及改性策略。最后对复合固态聚合物电解质目前面临的基础研究和实际应用问题进行了讨论，给出了解决这些问题的建议，以期为新型聚合物复合固态电解质的设计与制备提供新思路。

本文综述了高温下前驱膜的形成机制，即表面扩散机制、蒸发-凝结机制、皮下渗透机制和快速吸附-薄层漫流机制。在实验表征的金属/金属润湿体系中，最有可能的机制为皮下渗透机制，其形成与表观接触角、接触半径、固体金属与氧化膜的间隙大小有关。在金属/陶瓷体系中，前驱膜的形成通常为快速吸附-薄层漫流机制。前驱膜为吸附机制时，需要满足液/固界面的相对惰性和高亲和力这一矛盾体。同时介绍了高温反应润湿体系中，前驱膜的另一种可能的机制，即薄膜传输机制；指出研究前驱膜的难点在于前驱膜的不可预测性和不稳定性，其发展方向应趋于系统化，并建立相应的理论模型。

随着新能源汽车产业的迅速发展，消费者对电动汽车续航里程的要求不断提高。高镍三元锂离子电池因其比能量高成为电动汽车中最具应用前景的动力电池，但该电池体系依然面临着低温性能差的问题。本文综述近年来高镍三元锂离子电池低温性能的研究进展，重点总结高镍三元锂离子电池低温性能的影响因素，一方面从热力学角度分析低温下高镍三元正极材料和石墨负极材料的结构变化、电解液相态和溶剂化结构变化以及黏结剂玻璃化转变对电池低温性能的影响；另一方面从动力学角度分析高镍三元电池低温放电过程中的速率控制步骤。归纳目前高镍三元锂离子电池低温性能的主要改善措施，其中低温电解液的设计包括优化溶剂、改善锂盐及使用新型添加剂三个方面，对电极材料低温性能的改善主要是通过体相掺杂、表面包覆及材料颗粒粒径降低的方式。总结电池中低温性能研究中存在的对电池低温热力学特性研究不够明确、对电池低温动力学过程研究方式单一以及对电池中的反应顺序存在的影响认识不足等问题。

增材制造技术自问世以来成为拓展多学科发展、实现多学科研究融合以及联结材料与产品的关键性技术, 该技术颠覆了传统加工设计和制造理念, 同时也是实现智能制造的重要方法。智能材料是对环境具有感知、可响应、自修复和自适应的一类材料。将智能材料与增材制造技术有机结合, 可实现具有感受外部刺激或环境激活的三维智能器件的一体化制造。智能材料增材制造技术被广泛应用于个性化医疗、柔性电子和软体机器人等领域。本文对增材制造中所涉及的智能材料进行综述, 介绍通过增材制造方法对金属类、高分子类和陶瓷类智能材料所带来的优势及面临的问题。增材制造技术作为实现设计、材料和结构有机融合的有效手段, 将成为推动智能材料发展的关键。

MXene由于具有独特的层状结构、高电子导电性和丰富的表面化学特性，在储能、电磁干扰屏蔽、催化、医药等方面有广泛的应用前景。Ti₃C₂T_x作为最早发现的MXene材料，其固有的金属导电特征、宽层间距和丰富的表面官能团，引起了钠离子电池领域研究人员的关注。本文综述了近年来Ti₃C₂T_x基材料在钠离子电池中的研究进展。首先从Ti₃C₂T_x材料的制备展开，概述多层和少层两类Ti₃C₂T_x材料的结构与电化学特性。随后结合研究的应用趋势，总结两类Ti₃C₂T_x材料的层间距改性、掺杂改性、形貌调控等手段对其储钠行为的影响。同时也分析了两类Ti₃C₂T_x基复合材料应用于钠离子电池负极的结构设计思路，指出合理的结构设计对电池性能至关重要。最后对Ti₃C₂T_x基复合材料在钠离子电池领域中面临的问题和挑战提出了一些建议。

