连续纤维强韧化陶瓷基复合材料(CMCs)是航空航天等领域关键热结构材料, 机械连接作为最可靠的连接方式之一, 是实现大尺寸复杂CMCs构件连接的重要手段。目前, CMCs连接件的研究正在快速发展, 但鲜见有关CMCs连接件的全面综述性文献。本文围绕近年来在CMCs连接件领域的研究工作, 归纳了CMCs紧固件的制备及力学性能表征方法, 系统梳理和讨论了CMCs紧固件的损伤失效机制, 从材料性能和外部环境角度出发, 重点阐述了CMCs紧固件力学性能的影响因素和规律, 并介绍了CMCs机械连接件相关研究工作, 最后对CMCs连接件在损伤规律、失效机制、有限元仿真以及连接可靠性等方面进行了展望。

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注, 被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述, 总结了当前存在的问题, 提出了未来值得探索的研究领域。金属增材制造技术制备的镍基高温合金具有良好性能, 能实现复杂构件精密成形, 且制备过程中材料浪费少, 有望成为未来航空航天等领域中镍基高温合金构件的重要制备工艺。常见的镍基高温合金增材制造方法有粉末床熔化、定向能量沉积和电弧增材制造等, 粉末床熔化被广泛用于制造高精度和复杂零件, 但制造速度相对较慢, 且设备和材料成本较高。定向能量沉积自由度和灵活性更高, 可用于制备功能性梯度材料, 但精度较低。电弧增材制造具有较低的设备成本和材料成本, 适用于大型零件的快速制造, 但其制备的合金表面粗糙度较差, 需要进行额外的加工或后处理。在增材制造过程中被广泛研究的镍基高温合金包含IN625, Hastelloy X等固溶强化型和IN718, CM247LC, IN738LC等沉淀强化型高温合金。与传统的铸造和锻造方法相比, 增材制造独特的逐层成型、快冷快热的制备过程带来了粗大的柱状晶粒组织和大量细小晶粒的独特微观组织, 还形成了独特的熔池组织及位错胞结构。但是, 通过增材制造得到的合金一般还需要进行热处理, 对晶粒组织、析出相等进行调控, 从而影响合金的力学性能。此外, 增材制造镍基高温合金的力学性能还与具体制备方法和合金种类有关。尽管目前增材制造已被广泛用于镍基高温合金的制备, 但仍面临组织与性能存在各向异性、高性能合金开裂敏感性高以及缺乏相应的规范和标准等问题, 将来需要在热处理、专用合金的定制与开发、探索工艺-结构-功能关系以及计算建模等方面深入探索。

废水中重金属离子污染对人类健康造成了严重危害，吸附法因其高效经济、选择性好等优势备受关注。SiO₂气凝胶具有高比表面积（>500 m²/g）、高孔隙率（>80%）、可控的表面基团及稳定的物理化学性质等特点，是一种具有潜力的重金属离子吸附剂。本文首先简述了SiO₂气凝胶的制备及其对微观结构的影响研究进展，重点综述了SiO₂气凝胶官能化方法及其吸附废水中重金属离子的吸附性能和影响因素，并分析了其吸附机理和吸附动力学过程，指出了实现SiO₂气凝胶低成本短流程的可控制备、有效官能化及高效吸附多种重金属离子是未来的发展方向。

应力腐蚀开裂是不锈钢零部件失效的主要形式之一, 是材料力学和腐蚀电化学交叉领域的重要研究方向。与传统工艺制备相比, 增材制造技术制备的316L不锈钢内部微观组织复杂, 存在增材制造工艺引起的气孔、未熔合区等固有缺陷, 导致其应力腐蚀行为更为复杂。本文基于国内外关于增材制造316L不锈钢的研究实例, 综述了应力腐蚀行为特征及主控机制, 包括氢致开裂和阳极溶解两种应力腐蚀机理、穿晶断裂和沿晶解理两种作用形式, 并归纳了孪晶、异种晶相交界处、气孔及未熔合处、元素偏析等组织结构缺陷等对增材制造316L不锈钢应力腐蚀的影响。针对电化学噪声、高分辨中子衍射、三维形貌表征等三种原位测试方法在不锈钢应力腐蚀行为研究方面的现状和技术优势进行了总结。最后提出了高温辐照等严苛环境下的应力腐蚀行为特征研究, 以及裂纹尖端应力分配模型及重构准则等增材制造不锈钢应力腐蚀未来的研究方向。

MXenes是一类通过选择性刻蚀MAX相材料制得的新型二维层状过渡金属碳化物和氮化物。由于其卓越的物理、电子和化学性能等，MXenes已经被广泛应用于电磁屏蔽、生物医药、能源储存、传感器和水净化等领域。同时MXenes及其复合材料由于其大比表面积、优异的导电性和稳定性等特点，可以有效提高贵金属催化剂的催化效率或直接作为一类非贵金属催化剂，被视为当前极具前途的一类燃料电池电催化剂或载体。本文详细介绍MXenes的结构、性质及其制备方法，综述MXenes及其复合材料在氧还原、甲酸氧化、甲醇氧化和乙醇氧化反应领域的最新应用研究成果，指出MXenes材料目前存在的主要问题(如难以制备分散均匀的多层MXenes薄片或少层甚至单层MXenes薄片，由于较高的表面能容易重新堆积等)，提出制备更多的新型MXenes并将其与各类材料进行复合，促进MXenes及其复合材料在燃料电池领域的应用。

