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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。
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。
福岛事故后，人们迫切需要开发相应的燃料包壳材料以忍受严重事故发生时的极端工况，从而提高核电站的事故承受能力。尽管FeCrAl合金的宏观中子吸收截面要远远高于锆合金，但其在严重事故下良好的耐腐蚀性、优越的高温力学性能及抗辐照损伤能力，使其被列为事故容错燃料包壳的候选材料之一。然而，现有FeCrAl合金难以满足核电站用材料的要求，因此需对其进行优化，以获得更佳的性能。本文系统总结了近年来关于优化后FeCrAl合金的腐蚀行为、力学性能、辐照后的微观结构及力学性能变化、焊接性及加工性等方面的研究进展，分析了FeCrAl合金的高温腐蚀机理以及引起FeCrAl合金微观结构及力学性能变化的主要原因，提出了FeCrAl合金在高温腐蚀、焊接性以及加工性等过程中存在的主要问题以及未来的研究方向。
以没食子酸为主要原料制备生物基没食子酸环氧树脂（GAER），将硅烷偶联剂KH550表面改性的纳米ZnO与GAER进行复合，以丁二酸酐为固化剂，制备KH550-nano-ZnO/GAER生物基复合涂层。对纳米ZnO改性前后微观结构的变化进行表征；采用示差扫描量热仪对丁二酸酐/GAER体系的固化过程进行研究，测试KH550-nano-ZnO的加入对GAER固化膜力学性能、热性能、动态力学性能以及抗菌性能的影响。结果表明：适量KH550-nano-ZnO的加入，可以增加GAER固化体系的玻璃化温度，提高涂层表面的抗冲击性，KH550-nano-ZnO含量的增加使得涂层的硬度增加，附着力下降，热稳定性增加。复合涂层的起始热失重温度（T5%）比纯GAER高12.6~15.4℃。当KH550-nano-ZnO含量为2%（质量分数）时，玻璃化转变温度与纯GAER树脂相比增加了30.7℃。KH550-nano-ZnO/GAER固化涂膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99.99%。
提出一种新型抗菌材料聚六亚甲基胍盐酸盐（PHMG）接枝的中空纳米二氧化硅（HSN-PHMG）的简便合成方法，PHMG的接枝提高了HSN的水分散性和抗菌性。用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）表征纳米二氧化硅的中空结构；傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和热失重分析（TGA）表征PHMG的成功接枝，HSN-PHMG中PHMG的质量分数约为9.5%；抗菌测试以大肠杆菌（E.coil）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）为测试菌种。结果表明：HSN-PHMG对E.coil和S.aureus的最小抑菌浓度（MIC）均为32 mg/L；当HSN-PHMG的浓度为64 mg/L时可以在2 h内完全杀死E.coil。
针对传统高分子过滤膜使用有机溶剂易造成环境污染的问题，以氯化锌水溶液为溶剂，丝朊均相接枝聚丙烯腈，加入纳米TiO2得到铸模液，以水为凝固浴，制备TiO2共混的丝朊接枝聚丙烯腈（SF-g-PAN/TiO2）过滤膜。通过扫描电子显微镜，红外光谱等方法对膜进行表征，研究不同TiO2含量的SF-g-PAN过滤膜的亲水性、抗污染性能、力学性能以及SF-g-PAN/TiO2膜对不同分子量染料的截留。结果表明：随着TiO2含量的增加，膜的力学强度先增大后减小。TiO2含量为1%（质量分数）时，膜的力学和抗污染性能最好；在0.10 MPa下，SF-g-PAN/TiO2膜对于分子量大于660的染料截留率为96%以上，通量达到80 L/（m2·h）。