近年来，随着研究技术手段的发展，纳米线表现出了大量具有潜在应用价值的新现象。清晰描绘纳米线结构与力学性能的构效关系对纳米器件的设计、服役以及性能优化具有重要的指导意义。本文首先归纳了纳米线力学性能几种常用的原位测试方法，其次介绍了各类纳米线在拉伸实验中的弹性和强度等力学性能，阐述了纳米线与尺寸相关的塑性变形，此外简述了纳米线在原位测试中所表现出的奇特力学行为。今后，系统地研究原位电镜表征过程中电子束辐照对纳米线变形行为的影响，探究纳米线在复杂外场环境下所展现的力学性能，从而建立一套完备的理论指导体系，是纳米材料性能原位表征领域的重要发展方向。

为了满足储能系统和电动汽车市场对于高能量密度和快充的需求，兼具高能量和高功率密度的锂离子电池得到了广泛的关注。厚电极结构设计能够显著提高电池的能量密度并降低成本，且能与各种电极材料相兼容，是发展高能量密度锂离子电池的研究热点之一。厚电极通常面临着力学性能差和反应动力学慢等问题，因此构建力学性能良好和完善的锂离子及电子传输网络的厚电极至关重要。本文首先分析了厚电极的电化学特性和关键科学问题，然后梳理了目前构建厚电极的各种策略及其优势，最后探讨了厚电极的设计原则和发展方向。

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。

对石墨烯进行功能化处理，可得到具有合适层间距和较高离子扩散速率的理想石墨烯基电极材料，其作为钠离子电池负极材料有着重要的应用潜力。通过在石墨烯结构中进行原位插层反应，成功制备出聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)插层的石墨烯复合材料(PSS-rGO)。这种插层结构是基于石墨烯的π电子可以与PSS结构中的π电子相互作用，使得石墨烯层间距增大并抑制其堆积。同时，PSS中的磺酸钠基团可有效提高钠离子扩散速率，增强电极对钠离子的吸附能力，从而提升钠离子电池的循环性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、电化学工作站和多通道电池综合测试仪对样品进行测试分析。结果表明，PSS-rGO电极在5 A·g^-1的电流密度下循环6000圈后容量可保持在256 mAh·g^-1，单圈衰减率为0.003%，表现出优异的循环性能。本研究为开发高比容、快速储钠以及长寿命的钠离子电池负极材料提供了可行思路。

二维层状二硫化钼(MoS₂)是一种非常有前景的替代贵金属铂的电水解制氢催化剂。然而，MoS₂电子导电性较差，且在碱性氢析出反应(HER)中对水分子吸附/裂解的活化能垒较高，限制其在碱性电水解的应用。通过一步水热法将MoS₂纳米片均匀生长在三维导电碳布(CC)上，以有效提高电极导电性。随后在RuCl₃的乙醇溶液中通过溶剂热法可控制备超小Ru纳米颗粒负载MoS₂纳米片，形成CC@MoS₂/Ru异质结构。Ru的负载能有效促进水吸附/裂解反应，从而和MoS₂协同催化HER。采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对MoS₂/Ru进行结构和形貌表征。结果表明：MoS₂呈纳米片状交错生长在碳布上，并且超小Ru纳米颗粒(平均粒径2.5 nm)均匀负载在MoS₂纳米片上。将CC@MoS₂/Ru作为工作电极，石墨棒和Hg/HgO电极分别为对电极和参比电极进行碱性HER测试。在电流密度为-10 mA·cm^-2下的过电位仅为71.3 mV，Tafel斜率为104.8 mV·dec^-1。通过对其进行计时电位滴定法稳定性测试，发现在恒电流密度-10 mA·cm^-2下能够维持至少35 h而没有明显性能衰减。

本文对钛合金/钢的异种接头连接技术的研究现状进行了总结和综述，分析了钛合金/钢直接连接和含中间层连接界面的显微组织特征，重点阐述了添加不同中间层(铜、铜基合金及其他)的钛合金/钢界面产物的形成和演变过程，并归纳了不同中间层与制备工艺的钛合金/钢力学性能，最后总结了制备良好的钛合金/钢接头可以采取的方法与设计思路，并指出该领域未来发展除使用传统方法继续深化现有研究外，可与模拟仿真结合，达成更具深度的认识与实验预测。