高熵合金自2004年被提出以来, 由于其表现出比传统合金更为优异的综合性能, 在航空航天、石油化工等领域具有潜在的应用前景, 逐渐成为金属材料领域的研究热点。在高熵合金基体中引入合适的增强相形成高熵合金基复合材料(HEAMCs), 已成为改善高熵合金综合性能的方法之一。本文综述了近年来国内外关于高熵合金基复合材料的研究现状, 就其增强相选择、制备工艺、相结构和组织进行系统的介绍, 并归纳了包括强塑性、硬度以及耐磨耐蚀性等高熵合金基复合材料性能的演变规律以及强化机制, 最后指出了当前高熵合金基复合材料面临的挑战并展望了未来的研究方向: 增强相和基体之间的润湿性严重影响大尺寸复合材料的制备及性能, 寻找一种高效简易的方法制备大尺寸复合材料是目前高熵合金基复合材料需要解决的一个问题; 增强相颗粒会导致塑性下降, 金属基复合材料强度与塑性之间的平衡也有待研究。

水凝胶是一种交联的三维网状亲水性聚合物材料，能够吸收和保留大量的水并且保持一定形状。近年来，随着石油资源的枯竭和人类对环境问题的日益关注，天然或改性类高分子合成聚合物水凝胶已成为研究的热点。纤维素及其衍生物是一大类可再生天然高分子材料，具有无毒、资源丰富以及种类繁多等特点，由它合成的纤维素基水凝胶具有良好的吸水保水性、生物相容性和生物可降解性等，可应用于医疗、环境、农业等多个领域。本文综述了近年来纤维素基水凝胶的构建及应用研究进展，将水凝胶的微观网络结构与宏观性能相结合，重点对比了单网络、互穿网络和半互穿网络纤维素基水凝胶的力学性能、溶胀性能和吸附性能等，并对其在医疗、环境、农业以及电子领域的应用进行总结。对开发兼具力学性能和生物相容性的纤维素基水凝胶以及未来发展更多绿色经济的方法合成纤维素基水凝胶材料并将之用于工业化提出了展望。

开发具有优异综合性能的核反应堆结构材料是核能发展的基础, 并且是长期以来制约核能推广的难点之一。多主元合金（multiprincipal element alloys, MEAs）因具有良好的抗辐照性能、力学性能而被认为是先进反应堆结构材料的候选材料, 为新型抗辐照材料的设计开辟了广阔空间。近年来, 有关多主元合金在辐照损伤方面的研究多试图揭示多主元合金一些因素和特性对辐照过程中缺陷形成与演变的影响。例如：主元种类和数目、主元浓度、晶格畸变、化学短程序等。尽管现有的一些研究结果表明以上因素可以提高多主元合金抗辐照损伤能力, 但是在不同辐照条件下, 以上因素对多主元合金中缺陷形成和演变的影响机制存在较大差异, 难以得出普适性的结论。本文围绕FCC和BCC系两类多主元合金的辐照肿胀、氦泡形成、辐照诱导元素偏析和相变、辐照硬化四方面内容, 综述了近年来多主元合金在辐照损伤方面的研究进展, 总结了多主元合金提高抗辐照性能的作用机制, 并在此基础上对核电结构用多主元合金的未来研究方向做出了展望, 包括短程序调控、高熵陶瓷、增材制造、高通量结合机器学习加速材料开发等。最后指出必须从合金成分设计的角度出发, 基于材料服役的实际环境来设计新型抗辐照多主元合金。

作为一种先进的高温结构及功能材料, 高效传热和高温耐热相结合对纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(silicon carbide matrix composites, SiC CMC) 在热管理领域(thermal management, TM) 中的应用至关重要。常见的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料, 如碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C_f/SiC或C_f/C-SiC)、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC)等, 增强纤维的石墨化程度较低, 难以形成有效的热输运网络。本文综述了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料制备及高导热性能等方面的最新研究进展。可通过引入高导热相、优化界面结构、粗粒化碳化硅晶体、设计预制体结构等方式提高纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的热输运能力。此外, 展望了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料发展趋势, 即综合考虑影响高导热碳化硅陶瓷基复合材料性能要素, 灵活运用复合材料结构与性能的构效关系, 以期制备尺寸稳定、性能优异的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)通常需活化才能发挥其最佳性能。与传统的活化方法相比，电化学氢泵可以节约时间和氢气成本。电化学氢泵是一种使氢气在阳极氧化成质子，然后质子在外加电场作用下迁移到阴极并且被还原成氢气的方法。借助极化曲线测试、交流阻抗测试和循环伏安测试等方法研究电化学氢泵活化后PEMFC的发电性能、内部阻抗和催化剂电化学活性比表面积(electrochemical specific area，ECSA)的变化，进而分析其活化机理。此外，研究不同电流密度、进气湿度和活化温度对氢泵活化效果的影响。结果表明：氢泵活化后，燃料电池发电性能显著提升，Tafel斜率降低，电荷传输阻抗和质量传输阻抗降低，欧姆阻抗基本不变，ECSA增加，因此氢泵活化机制与催化剂活性物种数量、催化层微观结构有关。在电流密度200 mA·cm^-2下氢泵活化的效果强于100 mA·cm^-2。在进气湿度为150%RH下氢泵活化的效果强于100%RH和200%RH。另外，活化温度对氢泵活化效果的影响不大，在常温下氢泵活化30 min即可使燃料电池完全活化。

