刊出日期：2026-03-20
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高性能多功能凝胶材料的设计和应用专栏水凝胶是一种由聚合物组成的具有三维网络结构的软材料，由于其具有良好的柔韧性、弹性、高吸水性、生物相容性以及与生物组织的相似性，已被广泛应用于环境工程和生物医学等领域。与传统水凝胶相比，导电水凝胶还具有优异的导电性，这使其在远程健康监测、人体运动检测、电子皮肤、人机界面和软机器人等新兴领域显示出巨大的潜力。因此，近年来人们致力于开发多种性能的导电水凝胶并探索其在各种领域中的应用。目前，根据传输介质的不同，导电水凝胶可以分为电子导电水凝胶和离子导电水凝胶。通常，导电水凝胶可以通过将导电材料掺入水凝胶基质中来制备。然而，随着对水凝胶研究的不断深入，人们对导电水凝胶的性能要求也不断提高，特别是水凝胶的抗溶胀特性。在液相环境中不必要的溶胀会导致水凝胶的力学性能、电导率降低，并且伴随着传感信号的失真。因此，迫切需要制备兼具良好导电性和抗溶胀性能的导电水凝胶。本综述首先对不同类型的导电水凝胶的制备方法进行了讨论。其次，讨论了几种构建抗溶胀导电水凝胶的策略，包括超分子水凝胶、双网络水凝胶等。最后，介绍了抗溶胀导电水凝胶的主要应用领域。
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高性能多功能凝胶材料的设计和应用专栏高缠结网络作为一种新型的软材料设计策略，通过调控分子链拓扑缠结结构，有效解决了传统交联高分子材料在强度、韧性与抗疲劳性之间的矛盾。在分子设计方面，本工作系统综述了高缠结网络的构筑策略，包括高单体浓度聚合、高缠结链后期交联、双网络协同高缠结、大分子交联高缠结以及纳米复合高缠结等5种策略，分析了各策略的分子设计原理、结构特征和性能优势。在功能应用方面，重点阐述了高缠结材料在耐磨涂层、耐久器件、黏结剂和智能驱动器等领域的创新应用，展示了高缠结网络赋予材料的优异力学性能和独特功能特性。此外，本工作对高缠结软材料面临的挑战和未来发展方向进行了展望，指出多尺度模拟技术、仿生自适应设计和绿色制造工艺将是该领域的重要研究方向。本综述为高缠结网络功能软材料的设计和应用提供了系统的理论指导和技术参考。
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高性能多功能凝胶材料的设计和应用专栏针对黄芩苷水溶性差、生物利用度低的问题，本研究以环糊精包合技术结合魔芋葡甘聚糖（KGM）基水凝胶，开发了一种兼具抗菌和自修复功能的药物载体。通过饱和溶液搅拌-冷冻干燥法成功制备黄芩苷/羟丙基-β-环糊精包合物，FTIR和XRD分析表明黄芩苷成功嵌入环糊精空腔。将包合物负载于KGM/四硼酸钠动态交联水凝胶中，所得水凝胶表现出优异的溶胀性能，溶胀率高达630.23%。力学测试显示水凝胶具有显著的自修复能力，修复后拉伸强度保持率达97.80%。体外释放实验表明，该体系符合一级动力学模型，48 h黄芩苷累计释放率达到84.33%。抗菌实验证实其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌率分别达到99.12%、98.07%和98.82%，DPPH自由基清除率高达93.54%。该研究为开发新型抗菌材料和药物载体提供了有效策略，解决了黄芩苷溶解性低和稳定性差的难题。
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高性能多功能凝胶材料的设计和应用专栏聚酰亚胺气凝胶（PIA）具有优异的热稳定性、出色的力学性能以及良好的介电性能等，被广泛应用于航空航天、电子通讯以及吸附清洁等诸多领域。然而，PIA较高的收缩率和相对较差的疏水性，严重影响了其实际应用。为提升PIA的抗收缩性能以及疏水性能，本研究从聚酰亚胺分子结构设计入手，结合填料复合工艺，获得了低收缩率、高疏水、可油水分离的聚酰亚胺复合气凝胶（ACF/PIA）。ACF/PIA-10有着良好的尺寸稳定性（收缩率为12.7%）、力学性能（压缩强度为2.36 MPa）、防潮性能（接触角为111°）以及优异的热稳定性（热失重温度为519 ℃）。活性碳纤维的加入，在提高材料力学性能的同时优化了其孔隙结构。复合气凝胶对油类表现出较高的吸附能力，使其在吸附清洁领域具有可观的应用前景。