纯铜/铜合金具有优异的导热、导电性能, 是重要的工业材料。以粉末床激光熔融为代表的激光增材制造技术具有优良的设计自由度及成形精度, 是增材制造的主流发展方向。纯铜/铜合金的粉末床激光熔融与传统加工制造技术相比, 前者能够更好地发挥铜优异的性能, 在电子电气、汽车、航空航天等导热/导电高需求领域具有广阔的应用前景。本文综述了以纯铜/铜合金为代表的激光高反射材料的粉末床激光熔融的研究现状、面临的重要问题以及相应的解决对策分析。在此基础上, 结合本课题组在纯铜/铜合金粉末床激光熔融过程的经验, 指出运用蓝光、绿光等短波长激光器进行纯铜/铜合金等高反射材料的粉末床激光熔融是未来的研究热点与发展方向。

高超声速飞行器技术是航空航天领域发展的重要方向，对国防安全起着重要作用。高超声速飞行器能在极端环境中安全服役的关键在于飞行器的热防护材料与结构。一方面，热防护材料与结构必须能够经受恶劣的气动热环境；另一方面，热防护材料与结构还要在承载的同时尽可能降低质量以提高飞行器有效载荷。因此，需要研发兼具耐高温、轻量化、承载特性的热防护结构。本文首先综述了C/SiC陶瓷基复合材料轻量化点阵结构及其制造方法，对其在室温、高温环境下的力学行为与传热行为的研究现状进行了总结，并具体讨论了基于C/SiC陶瓷基复合材料轻量化点阵结构的耐高温、轻量化、承载、一体化热防护结构研究进展情况。最后，在新设计理论与方法、新制造技术、服役特性、多功能一体化设计与实现四个方面对面向一体化热防护的陶瓷基复合材料轻量化结构的研究挑战进行了展望。本文为高超声速飞行器新型热防护结构的发展提供一定借鉴与思考。

石墨烯因其独特的介电特性、高比表面积、低密度等性质, 被认为是新一代吸波材料的有力候选。然而, 单一组分的石墨烯吸波性能不佳, 因此近年来石墨烯基吸波复合材料成为研究热点。本文介绍石墨烯及其复合材料的吸波机理与特性, 指出介电型石墨烯作为极具发展潜力的吸波复合材料具有轻质、高强、宽频、薄层的特点。从石墨烯基体与掺杂体两方面综述了介电型石墨烯吸波复合材料的研究进展。最后指出, 开发损耗能力强的新型介电掺杂体、构筑多组分吸波复合材料体系、建立通用的设计方法以及探索大批量的制备方法是未来的研究方向。

可电火花加工的导电碳化硅(SiC)陶瓷不仅可以克服传统高电阻率SiC陶瓷难加工的突出缺点，而且能够保留传统高电阻率SiC陶瓷的其他优异性能，在结构陶瓷领域取代传统的高电阻率SiC陶瓷具有突出优势。本文阐述了粉末烧结制备氮掺杂导电SiC陶瓷的原理，归纳总结分析了其粉末烧结制备方法、烧结助剂的种类及其所获得SiC陶瓷的热电和力学性能。同时，探讨了SiC陶瓷的电性能影响因素，为调控SiC陶瓷的电性能提供了参考依据。最后，指出了氮掺杂导电SiC陶瓷面临的主要挑战，在未来研究中，应聚焦于发展新烧结技术与烧结添加剂体系以及澄清电性能调控机制，为制备电阻率可控的高性能导电SiC陶瓷奠定技术基础。