微针是一种微凸起阵列组成的微创装置, 能够穿透角质层到达表皮及真皮层, 具有安全、无痛、微创、自我给药及便捷等优点。作为一种新型微针, 水凝胶微针因其优良的性能在医学领域备受关注。水凝胶微针具有良好的生物相容性及力学性能, 在皮肤作用之后可以被完整取下而不会在体内残留聚合物; 其特有的溶胀性可以实现人体检测物微创提取及药物缓释, 未来可以在个人身体健康监测及药物控释领域发挥巨大作用。本文围绕水凝胶微针的作用机理、微针设计、制备方法及应用进展进行了综述, 重点探讨了水凝胶微针的设计参数及其在药物递送、提取监测及伤口愈合领域的应用现状, 并指出水凝胶微针在皮肤感染风险、药代动力学及佩戴舒适性等方面存在的问题。未来的重点研究方向应是与智能设备相结合, 在微针贴片上同时实现人体监测与药物智能控释。

电介质电容器因其极高的功率密度, 近年来在工业生产、基础科研、航空航天、国防军工等领域发挥着越来越重要的作用。然而, 电介质电容器较低的能量密度导致其体积普遍较大, 难以满足未来器件的小型化需求。聚合物-陶瓷复合电介质材料可以将陶瓷材料的高介电常数与聚合物材料的高击穿场强联合起来, 进而有望获得优异的储能特性。当前, 发展具有高储能密度的聚合物-陶瓷复合电介质材料对于未来实现电介质电容器的小型化目标至关重要。本文主要从纳米填料调控、聚合物-陶瓷界面优化和多层复合结构设计三个角度出发, 系统总结了目前聚合物-陶瓷复合电介质储能材料的研究进展, 详细介绍了纳米填料的维度、尺寸、种类和多级结构, 表面修饰改性和构筑核壳结构等界面优化方法以及三明治结构和梯度结构等多层复合结构设计对复合电介质材料的介电常数、击穿场强和储能密度的影响规律, 分析探讨了复合电介质材料的微观结构与其储能特性之间的构效关系。最后, 针对当前研究存在的挑战和不足, 指出选用新型二维纳米填料、提升能量存储效率、采取多方式协同优化策略以及构筑相应的电容器件将是该领域未来的重点发展方向。

基于自制Zr_0.5Hf_0.5C先驱体和商业化液态聚碳硅烷, 通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺成功制备C/Zr_0.5Hf_0.5C-SiC复合材料, 研究纤维表面热解C涂层厚度对复合材料微观结构及弯曲性能的影响。结果表明: 自制Zr_0.5Hf_0.5C先驱体在1400 ℃下即可转化生成单一Zr_0.5Hf_0.5C固溶体。因具有良好的渗透性, 转化生成的Zr_0.5Hf_0.5C基体同时存在于C/Zr_0.5Hf_0.5C-SiC复合材料的纤维束内和束间, 呈包裹SiC基体的层状形貌。C/Zr_0.5Hf_0.5C-SiC复合材料主要由C, SiC和Zr_0.5Hf_0.5C相组成; 具有不同热解C涂层厚度(0.67, 0.84, 1.36 μm) 的3组复合材料密度分别为2.07, 1.99, 1.98 g/cm³; 随热解C涂层厚度的增加复合材料中SiC含量减少。弯曲加载中3组不同热解C涂层厚度复合材料均呈现假塑性断裂模式, 弯曲强度, 弯曲模量和断裂韧度分别在410 MPa, 60 GPa和15.6 MPa·m^1/2以上。良好的界面结合和预先引入的SiC基体是C/Zr_0.5Hf_0.5C-SiC复合材料获得优良弯曲性能的关键。

锂离子电容器是介于锂离子电池和超级电容器两者之间的储能器件，兼具高能量密度和高功率密度，被认为是最有前途的电能储存系统之一。本文总结近年来碳基和嵌锂型正极材料的研究进展，详细介绍碳基和嵌锂型电极材料的分类和改性方法。为提高锂离子电容器的使用性能，通过微观结构调控、表面修饰、掺杂改性及复合材料等手段进一步优化正极材料，进行正负极动力学匹配，综合提高其电化学性能。最后梳理出未来锂离子电容器正极材料的研究热点集中在对正极材料微观结构的调控优化、元素掺杂和表面改性以及与其他材料复合等方面，并指出未来发展方向在于优化碳材料的结构与组成、克服倍率和循环性能的限制以及开发在高压下更稳定的正极材料等。