以甲基丙烯酸丁酯（BMA），丙烯酰胺（AM）为反应单体，丙烯酸（AA）作为第三单体和交联剂，在不同热处理时间下，通过自由基本体聚合制备聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）、差示扫描量热分析（DSC）等手段对其结构和性能进行表征。结果表明：随着对BMA/AM/AA共聚物热处理时间增加，分子链间发生重排反应生成六元酰亚胺环，经过交联固化后得到PMI泡沫，其特征吸收峰与文献值能较好地吻合。泡沫热处理5 h后得到孔径为100~200 μm致密硬质闭孔泡沫，其力学性能良好，压缩强度为8.160 MPa，拉伸强度达到12.95 MPa。泡沫的玻璃化转变温度（Tg）为255℃，热失重10%时热分解温度Td10高达280℃，345℃时泡沫仍能残留80%以上，其导热系数为0.05424 W/（m·K），说明对共聚物热处理5 h后得到了具有优异的耐高温性能和隔热性能的泡沫。
采用细乳液法制备含氟丙烯酸酯/聚氨酯复合乳液FPAPU，研究4种不同表面性能的成膜基材（铝板、不锈钢板、PTFE板、玻璃板）对FPAPU乳胶膜中含氟组分自组织梯度化分布结构的影响。结果表明：在铝板和不锈钢板上成膜其梯度化结构不明显；而在PTFE和玻璃板基材上成膜后，存在一定梯度化结构。特别是在玻璃板上成膜，含氟组分含量从膜-基材（F-S）面向膜-空气（F-A）面梯度化增加，膜两面差异性明显，其表面自由能差异达到11.71 mN/m，从F-S面到F-A面形成明显分层结构，F-A面粗糙度较大，水和油（二碘甲烷）在其上的接触角可达到121.6°及90.6°，具备优异的疏水疏油性。
选用石墨烯和氧化石墨烯作为水基润滑添加剂，对比研究两种纳米材料对AZ31镁合金在冷轧过程中的摩擦学性能的影响。采用场发射扫描电镜（FESEM）和拉曼光谱仪（Raman）对石墨烯和氧化石墨烯水基润滑液润滑条件下轧后板材表面形貌和成分进行了分析，探讨了石墨烯和氧化石墨烯作为水基润滑添加剂的润滑机理。结果表明，石墨烯和氧化石墨烯在水中最优含量为0.5%（质量分数），摩擦因数分别为0.132和0.038，磨损体积分别为23.1 mm3和2.59 mm3。同时氧化石墨烯水基润滑液优良的润滑性能降低了镁合金轧制过程中的轧制力，改善了轧后板材表面质量。相同测试条件下，氧化石墨烯水基润滑液的润滑性能优于石墨烯水基润滑液，主要原因是其在水中良好的分散性和在镁合金表面优异的润湿性。
为了进一步增强选区激光熔化（SLM）成型AlSi10Mg合金的性能，采用物理混合方法混合纳米WC与AlSi10Mg得到WC质量分数为0.1%的WC/AlSi10Mg复合材料，利用选区激光熔化成型机制备试样块。通过对比同种工艺制备的AlSi10Mg试样，探究纳米WC对其微观组织形成、演变规律及其组织对力学性能的影响。结果显示，WC/AlSi10Mg粉末球形度好，粒度分布集中在20~60 μm。WC/AlSi10Mg试样致密度达到99%以上，硬度约为158.89HV，相比AlSi10Mg试样增加了14.58%。WC/AlSi10Mg试样组织生长均匀、致密，有明显的熔池线。晶粒内部为α-Al基体，边界为夹杂着WC的共晶Si相。WC/AlSi10Mg试样屈服强度达到337.75 MPa，抗拉强度高达514.00 MPa，伸长率为3.78%，相比同种工艺AlSi10Mg试样分别增加了4.73%，6.25%和35.97%。因此，SLM成型WC/AlSi10Mg纳米复合材料零件相比AlSi10Mg零件具有更好的应用前景。
采用放电等离子烧结（SPS）制备钨（W）和钛锆钼（TZM）连接件。通过高能球磨和调节温度烧结出高致密度纯W块体，相对密度可达97.0%以上。在制备的纯W块体表面铺置TZM合金粉末，烧结TZM的同时对W和TZM进行连接，实现了异种金属块体与粉末的一步烧结连接。研究烧结温度和降温速率对W/TZM合金接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明：W与TZM结合良好，烧结温度在1400~1600℃范围内时，W/TZM接头的剪切强度随烧结温度的升高而增大；在相同烧结温度下，采用快速冷却方式获得的接头剪切强度高于缓慢冷却接头的；当烧结温度为1600℃并采取快速冷却降温时，W/TZM接头的剪切强度达到最大，为159.7 MPa。
采用直流电弧等离子体法，在氢/氩气氛下蒸发高Ni含量的Ni-Ag块体靶材，获得以Ni为主相的复合纳米粉体产物，Ni和Ag元素之间形成各自固溶体相，其中Ni含量为70.54%（质量分数），纳米粒子产物平均尺寸在30~70 nm范围。将纳米粉体压制成片，其室温电学性能测试结果表明：25 MPa压力下的样品电阻率为5.36×10-5 Ω·cm。利用纳米粉体作为导电组分，配制成液态导电墨水，在聚酰亚胺薄膜基体上绘制导电线路，在Ar气氛下完成烧结处理。烧结样品电学性能测试结果表明：在300℃以上温度，烧结体结构致密，导电性能良好。随温度提高，烧结样品的电阻率逐渐下降，450℃时烧结体的电阻率达1.83×10-3 Ω·cm，明显优于纯Ni纳米粉体墨水的烧结体电阻率。