熔体自生陶瓷是一种原料经熔化凝固获得组织组成的新型陶瓷材料，原子共用的洁净高强度结合界面使其具有接近熔点的优异高温力学性能及组织稳定性，在未来高推重比航空发动机及重型燃气轮机热端部件领域展现了巨大的应用潜力。激光直接能量沉积技术能够有效克服熔体自生陶瓷传统制备方法在周期、能耗及结构复杂度等方面的局限，为直接增材制造熔体自生陶瓷构件提供了新的解决方案，成为国内外研究热点。本文在介绍激光直接能量沉积技术工艺原理的基础上，总结了国内外利用该技术制备的不同熔体自生陶瓷的微观组织特征及其主要力学性能，并综合论述了目前针对微观组织及开裂行为调控所开展的主要研究。基于现有研究进展，对该领域的发展趋势和需要进一步解决的关键科学问题进行了探讨，指出抑制开裂与改善组织性能是目前面临的首要问题，材料和新工艺的发展是突破现有瓶颈、推动熔体自生陶瓷激光直接能量沉积技术发展和应用的关键。

固态锂电池是新能源领域最有希望的下一代高能量密度电池体系之一。本文以聚合物固态电解质-锂负极界面的构型特征和形成机理为基础, 系统讨论界面接触性、界面化学和电化学反应、锂负极枝晶生长等问题对二者之间的界面稳定性与兼容性的影响。基于此, 本文重点阐述了掺杂改性、结构设计等手段在三种聚合物基体与锂负极之间的界面的应用。此外, 本文还综述了常见界面表征手段及其在聚合物固态电解质-锂负极界面的应用情况。最后, 基于设计和构筑稳定的聚合物固态电解质-锂负极界面的相关策略, 本文对掺杂、核层设计等界面优化手段的发展前景进行分析与展望。

钴(Co)基氧还原催化剂以价格低、储量高、易获得等优势成为代替铂基氧还原催化剂重要选择之一。本工作先对科琴黑进行硝酸酸化预处理，与四水合乙酸钴混合后在氨气气氛下800 ℃热解制备出Co-N/C氧还原催化剂。由红外光谱测试、联碱中和滴定与比表面积测定可知，经硝酸酸化预处理后，科琴黑表面含氧官能团数量增多，科琴黑孔径不变，中孔比例增加。XRD和TEM测试表明科琴黑和四水合乙酸钴经氨气热处理后，生成了分散均匀无团聚的Co_5.47-N/C催化剂。电化学测试表明载体经预处理后，制备的Co-N/C催化剂的氧还原反应(ORR)的电催化性能更好，在碱性条件下电流密度达到了预处理前的4.2倍，在催化动力学中属于四电子转移。

为响应国家提出的2030年碳达峰及2060年碳中和的目标, 火电发电机组蒸汽参数(如蒸汽温度与压力)尚需进一步提高, 这无疑为火电机组的安全运行带来严峻挑战。作为影响火电机组锅炉安全服役的两个重要因素, "高温烟气腐蚀"与"应力"协同作用导致锅炉受热面材料失效常被简化或独立研究。本文首先从烟气腐蚀和应力失效着手, 简述锅炉受热面合金烟气腐蚀机理, 分析影响烟气腐蚀性能的材料因素(金属种类、合金元素、金属表面状态)及环境因素(温度、腐蚀气氛及煤灰成分), 并从腐蚀与应力相互影响的角度, 讨论火电机组受热面合金在高温烟气腐蚀与应力协同作用下的失效行为。此类合金虽然在高温烟气腐蚀环境中不存在应力腐蚀开裂倾向, 但腐蚀产物会显著影响材料的高温蠕变及持久寿命。同时, 应力造成的缺陷会改变材料的腐蚀过程。因而, 本文重点介绍了火电机组锅炉环境下, 高温烟气腐蚀与应力协同作用对不同材料性能的影响, 并以18-8型奥氏体钢Super304H为例, 完整分析从烟气腐蚀行为到腐蚀与应力耦合作用行为。最后, 对未来烟气腐蚀与应力之间的相互作用及协同作用下材料的失效机理进行展望。