先进聚合物基复合材料(APC)是实现航空航天装备轻量化的重要结构材料，而制造效率低、成本高、耗能严重等因素阻碍了APC的进一步扩大应用。电阻植入焊(RIW)技术具有设备简单、效率高、节能环保、适合大型曲面结构连接等优点，是能够替代传统的胶接工艺实现APC结构件的绿色制造、再制造、循环利用的革新性技术之一。本文综述了APC电阻植入焊工艺及应用技术的研究进展, 介绍了APC电阻植入焊技术面临的挑战, 系统归纳总结了热塑性复合材料RIW原理、电阻植入体类型、焊接工艺参数优化、热固性复合材料RIW原理以及RIW在大型APC结构件制造中的应用技术等, 指出了APC的RIW目前存在涉及材料设计、工艺优化和夹具制造等方面的问题。在未来，热塑性复合材料(TPC)结构的RIW技术相关的研究有望集中在发展更高强度的焊接黏结剂、设计新型结构的发热元件(HE)和改善黏结剂与HE的界面结合强度等方面，以提高接头的承载能力；加强RIW接头力学本构模型、疲劳强度以及服役寿命的研究；针对特定APC部件开展焊接设备和夹具的研究，推动RIW工程化，填补国内在该方面的空白。

为开发高能量密度的锂离子电池，补锂技术受到广泛的关注。以LiNO₃-LiOH混合锂盐为反应介质和锂源、纳米Fe₂O₃为铁源，通过熔盐法成功制备出正极补锂材料Li₅FeO₄，采用正交实验法优化Li₅FeO₄的合成工艺条件，讨论合成条件对材料电化学性能的影响。将Li₅FeO₄添加到LiFePO₄正极极片表面，并与石墨负极组装成全电池，研究其对全电池电化学性能的影响，以及降低锂离子电池初始容量损失的机制。结果表明，使用熔盐法可制备出纯度高、粒径小且电化学性能好的Li₅FeO₄正极补锂材料，在0.05 C倍率下具有672.8 mAh·g^-1的脱锂比容量；当添加2.8%(质量分数)的Li₅FeO₄(基于活性物质质量的占比)，LiFePO₄/石墨全电池在0.05 C倍率下的首周放电比容量为150 mAh·g^-1，相较于未添加的高出8.5%，在0.2 C的倍率下循环100周次后，容量依旧有7.1%的提升，体系的不可逆容量得到恢复。

为满足高速飞行器大面积热防护(≥1500 ℃)需求, 以耐高温氧化铝纤维增强气凝胶复合材料作为隔热层, 碳纤维织物为面板层预制体, 通过法向针刺穿刺工艺以及先驱体浸渍裂解工艺, 制备防隔热一体化TPS材料, 并开展耐高温性能测试研究, 为材料的工程化应用提供理论与技术支持。结果表明: 采用针刺穿刺缝合技术与PIP工艺可以制备防隔热一体化TPS材料, 整体性较好, 无明显的缺陷, 密度仅为0.6 g/cm³。C/SiC复合材料在高温氧化环境中使用, 氧化性气氛通过孔隙与裂纹等缺陷扩散进入材料内部, 与碳纤维发生氧化反应, 导致复合材料性能的下降。材料具有优异的耐高温性能, 材料的质量烧蚀率为0.051 g/s, 线烧蚀率为0.077 mm/s; 未出现显著的间隙结构, 整体无明显收缩, 呈现出较好的耐高温性能。

β-Ga₂O₃是一种超宽禁带半导体材料, 对应太阳光谱的深紫外波段, 可用于制备日盲紫外探测器。日盲紫外探测器抗干扰能力强、探测灵敏度高、背景噪声低, 在军事和航空航天领域具有极大的应用前景。本文主要介绍Ga₂O₃材料的基本性质, 包括不同的晶相结构及其制备方法, 并总结不同结构的Ga₂O₃器件在日盲紫外探测领域的研究进展。其中, 金属-半导体-金属(MSM)结构的Ga₂O₃器件最为普遍, 特别是基于薄膜材料的器件已具备了商业化参数, 有望实现产业化应用。基于Ga₂O₃的异质结和肖特基结日盲紫外探测器也表现出优异的性能, 并呈现出自供电特性。此外, 薄膜晶体管结构Ga₂O₃器件结合MSM结构和晶体管结构的工作机制, 可获得更大的光增益, 适用于微弱信号的探测, 成为一种极具潜力的日盲紫外探测器件。