采用扫描电镜背散射电子成像（SEM-BSE）、X射线能谱（EDS）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电镜（TEM）衍衬像和复相分离技术（MPST）分别研究P92钢在625℃持久实验条件（110~180 MPa）下试件特征部位（断口附近和夹持端）相参量与力学性能的变化。结果表明：在相同持久时间下，与可视为无应力作用的试件夹持端相比，应力集中的断口附近M23C6相和Laves相析出量较大，M23C6相粗化且马氏体板条变宽，基体中Cr，W元素的浓度和小角度晶界的比例较小，马氏体向铁素体转化程度较大，硬度下降。由此可见，无应力时效过程中试样所发生的显微组织演化及其所对应的性能不能表征相同时间条件下有应力部位的真实情况。
以酚醛预聚体和苯乙烯为原料通过水热法一步合成中空聚合物球（HPS），再以三氯化磷为反应剂通过傅-克反应对HPS处理得到含磷交联聚合物，经高温炭化和KOH活化制备磷掺杂中空碳球（AP-HCS）。采用FT-IR，TG，SEM，TEM，Raman，BET，XPS等手段对含磷聚合物和碳材料的组成、结构与形貌进行表征，测试碳材料在1 mol/L H2SO4介质中的电容性能。结果表明：AP-HCS的比表面积可达2177 m2/g，在1 A/g电流密度下，比电容为288 F/g，5 A/g电流密度下经循环充放电5000次后比电容值仍能保持88.9%，具备良好的电容性能。
富锂锰基材料因其具有较高的充放电比容量而备受关注。针对其首次库仑效率低、循环和倍率性能差的问题，将具有三维Li+通道的锂离子导体Li2ZrO3引入至富锂锰基正极材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2的表面对其进行包覆改性研究。通过XRD，TEM，SEM，EDS综合分析可知：Li2ZrO3成功包覆到样品表面。包覆层厚度为3 nm（包覆量1%，质量分数）时复合材料的电化学性能得到显著提升。0.1 C（1 C=200 mAh·g-1）倍率下首次放电比容量可达271.5 mAh·g-1，库仑效率为72.4%，降低了首次不可逆容量损失；0.5 C下循环100周次后放电比容量为191.5 mAh·g-1，容量保持率为89.5%，5 C倍率放电比容量为75 mAh·g-1，倍率性能提升。适当厚度的均匀Li2ZrO3包覆层可在样品表面形成核壳结构使样品更稳定，减少表面副反应，阻止生成较厚SEI膜，这得益于Li2ZrO3本身的高电导率、高电化学稳定性和较好的锂离子传导性。
以硝酸钴为钴源，六次甲基四胺为沉淀剂，通过水热法在棉花基碳纤维基底上原位生长氢氧化钴。借助扫描电镜、X射线衍射和红外光谱等对材料的形貌和结构进行表征。采用循环伏安、恒电流充放电及交流阻抗等对材料的电化学性能进行研究。X射线衍射和扫描电镜测试结果表明，在碳纤维基底上原位生长的氢氧化钴呈花瓣状、α型。电化学性能测试表明，当电流密度为1 A/g时，所得花瓣状氢氧化钴的比电容为650 F/g；当电流密度增大至10 A/g时，仍保留67%的初始比电容值。以上结果表明，在碳纤维基底上原位生长形成的花瓣状氢氧化钴具有优异的电化学性能，原因在于碳纤维基底原位生长有助于提高氢氧化钴的分散性，形成纳米片状花瓣结构，进而显著改善其储能性能。
采用球形纳米氧化铝颗粒制备氧化铝微晶陶瓷，研究造粒、烧结等工艺过程对陶瓷微观结构和力学性能的影响，并结合动力学计算分析球形颗粒在烧结过程中的传质特性。结果表明：通过液相造粒掺入0.8%（质量分数）的PVA能够优化球形颗粒的压制成型并提高坯体密度。烧结温度从1400℃提高至1550℃，陶瓷相对致密度由74.1%增大至97.5%，而晶粒尺寸由0.6 μm仅增至1.4 μm，这与球形颗粒自身稳定的形态及其堆积形成的均匀孔隙有关。在1550℃下烧结时间由30 min延长至120 min时，气孔率由4.8%降低至0.4%，晶粒尺寸则由1.2 μm增至2.7 μm。另外，通过动力学计算得出球形颗粒的烧结活化能为788 kJ/mol，证实球形颗粒在烧结前期和中期具有生长惰性，利于获得微晶结构。经1550℃保温90 min的陶瓷，其密度达到98.9%，平均晶粒尺寸仅为1.6 μm，硬度达到26.4 GPa，弯曲强度为574 MPa。