为了更好地推动高储能密度和高效率无铅陶瓷介质电容器的研究与发展, 本文综合介绍了陶瓷电介质储能材料的储能原理及分类, 比较分析了近年来线性电介质、铁电体、弛豫铁电体和反铁电体储能材料的研究进展, 主要研究体系和性能优劣。总结了陶瓷储能材料目前面临的挑战以及改善其储能性能的策略, 展望了其未来在5G通信、新能源汽车、消费电子等工业应用中的发展及小型化、高耐电压性、高可靠性的技术发展趋势。

MXene是一种早期过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物组成的二维(2D)层状材料。由于MXene具有独特的层状形态、高电导率、高比表面积、优异的亲水性和良好的热稳定性等特性, 在物理、化学和纳米技术领域具有广阔的应用前景, 可应用于催化、储能和传感器等多种科学领域。本文主要综述基于MXene的电化学传感器的研究进展, 介绍电化学传感器的原理、构成, 传感界面修饰和MXene制备方法, 着重讨论MXene在电化学酶传感器、电化学非酶传感器、电化学免疫传感器、电化学适体传感器和电化学分子印迹传感器方面的研究进展, 指出MXene电化学传感领域工业化和商业化利用不足、新种类MXene开发的挑战, 对其在各类分析物检测、更多潜在领域的应用进行展望。

电磁污染已成为继空气污染、水污染和噪声污染之后的第四大污染, 吸波材料因其吸收和衰减特性, 可以作为解决电磁污染的有效手段。聚苯胺(PANI)作为一种电阻损耗型吸波材料, 可以满足吸波材料"厚度薄"、"质量轻"的发展理念, 但由于阻抗匹配度差, 吸波性能并不理想。铁氧体作为一类传统的磁损耗型吸波材料, 因其密度较高使其适用范围受到限制。高密度的铁氧体与低密度的聚苯胺复合制备的吸波材料, 不仅可以调整复合材料的密度, 而且还能改善复合材料的阻抗匹配, 提高铁氧体/聚苯胺复合材料的吸波性能。本文首先探讨了聚苯胺以及铁氧体/聚苯胺复合材料的制备方法, 其次阐述了铁氧体/聚苯胺复合材料的吸波机理。然后分别归纳了尖晶石型、磁铅石型、石榴石型铁氧体与聚苯胺制备的复合材料在吸波领域的研究进展。最后指出铁氧体/聚苯胺复合材料应趋向于电磁仿真和多元复合化的方向发展。

不同热氧环境(70, 130, 190 ℃)对碳纤维复合材料的性能有着重要的影响。分析了不同热氧环境下T800碳纤维/环氧树脂复合材料的失重特性, 并对比了老化前后的表面形貌、红外光谱、动态力学性能和层间剪切性能。结果表明: 在热氧老化初始阶段, 质损率急速上升, 老化温度越高质量损失越快; 试样表面形貌随热氧温度的升高其破坏程度逐渐加剧, 在190 ℃老化后, 纤维表面树脂脱落严重, 纤维与纤维之间出现裂缝空隙, 无树脂填充, 在此老化温度下, 试样发生了不可逆化学变化; 试样的玻璃化转变温度会随老化温度的升高而变大, 但内耗呈现先降低后增大再降低的趋势, 在70, 130, 190 ℃热氧老化后试样剪切强度分别提高6.0%, 13.7%和2.1%。相关实验结果和实验现象可为后续研究新型国产T800碳纤维/环氧复合材料提供数据参考。

以五元系Ti₂AlNb合金Ti-22Al-23Nb-1Mo-1Zr(原子分数/%)环锻件为研究对象, 借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和力学性能检测设备, 研究合金在不同固溶温度(850, 880, 900 ℃)+750 ℃时效处理工艺下的组织演变、拉伸性能及断裂行为。结果表明: 固溶处理后, 随固溶温度的增加, 细片层O相易固溶于B2相基体中, 粗片层O相逐渐粗化, O相体积分数下降; 后经时效处理后, 有少量细片层O相从B2相基体中析出, 粗片层O相进一步粗化, O相体积分数趋于一致; 合金强度随固溶温度增加呈下降趋势, 而塑性呈上升趋势; 拉伸断口形貌为典型解理和韧窝混合断裂的准解理特征, 纵向断口存在微裂纹、滑移特征以及沿拉伸方向伸长的弯曲片层O相; 位错在B2/O相界塞积, 片层O相尺寸细小, 能够有效减小位错滑移距离, 使得合金强化作用较强。