连续SiC纤维及其复合材料以其优异的耐高温、抗氧化以及机械性能在航空航天以及核领域有着广泛的应用前景。先驱体转化法已成为制备连续SiC纤维最重要的方法。特定异质元素的引入可以有效改善SiC纤维的性能。本文结合我们团队近40年在先驱体转化法制备高性能SiC纤维领域的相关工作, 首先综述了异质元素的引入方式, 主要包括物理共混和化学改性；从提高先驱体的陶瓷产率、促进纤维烧结致密化, 提高SiC纤维的耐高温性能以及拓展SiC纤维的功能化应用等方面阐述了异质元素的作用和机理；然后分别介绍了国内外含Ti、Al、Zr、Fe、B以及难熔金属（Hf、Ta、Nb）等含异质元素SiC纤维的组成、结构与性能以及发展现状, 最后对陶瓷先驱体体系构建、异质元素种类含量与纤维性能构效关系研究、以及纤维工程化应用等研究方向进行了展望。

采用FESEM和TEM研究二次γ'相演化对DD6单晶高温合金760℃/785 MPa和980℃/250 MPa蠕变性能的影响。结果表明：标准热处理的DD6合金经1120℃/4 h/AC处理，基体通道内析出二次γ'相。760℃/785 MPa蠕变时，基体通道内的二次γ'相在蠕变初期阻碍a/2〈011〉位错在基体通道内运动，促进{111}〈112〉滑移在一次γ'相开动，从而缩短孕育期时间，显著增加蠕变第一阶段应变和蠕变速率。980℃/250 MPa蠕变时，基体通道内的二次γ'相在蠕变初期快速回溶，二次γ'相对980℃/250 MPa蠕变行为基本没有影响。

SiC纤维成键陶瓷(SiC fiber-bonded ceramics, FBCs)作为一种由SiC纤维热压烧结而得到的新型高温结构材料, 具有低气孔率、高纤维体积分数的结构特点, 以及耐高温、抗氧化、高强度等性能优势, 是航空发动机涡轮叶片、转子等高温部件的极佳候选材料。本文系统论述了SiC纤维成键陶瓷的研究进展情况, 介绍了两类成键陶瓷(Tyrannohex与SA-Tyrannohex)的结构特点与制备方法, 讨论了成键陶瓷组成、结构与性能之间的相互关系, 指出界面碳层对于成键陶瓷性能的发挥具有关键作用, 着重介绍了SA-Tyrannohex型成键陶瓷的室温与高温力学性能, 分析其具有优异高温性能的原因, 总结SA-Tyrannohex考核验证与应用发展情况, 指出目前成键陶瓷还存在复杂构件成型困难等问题, 并展望了成键陶瓷未来需要进一步强韧化、加强动态服役考核等发展趋势与研究方向, 最后提出开展SiC纤维成键陶瓷的研究对于我国耐高温部件新材料的研制具有重要意义。

高熵作为全新的材料体系, 得益于巨大的组分空间、独特的微观结构以及较大的构型熵所赋予其独特且可调的优异性能, 已成为材料领域的研究热点。高熵陶瓷的研究目前还处于探索阶段, 尤其在精准的成分设计理论、高纯高产率粉体制备、新型烧结工艺等方面, 亟待深入研究。因此, 本文针对高熵陶瓷的五大高熵效应、新的设计理论、粉体制备方法、新型烧结工艺以及综合性能与实际应用进行了梳理归纳, 并通过团簇加连接原子模型（CPGA）对高熵陶瓷（HEC）成分设计进行解析, 深入挖掘了HEC的组元和微结构以及性能之间的关系。未来HEC的重点发展方向仍然为基础理论设计, 尤其是针对非氧化物HEC成分结构。同时, 在样品制备上要在学科交叉领域寻找突破, 如采用人工智能机器学习与3D打印进行制备。最后, 要寻找结构、热障耐腐涂层、机械、工程光学和磁性等方面实际应用并对探究工况环境下的强化、失效机制深入探究分析。

SiC纤维作为陶瓷基复合材料(CMC)的常见增强体之一, 具有较低的密度、较高的拉伸强度以及优良的耐高温和耐氧化性能。在SiC纤维表面制备涂层, 不仅可提升纤维本身的力学性能、耐高温性能、抗氧化性能以及电磁功能特性, 而且还可有效改善纤维与基体界面的结合性能, 提高复合材料的断裂韧性与力学性能。本文首先对SiC纤维表面涂层的制备方法进行了综述, 阐述了刻蚀法、沉积法、化学气相渗透法以及先驱体转化法等方法的基本过程及相关研究进展, 并对比了不同制备方法的优缺点, 然后综述了涂层对SiC纤维及其增强的复合材料的影响, 最后对SiC纤维上制备涂层的发展趋势进行了总结归纳, 可以采用实验研究与计算仿真相结合的手段来模拟SiC纤维涂层的真实服役环境, 并可以通过制备热障复合涂层来提高纤维在极端服役条件下的使用性能。