基于挤出工艺的陶瓷3D打印技术应用过程中，不同挤出方式对出料速率可控性存在重要影响，从而导致打印样件在表面质量及打印成功率方面存在明显差异。针对这一问题，研究选择柱塞和螺杆两种挤出方式，在Bingham黏弹性流体浆料及0.6 mm喷嘴直径的基本条件下，结合现场实验数据和模拟仿真得出的出料速率变化曲线，对柱塞与螺杆两种挤出方式的3D打印效果进行对比分析。结果表明：螺杆挤出方式在0.03 s内，出料速率已降至原始出料速率的30%以下，而柱塞挤出方式达到该出料速率所需的时间为2.4 s，在停止供料的0.27 s内柱塞挤出方式的出料量是螺杆挤出方式出料量的3倍。通过流场分析发现黏弹性浆料条件下两种挤出装置的驱动原理不同是造成该差异的主要原因。
基于光敏树脂体系制备煤系高岭土光固化浆料，采用流变仪对浆料的流变性能进行表征，研究分散剂和增塑剂加入量对浆料流变性能的影响。结果表明：油酸作为分散剂具有降低浆料黏度的效果，当油酸加入量为高岭土粉体的1%（质量分数）时浆料的黏度最小，在该条件下40%（体积分数）高岭土浆料的黏度为49.56 Pa·s。加入增塑剂PEG-300能够进一步降低浆料的黏度，浆料黏度随着增塑剂加入量的增加而减小，当增塑剂加入量为光敏树脂的20%（质量分数）时40%（体积分数）高岭土浆料的黏度下降为19.77 Pa·s，已经能较好地满足浆料涂布的要求。采用流变性能优化的浆料进行光固化成形，经过排胶、烧结后得到复杂形状的高岭土陶瓷件。
为了改善铜导线的可焊性和耐蚀性，采用热浸镀技术在铜导线表面制备Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分的低熔点合金镀层，利用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）等分析手段和电阻率检测实验、拉伸实验、中性盐雾实验等方法，系统研究其微观组织、相成分、电阻率、力学性能及耐蚀性。结果表明：Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分的合金镀层均由α相和β相两相组成，镀层的电阻率分别约为2.6832×10-3，2.5929×10-3 Ω·m，均高于铜基体。铜导线热浸镀Pb40Sn60和Pb37Sn63两种成分合金镀层后的表面硬度分别为13.4，12.6HV0.2；抗拉强度分别为193，180 MPa；伸长率分别为35%和37%，与铜基体相比均降低。铜导线表面热浸镀PbSn合金镀层具有良好的导电性、力学性能及耐腐蚀性等综合性能。随着Pb含量的降低或Sn含量的增加，PbSn合金镀层中α相的相对量减少、β相的相对量增大，其电阻率、硬度和强度降低，塑性略有增大，耐蚀性增强。Pb40Sn60比Pb37Sn63合金镀层的腐蚀速率较高，分别为2.44×10-2，3.65×10-3 g·cm-2·a-1，耐腐蚀性较差。PbSn合金镀层中α相比β相的腐蚀程度更为严重，α相比β相的耐蚀性要差。
Cu2ZnSnS4薄膜具有组成元素来源丰富、吸收系数高等优点，是理想的薄膜太阳能电池吸收层材料。采用磁控溅射法沉积周期性金属叠层前驱体，再进行两步硫化处理制备出Cu2ZnSnS4薄膜，分析第一步硫化（即预硫化）对Cu2ZnSnS4薄膜特性的影响。结果表明，预硫化处理可促进前驱体的硫化反应。经过预硫化处理的Cu2ZnSnS4薄膜的结晶度优于未进行预硫化处理的Cu2ZnSnS4薄膜。当预硫化温度为350℃时，增加预硫化时间有利于硫化反应的进行，并抑制Sn元素损失，但过长的预硫化时间导致Cu2ZnSnS4薄膜中易出现二次相，影响薄膜的特性。预硫化温度350℃、预硫化时间10 min的Cu2ZnSnS4薄膜结晶度最优，薄膜组分具有贫Cu、富Zn特性，且薄膜表面无孔隙。
采用机械滚压对A473M马氏体不锈钢轴套材料进行表面处理，研究滚压工艺对其力学性能的影响。采用SEM、白光干涉仪、X射线衍射仪、显微硬度计、EBSD、拉伸试验机和疲劳试验机分别对试样表面形貌、表面粗糙度、残余应力、显微硬度、拉伸性能和疲劳性能进行系统表征。结果表明：滚压加工试样表面的粗糙度明显降低，仅为车削加工的1/5；滚压加工在材料近表面引入残余压应力，其值最高可达946 MPa，沿深度方向逐渐减小，残余压应力层深度约为200 μm，表面硬度提高30%左右，硬度影响层深度可达200 μm；抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升了40%，22%和8%，疲劳寿命由基体材料的5.4×104周次提高到1×107周次。采用滚压加工后材料的力学性能明显提升，疲劳寿命显著增加。