树脂基复合材料具有比强度和比模量高、疲劳性能和耐腐蚀性能好等优点, 已经成为航空发动机冷端部件的应用和发展趋势。国外航空发动机用树脂基复合材料研究起步较早, 已经在多型发动机的风扇叶片、风扇机匣、外涵机匣、短舱等部件得到成熟应用, 并朝着结构形式更优、材料性能更好、制造成本更低、自动化程度更高的方向发展。国内树脂基复合材料发展基础良好, 但与国外相比在发动机上应用比例不高, 需要进一步提升设计、材料、制造、实验技术水平及工程化能力。本文重点论述国外航空发动机复合材料构件的结构、材料和工艺发展现状, 分析发展趋势, 从建立航空发动机用复合材料体系、加强应用研究和设计牵引、推进预研成果转化和自动化技术应用等方面提出相关建议。

采用气雾化法制备预合金粉末, 通过选区激光熔化(selective laser melting, SLM)制备Al_xCoCrFeNi(x=0.3, 0.5, 0.7, 1.0)高熵合金。通过X射线衍射仪、扫描电镜以及纳米压痕实验, 综合分析Al_xCoCrFeNi的物相、微观组织、硬度、杨氏模量及蠕变曲线, 探讨Al含量对Al_xCoCrFeNi显微组织及纳米压痕的影响。结果表明: Al含量对物相组织有显著影响, 其中Al_0.3CoCrFeNi与Al_0.5CoCrFeNi为FCC结构, Al_0.7CoCrFeNi和Al_1.0CoCrFeNi为BCC/B2结构。Al_0.3CoCrFeNi和Al_0.5CoCrFeNi主要由等轴晶组成, Al_0.7CoCrFeNi和Al_1.0CoCrFeNi主要由柱状晶组成。随Al含量增加, 孔隙及裂纹等缺陷增加。在Al_0.3CoCrFeNi和Al_0.5CoCrFeNi中没有观察到明显的熔池形貌。随Al含量增加, 样品残余应力增加。随Al含量增加, 硬度增加, 由Al_0.3CoCrFeNi的447HV增加至Al_1.0CoCrFeNi的567HV。Al_0.3CoCrFeNi杨氏模量约为273 GPa, Al_0.5CoCrFeNi约为233 GPa, Al_0.7CoCrFeNi和Al_1.0CoCrFeNi杨氏模量相近, 分别为240 GPa和242 GPa, 硬度与杨氏模量的变化主要与组织及物相有关。与传统蠕变曲线不同, Al_xCoCrFeNi的纳米压痕蠕变曲线只包括瞬时蠕变和稳态蠕变两个阶段, 其蠕变机制主要为位错蠕变, 其中Al_0.7CoCrFeNi具有最好的抗蠕变性能。Al_0.3CoCrFeNi具有最好的打印成形性, 其屈服强度为702 MPa, 伸长率为27.5%。

燃料电池是一种非常有前景的新能源体系。燃料电池不使用热力发动机，利用电极和电解质界面发生的化学反应直接将燃料的化学能转换成电能，反应不受卡诺循环限制，因此，具有高的能量转换效率。在燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)在便携式设备、交通运输以及固定装置领域具有重要的应用前景。然而，目前的PEMFC还存在一些问题，主要包括高成本、功率不足、稳定性差等问题，限制了其大规模商业化应用。这些问题的根本原因在于PEMFC中阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料的成本和性能还不能满足PEMFC商业化的要求。要实现PEMFC的大规模应用，需要开发先进的阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料。针对PEMFC对低成本、高性能先进材料的需求，本文综述了阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料的研究进展以及应用面临的问题，并指出了未来的发展方向：加强铂合金催化剂以及金属-氮-碳(M-N-C)化合物催化剂的规模化制备工艺的探索；制备兼具高质子传导率和优异力学性能的质子交换膜；详细研究改性气体扩散层在不同的工况条件下对PEMFC性能的影响；开发具有优良耐蚀性和导电性的涂层或新型金属材料用于双极板。