可逆金属电沉积器件(reversible metal electrodeposition device, RMED)是一种新型电致变色器件, 在可见光、红外等波段具有出色光谱调控能力, 且具有结构简单、能耗低、多色态调控等独特优势, 在智能窗、热管理、信息显示等领域展现出极大的应用潜力。近年来通过结构设计和电解质成分优化等措施实现了RMED性能提升, 但仍存在开路稳定性差、循环寿命短、有效面积小等问题, 严重阻碍RMED的发展应用。本文分别从光谱调控范围和性能优化提升的角度概括总结基于可逆金属电沉积的光谱调控器件研究进展。光谱调控范围主要包括可见光和红外波段。简要介绍不同金属沉积体系的RMED在可见光波段的发展现状, 这也是目前研究最广泛的方向。重点讨论为实现其红外光谱调控所进行的电极创新。论述有关开路稳定性、循环稳定性等器件性能优化提升的研究方法。最后指出RMED仍面临着一些发展难题, 未来可针对器件性能和理论机制等方面展开深入和系统研究。

热障涂层(TBC)材料是为航空发动机及燃气轮机提供热防护，延长其使用寿命的一种重要材料。近年对新型热障涂层材料的探索中出现各类高熵稀土氧化物，以期通过热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的“鸡尾酒”效应获得优于单主元稀土氧化物的热学、力学、高温相稳定性及抗烧结腐蚀等性能。本文总结归纳了高熵稀土锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐及铌酸盐等五种高熵稀土氧化物的热学性质、力学性质及其他性质，着重强调了热导率和热膨胀系数，同时与相应单组分稀土氧化物的性能进行对比分析，探究影响其性能优劣的多种因素。最后指出未来或可将实验与第一性原理计算相结合，筛选出综合性能更加优异的高熵陶瓷热障涂层材料；同时，将高熵延伸至复杂组分或中熵陶瓷热障涂层材料也成为重要的拓展方向。

二维共价有机框架(2D COFs)具有高比表面积、孔隙可调、易于功能化和高度分散的催化活性位点等特点，有利于底物与催化活性位点接触，是理想异相催化剂，被广泛应用于光催化和电催化领域。本文从COFs结构和功能化设计策略出发，介绍2D COFs的合成方法，包括溶剂热合成法、离子热合成法、机械化学合成法、微波合成法、声化学合成法、室温合成法和界面合成法。详细介绍2D COFs催化剂在光催化和电催化领域的研究进展，包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、二氧化碳还原反应和光/电催化有机转化。最后，总结2D COFs在光催化和电催化领域面临的挑战，如有机配体成本高、难以工业化、使用牺牲剂等，并提出将光电有机合成与析氢反应或析氧反应的协同串联反应策略解决使用牺牲剂的问题。

本文主要从富勒烯的制备、提纯和应用三方面进行综述，通过分析产率和成本等因素，对富勒烯的制备和提纯方式进行优缺点对比，重点阐述富勒烯材料在润滑、催化、生物医学等领域的应用现状，并指出富勒烯的制备和提纯方式应朝着低成本、高产率的方向进一步优化改进。同时，要加强富勒烯应用反应机理的理论研究，以便从设计角度对富勒烯材料进行开发。

碳化钛(Ti₃C₂T_x)作为一种MXene材料，具有独特的结构和优良的导电性、稳定性以及优越的电化学性能，常被用作超级电容器电极材料。本文结合碳化钛(Ti₃C₂T_x)材料层状结构的特性，梳理了超级电容器电极用Ti₃C₂T_x基复合材料的研究进展，重点阐述了Ti₃C₂T_x材料的结构、性能、制备以及通过不同技术手段与多类材料复合后的电化学性能；归纳了Ti₃C₂T_x基复合材料性能提升的原因，包括增大层间距、提供更多活性位点、提高坚韧性等；最后指出Ti₃C₂T_x基复合材料的未来研究重点，如探究新的基体母相、丰富刻蚀方法、改进现有复合材料、探究更多更高效的复合材料等。

可承受大而复杂变形的能量存储设备的开发对于新兴可穿戴电子设备至关重要。目前，由导电聚合物制成的水凝胶在加工过程中实现了高电导率和多功能性的融合。利用简单的两步共聚方法成功构建了一种具有丰富微孔结构的水凝胶超级电容器：聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酰胺(PAM)形成双交联网络水凝胶，赋予刚性聚苯胺柔性，此外，聚丙烯酰胺提高了聚苯胺基水凝胶的机械强度，使得聚苯胺基(NPP)水凝胶具有良好的力学和电化学性能，在1 A·g^-1其抗拉强度和比电容分别为0.3 MPa与269.12 F·g^-1。聚苯胺(PANI)的添加减小了聚乙烯醇和聚丙烯酰胺双交联网络水凝胶(PP)电极的内阻，其修饰后的电阻值为39.184 Ω，这使得NPP水凝胶实现了较高的电子传输能力。这种水凝胶的灵活开发集成为能源系统提供了一种替代策略，适合于超级电容器等多种应用。