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高性能多功能凝胶材料的设计和应用专栏石油泄露对环境的破坏严重威胁了地球的生态系统，轻质多孔的石墨烯气凝胶（GA）在回收石油方面有着广阔的应用前景，提高GA的吸油效率是一项颇具挑战的工作。本工作通过水热法结合乙二胺化学还原制备了GA材料，并采用内部原位生长碳纳米管的策略来进行结构优化，最后利用十八胺表面修饰进一步提升材料的吸油性能。对得到的GA材料的制备工艺、化学成分、微观形貌、物相构成、吸油特性等进行研究。结果显示：氧化石墨烯的浓度和乙二胺的用量对GA的成型性有显著影响，经过结构优化和表面修饰的GA吸油性能得到明显提升，制备的改性三维石墨烯具有良好的吸油能力，吸附量可达98.2 g·g-1，吸附通量为9.98×104 L·m-2·h-1。本工作的研究成果将对今后开发高性能三维石墨烯吸油材料具有良好的技术参考。
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综述消防机器人作为一种可以替代消防员进入火场进行灭火施救的关键装备，逐渐受到广泛的关注，其智能化与自主化已成为主要发展趋势。然而，消防机器人在火场作业中将面临复杂的热环境挑战，其核心控制部件以及为实现智能化自主作业加装的传感器也面临高温失效的风险。因此，高效可靠的热防护材料与技术对于保障消防机器人稳定运行至关重要。本文聚焦消防机器人热防护问题，重点综述了防热涂层、隔热材料、相变储能材料等关键热防护材料的应用现状，并系统梳理了整体热防护方案和核心部件防护设计等热防护技术的研究进展。同时，总结了现有技术的不足，主要包括材料耐高温极限与轻量化矛盾、长期稳定性与成本控制等方面仍尚需研究，并从智能化热防护系统、传感器集成与数据融合及动态热管理调控这几方面对未来研究方向进行展望，以期推动消防机器人的工程化应用。
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综述快速凝固Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷微观结构由超细、三维网状缠结的单晶Al2O3和ZrO2组成，尤其在择优生长方向上表现出优异的高温力学性能，如强度、韧性和高温抗蠕变性等，使其成为高温氧化气氛下长期稳定服役的优选超高温结构陶瓷材料。本文综述了近些年Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷材料体系、先进制备工艺技术、微观组织特征及高温力学性能的主要研究进展。介绍了当前国内外已开展的Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷的材料体系及其分类；阐述了Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷快速凝固先进制备技术的基本原理、技术优势、局限性及其主要应用领域。重点对快速凝固Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷的典型微观结构和高温力学性能，如高温抗蠕变性和高温抗弯强度进行了系统阐述。相较于传统技术制备的共晶陶瓷，利用快速凝固技术制备的具有独特微观结构和优异力学性能的Al2O3-ZrO2基共晶陶瓷，不仅提高了传统氧化物陶瓷材料的高温力学性能，尤其是在极端高温、高压及强氧化等恶劣环境下的应用，展现出前所未有的潜力和价值。
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综述高性能金属粉末是增材制造中的关键材料，粉末性能直接影响增材制造零部件的微观组织与性能。等离子旋转电极雾化制粉技术（plasma rolating electrode process，PREP）利用高温等离子体对高速旋转的电极棒端面进行熔化，熔融液膜在离心力作用下破碎成液滴并凝固成粉末，其制备的粉末具有球形度高、粒度均匀、空心粉少等优点，是增材制造的理想粉末材料。本文阐述了PREP技术的发展历程、设备类型、粉末制备原理以及制备粉末的性能特点等研究进展，重点讨论了工艺参数对粉末性能的影响规律，探讨了数值模拟方法在粉末的形成机制以及粉末粒度控制中的应用。此外，阐述了PREP制备的粉末材料在增材制造航空航天、医疗器械、核电、轨道交通等装备制造中的应用进展。最后，指出了PREP制粉技术将以高纯、细化、窄粒度、少夹杂、高球形度以及高效率和低成本的方向发展。