Al-Zn-Mg系铝合金作为一种轻质高强合金在航空航天和交通等领域有着重要的应用。获得更高的力学性能以及更优的耐腐蚀性能是Al-Zn-Mg系合金的发展方向, 因此需要进一步优化其微观组织。在合金成分和热处理制度调控空间有限的情况下, 微合金化成为该合金性能改善的一种重要手段。本文简要总结了微合金化元素对Al-Zn-Mg系铝合金力学性能、热加工行为及耐腐蚀性能的影响, 重点关注了微合金化元素在不同工艺阶段下形成的第二相颗粒能有效细化晶粒并强烈阻碍位错运动; 讨论了热加工变形过程中钉扎晶界及亚晶界、抑制回复再结晶的作用; 阐述了提高合金耐腐蚀性能方法的内在机理。最后对Al-Zn-Mg系铝合金微合金化的研究方向进行展望, 深入理解微合金化元素间、主微合金元素间的相互作用机理, 实现微合金化元素的精准、精确投放将是未来主要的研究内容之一。明确微合金化元素在热加工过程中对变形组织及位错组态的调控作用将对提高合金耐腐蚀性能提供借鉴。

热塑性聚醚醚酮(PEEK)复合材料具有优异的断裂韧性、抗冲击性能、耐疲劳性能，广泛应用于航空航天领域。上浆剂作为碳纤维的核心配套产品，对复合材料界面有重要影响。受分解温度限制，传统热固性碳纤维上浆剂难以满足PEEK复合材料使用，制约高性能PEEK复合材料的研制和应用，因此研制匹配PEEK复合材料的碳纤维上浆剂具有重要意义。本文分析了PEEK复合材料界面特性及上浆剂作用机理；重点介绍了改性PEEK、聚酰亚胺前驱体、聚醚酰亚胺等类型上浆剂的研究进展和成果，并对不同体系上浆剂进行分析总结；最后对PEEK复合材料用碳纤维上浆剂的研制提出建议，对上浆剂绿色环保多功能化趋势进行了展望。

以氧化石墨(GO)为主要原料，并引入高分子羧甲基纤维素(CMC)，采用水热还原结合冰模板的方法，经常压干燥和疏水改性，制备石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶(HGA/CMC)。通过SEM、FT-IR、XPS、电子万能试验机等手段对该气凝胶进行表征，证明了GO与CMC的有效复合和疏水改性的成功。将HGA/CMC用于油品吸附，结果表明：HGA/CMC可利用其丰富的孔道结构吸附纯油品，对油品的吸附量在70.28~172.78 g·g^-1，且油品密度越大，单位质量气凝胶可吸附的油品质量越大。此外HGA/CMC能选择性地吸附水上浮油、水底重油并高效分离水中乳化油，且通过机械挤压可实现HGA/CMC的循环再生利用，10次挤压再生后其吸附量仅损失15%，是具有应用潜力的含油污水治理材料。

开展了厚度为4 mm的6061铝合金/AZ31B镁合金板的搅拌摩擦对接工艺实验，对比分析了常规搅拌摩擦焊(FSW)和超声振动强化搅拌摩擦焊(UVeFSW)的焊缝横截面与水平截面的材料流动情况、界面金属间化合物厚度、机械锁合程度以及接头拉伸性能等，探究了超声振动的作用机理。结果表明：超声振动能够促进接头不同部位的材料流动和热量传输，从而减小甚至消除焊接缺陷; 施加超声振动后，铝/镁界面处的金属间化合物均有所减薄，同时界面机械锁合程度也均有所增强，因此UVeFSW接头的抗拉强度相比于同一工艺参数时FSW接头有所提高，施加超声振动后接头的最高抗拉强度达到了174.20 MPa。