植入物感染是骨科最常见和最严重的并发症之一，也是导致植入手术失败的重要原因。当细菌在植入物表面形成生物膜后会极难消除，并吸附更多的细菌和真菌。大量研究表明，通过采用表面改性技术可有效减少致病菌的黏附和聚积，进而预防植入物周围感染。本文首先分析了细菌生物膜在骨科植入物表面的形成过程以及金属抗菌剂的抗菌机制。然后综述了目前国内外使用最广泛的一些金属基无机抗菌涂层及其相关的制备工艺，讨论了这些涂层在应用中存在的问题和改善方法，并展望了未来无机抗菌涂层的发展方向，包括协同抗菌型涂层和促成骨型抗菌涂层等。

聚合物离子凝胶是一种由离子液体(IL)和聚合物基质构成的新型凝胶体系, 具有优异的可拉伸性、较高的电导率和较好的稳定性, 在柔性电子产品领域具有广阔的应用空间, 备受国内外研究者关注。通过调研整理近年来相关领域的研究进展, 本文综述了聚合物离子凝胶材料的基质分类, 讨论了导电水凝胶的改性方法, 阐述了离子凝胶在相关领域的应用, 并在此基础上总结展望了聚合物离子凝胶面临的挑战与未来的发展方向。指出开发具有优异力学性能、高电导率、可降解的离子凝胶是未来研究的重点。同时, 提高离子凝胶的环境稳定性, 降低离子凝胶的制备成本是实际应用中亟须解决的难题。离子凝胶的制备与应用研究将促进柔性电子材料的飞速发展。

采用聚锆碳烷PZC和聚碳硅烷PCS作为杂化先驱体聚合物, 通过脱氢耦合反应制备富含活性交联位点的ZrC-SiC复相陶瓷先驱体PZCS, 研究先驱体陶瓷化机理及最终陶瓷的组成结构。结果表明: PZCS先驱体由于促进了陶瓷化过程中活性基团的交联, 850 ℃下其陶瓷产率(71.84%, 质量分数, 下同)显著高于PZC(51.40%)或PCS(53.46%)先驱体。同时, 在Zr-Cp的催化下, 通过先驱体之间的协同作用近程碳与Zr, Si元素直接转化生成碳化物陶瓷, 避免了碳热还原反应对陶瓷的损伤, 并有效降低了烧结温度。PZCS先驱体经陶瓷化处理后生成兼具耐高温组元和抗氧化组元的ZrC-SiC纳米复相陶瓷, ZrC相和SiC相可以相互抑制结晶、细化晶粒, 其中ZrC晶粒尺寸为25.4 nm, 纳米复相结构的生成有利于提升超高温陶瓷的综合性能。

金属锂具有极低的电极电势及超高的比容量，是高比能锂二次电池的理想负极材料。然而，锂枝晶生长、体积膨胀效应及界面不稳定等问题限制了其商业化应用。通过合金负极、界面保护、负极结构设计及固态电解质等策略，可显著改善上述问题。锂合金材料具有高比容量、高离子电导率及良好亲锂性等特点，在上述策略中均扮演着重要角色。本文介绍合金材料的电化学性质，综述近年来合金材料在锂金属负极中的应用研究进展；最后梳理合金材料在锂金属负极中应用所面临的问题，并提出加强基础理论研究等建议。

钨锆(W-Zr)合金兼具高密度、高强度、高反应潜能等优点, 既可以发挥W基合金优异的侵彻性能, 又可以利用Zr的氧化放热提供后效毁伤, 在破片式杀爆战斗部、穿甲弹及小口径弹体中展现出巨大的应用潜力, 从而备受国内外关注。本文综述了W-Zr合金反应结构材料的制备方法、力学性能以及反应特性, 重点讨论了W-Zr合金在侵彻能力及反应释能方面的表现。在此基础上, 提出W-Zr合金的未来发展应聚焦于W的燃烧特性调控以及塑性改善。另外, 关于W-Zr合金组织结构、力学性能与动态破碎以及反应释能之间的协同机制仍缺乏系统性研究, 后续需要通过实验研究与模拟计算相结合的方式进一步完善。

采用Gleeble-3500试验机对挤压-固溶态7A43铝合金(Al-6.0Zn-2.1Mg-0.15Cu-0.15Zr，质量分数/%)进行应变速率为0.001~1 s^-1、变形量为50%的室温压缩变形，并借助扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子显微分析(EBSD)以及X射线分析(XRD)等手段对变形微观组织进行表征。结果表明，随着变形速率的提高，整体晶粒尺寸因畸变程度增加而减小的同时，合金内部晶格应变和位错密度逐渐增大。高应变速率条件下微观组织中的亚结构组分增加，粗大纤维组织被细小的等轴晶粒取代。测得的应力-应变曲线表明，累积应变量和应变速率对流变应力水平具有较大影响，基于得到的实验数据构建了Fields-Backofen (F-B)本构方程，预测值和实验值之间的相关系数(R)和平均绝对相对误差(AARE)分别为0.991069和3.667%，表明所建立的模型较准确地描述了7A43铝合金室温变形流变行为。

超疏油指表面张力较低的油滴在固体表面的接触角(CA)大于150°, 滚动角(SA)小于10°的现象。但由于有机液体的表面张力很低, 超疏油表面的构造相对困难。受弹尾虫的启发, 构造凹角结构成为解决这一难题的突破口, 与表面化学成分修饰、表面粗糙度这两个因素一起被引入超疏油表面的设计和制造系统。本文介绍了Young模型、Wenzel模型、Cassie-Baxter模型等几种经典润湿模型, 从结构构筑及化学成分出发阐述了超疏油表面的设计方法, 重点讨论了静电纺丝法、溶胶-凝胶法、沉积法、刻蚀法、激光加工法等超疏油表面制备技术的研究进展, 总结了在不同表面张力的测试液体下各种表面的疏油性能, 最后展望了超疏油表面的研究方向, 即低成本、简单易行、环境友好型、所得表面物理化学性质优异的超疏油表面制备技术将进一步被挖掘。

连续氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料(Al₂O_3f/Al₂O₃陶瓷基复合材料)具备高熔点、高强度、抗氧化等特点, 提升了现有航空航天热端部件自身抗氧化性能, 是高温有氧环境应用的理想候选材料。本文首先分析了Al₂O_3f/Al₂O₃陶瓷基复合材料的组成部分——氧化铝纤维、氧化铝基体和常见界面相的种类及其作用。其次, 总结了目前Al₂O_3f/Al₂O₃陶瓷基复合材料所采用的制备工艺如浆料浸渍法、溶胶-凝胶法、前驱体浸渍-裂解法, 并讨论了不同制备技术路线对氧化铝陶瓷基复合材料性能的影响、列举了部分国内外学者的工作现状及成果。最后, 对于制备在中高温负载下达到较高强度和断裂韧度、能够实现长时间服役的Al₂O_3f/Al₂O₃陶瓷基复合材料提出了可行的优化方案。

采用不同面密度和丝束大小的碳纤维布, 通过不同z向缝合方式编织了两种碳布叠层结构的碳纤维预制体, 再经化学气相渗透法(chemical vapor infiltration, CVI)与气相渗硅法(gaseous silicon infiltration, GSI)联用制备了C/C-SiC复合材料。研究了碳纤维预制体结构对CVI-GSI C/C-SiC复合材料微观结构与力学性能的影响。结果表明, 由纤维体积分数与C/C素坯密度都相同的预制体所制备的两种复合材料的密度、各相组成、结构与性能均大不相同。较小的碳纤维丝束(1K)和碳布面密度(92 g/m²), 以及锁式缝合留下的较大孔隙为GSI反应中Si蒸气的渗透提供了更加充足的通道, 最终制备的T1复合材料孔隙率低、结构均匀、性能更高, 其弯曲强度、模量和断裂韧度分别为300.97 MPa, 51.75 GPa, 11.32 MPa·m^1/2。初始预制体结构和C/C中间体结构的综合调控是CVI-GSI联用工艺制备高性能C/C-SiC复合材料的关键。

采用一锅法合成不同形貌、尺寸的氧化铟锡(ITO)纳米晶, 并通过旋涂工艺制备ITO纳米晶薄膜, 研究不同形貌、尺寸ITO纳米晶制备的薄膜的近红外光谱调控性能。结果表明: 5次旋涂后, ITO纳米晶薄膜的可见光透过率为89.2%, 电阻率为54 Ω·cm。平均直径为(6.88±1.53) nm的均匀球形ITO纳米晶制备的薄膜表现出最优的近红外光谱调控能力, 在施加±2.5 V电压后, 其在2000 nm的光谱调制量为39.3%, 光密度变化量为0.43。在电致变色前后, ITO纳米晶薄膜始终保持高可见光透过率。ITO纳米晶的电致变色是由于电子注入/脱出导致的局域表面等离子体共振(LSPR)频率和强度变化引起, 其电致变色过程是通过电容充放电实现的。

碳纤维增强硅树脂衍生SiOC(C/SiOC)复合材料具有高性价比的优势, 是一种应用前景良好的高温结构材料。以碳纤维针刺毡作为增强体, 通过先驱体浸渍裂解(precursor infiltration pyrolysis, PIP)工艺制备C/SiOC复合材料。在首周期引入热模压交联工艺, 通过优化热模压温度和压力, 在不破坏针刺毡结构的前提下, 有效提高了纤维体积分数和复合材料致密度, 使C/SiOC复合材料的室温弯曲强度和断裂韧度分别提升至331 MPa和16.0 MPa·m^1/2。对C/SiOC复合材料的致密化过程的结构演变进行了分析, 结果表明, 基体优先填充纤维束内孔隙, 复合材料的孔隙大部分集中分布在Z向纤维附近。随着制备周期的增加, 复合材料的孔隙率逐渐降低, 孔隙由连通孔转变为孤立孔。经过8周期"浸渍-交联-裂解"工艺, 复合材料基本完成致密化。