修饰和改良载体是改善质子交换膜燃料电池阴极铂基催化剂性能的主要途径。以铁氮(FeN)掺杂活性炭(Black Pearl 2000, BP)为载体, 获得负载型铂基催化剂。使用电化学方法对催化剂的氧还原反应活性以及稳定性进行测试, 采用X射线衍射仪、比表面积和孔径分布测试、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等分析手段对载体及催化剂结构进行表征。结果表明: Pt/FeN-BP催化剂与商业Pt/C催化剂的起始电位均为0.94 V, 具有相当的氧还原反应初始活性; 老化测试后, Pt/FeN-BP催化剂与商业Pt/C催化剂的起始电位损失分别约为10, 30 mV, 半波电位损失分别约为5, 60 mV, Pt/FeN-BP催化剂的稳定性明显优于商业Pt/C催化剂。这是因为, 铁氮掺杂碳载体具有适中的比表面积和孔径大小, Pt颗粒在载体上以小粒径的状态存在且老化测试后Pt颗粒无团聚现象, 以及载体与Pt颗粒之间可能存在一定的相互作用。

采用激光熔覆技术在TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究涂层的成形质量、微观组织、物相组成、硬度和摩擦学性能。结果表明: 涂层主要由β-Ti, Co₃Ti, CrTi₄和TiC等物相组成, 涂层与基体形成了良好的冶金结合。涂层结合区组织是平面晶和柱状晶, 中部组织是树枝晶, 顶部组织是等轴晶。涂层各微区的碳化钛形貌有显著差别, 其中顶部和中部区域碳化钛为粗大的树枝状和花瓣状, 而结合区为针状和近球状。涂层显微硬度最大值为715HV, 约是TA15显微硬度(330HV)的2.1倍; 同等条件下涂层磨损量为30.14 mg, 约为TA15磨损量98.11 mg的30.7%。涂层与基体的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损模式, 但涂层的磨损程度较轻。

纳米流体是指流体在特征尺寸小于100 nm的通道或孔中流动呈现超快水运输、表面电荷控制离子传输等独特的物理行为。该现象的有效利用在生物、能源相关领域展现出巨大的潜力，因而引起人们的广泛关注。近年来，随着纳米流体通道制造技术的飞速发展，利用其进行能源转化取得了空前的增长。本文综述了纳米流体通道的主要制备方法，介绍基于纳米光刻、微电子机械系统技术(MEMS)、纳米材料三类常规制备策略以及其他非常规纳米流体通道制备方法，随后讨论了纳米流体通道在盐差能转换、刺激相应门控、离子检测、单分子传感、海水淡化领域的重要应用研究，最后，对当前利用纳米流体材料的制备方法及未来研究方向面临的挑战和机遇进行讨论，比如高成本、可靠性和稳定性有待提高等。

以Li₂CO₃与锐钛矿型TiO₂为原料，六水合硝酸钇（Y（NO₃）₃·6H₂O）为钇源，采用球磨辅助固相法合成了Li₄Ti_5-xY_xO₁₂（x=0，0.05，0.10，0.15，0.20）负极材料。通过X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）与X射线光电子能谱（XPS）分别对材料的物相与形貌进行表征分析，并利用电化学工作站对材料的电化学性能与电荷输运特性进行测试。结果表明，Y³⁺掺杂没有影响尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂（LTO）材料的尖晶石结构，x=0.15时，Li₄Ti_4.85Y_0.15O₁₂样品的离子与电子电导率分别为2.68×10^-7 S·cm^-1和1.49×10^-9 S·cm^-1，比本征材料提升了1个数量级，表现出良好的电荷输运特性。电化学测试表明，Li₄Ti_4.85Y_0.15O₁₂样品在0.1 C倍率首次放电比容量可达171 mAh·g^-1，且在10 C与20 C高倍率下仍然拥有102 mAh·g^-1和79 mAh·g^-1的较高比容量，循环200周次后容量保持率分别为92.6%和89.1%，表现出良好的倍率特性。