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研究论文为探究不同峰值温度的多次钎焊热循环对GH4169合金组织与性能的影响规律，以GH4169合金为研究对象，系统研究了钎焊热循环工艺对GH4169合金的析出相、晶粒尺寸、拉伸性能及持久性能的影响。结果表明：δ相的析出量随热循环温度的升高呈下降趋势，形态由针状转变为棒状后再转变为颗粒状；在970~1010 ℃范围内，晶粒尺寸变化不大，而当温度升高至1020 ℃以上时，晶粒显著长大。抗拉强度和硬度均随热循环温度的升高先增加后降低，并在1010 ℃时达到峰值，这主要得益于该温度下适量δ相溶解与γ″、γ′强化相的充分析出，而晶粒尺寸并未发生明显粗化；室温冲击韧性在不同的热循环范围具有不同的变化趋势，970~990 ℃范围内随温度升高而降低，这是由δ相的部分形态由针状转变为棒状所导致；990~1010 ℃范围内随着温度升高而增加，是由δ相溶解，无强化相析出带消失所导致，而继续增加热循环温度导致冲击韧性下降则是由于晶粒尺寸长大。持久寿命随热循环温度的升高先缩短后延长，在990~1000 ℃范围内达到最低点，这是由δ相的部分形态由针状转变为棒状，促进微孔形核，降低合金的抗蠕变能力所致。当温度进一步升高至1020 ℃以上时，γ″强化相大量析出并辅以晶粒显著长大，合金的蠕变性能得以显著改善，但针状δ相含量大幅度降低导致缺口敏感性增强。综合考虑力学性能与缺口敏感性，建议在1010 ℃左右进行钎焊热循环，可获得较为平衡的强度与持久性能；若服役环境对缺口敏感性要求较高，可选择970~980 ℃的热循环温度，以降低蠕变失效风险。
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研究论文针对镍基合金在焊接后焊缝中产生微观组织偏析，导致接头力学性能下降等问题。对比研究了两种焊后热处理工艺对Incoloy 825镍基合金氩弧焊接头微观组织与力学性能的影响。组织分析表明：经两种工艺热处理后，母材（base material，BM）中原细小的晶界碳化物明显粗化，焊缝区（weld zone，WZ）枝晶间析出大量δ和Laves相。固溶+双级时效热处理可诱导BM晶内析出γ′相，且导致未混合区（unmixed zone，UMZ）与热影响区（heat-affected zone，HAZ）界面产生微裂纹，HAZ形成微孔洞。力学性能测试分析表明：经两种工艺热处理后，WZ显微硬度明显增加。其中，固溶+双级时效热处理HAZ和BM硬度达到接头最高值。经固溶+单级时效热处理接头抗拉强度略有下降，而均匀伸长率提高了9.2%，拉伸断裂位于BM区。经固溶+双级时效热处理接头抗拉强度显著提高，达795 MPa，提高了17.3%，而均匀伸长率有所下降，拉伸断裂位于UMZ/HAZ界面及部分HAZ，拉伸断口呈韧脆混合断裂特征。
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研究论文面向新型可再生太阳能塔式熔盐光热发电吸热器对GH3625合金无缝管材规格和性能的需求，针对热挤压技术制备GH3625合金无缝管材周期长、能耗高等缺点以及难以生产出大长径比荒管的问题，本研究采用深钻孔法替代传统热挤压法制备GH3625合金荒管，随后经多道次冷轧及中间退火制备出Φ46 mm×4 mm×3000 mm和Φ44.45 mm×1.32 mm×9000 mm两种规格的GH3625合金无缝管材。EBSD分析发现，深钻孔法制备的两种规格的成品GH3625合金无缝管材的晶粒尺寸与传统热挤压技术相当，并且合金组织中含有大量的退火孪晶界细化晶粒；此外，力学性能测试结果表明，深钻孔法制备的两种规格的成品GH3625合金室温和高温性能与传统热挤压技术相当，且室温力学性能都达到了ASME SB-444-2021标准要求：抗拉强度≥690 MPa，屈服强度≥276 MPa，断后伸长率≥30%。
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研究论文采用ZnAl22药芯焊丝对3 mm厚的AA5052铝合金和304不锈钢进行钨极氩弧（tungsten inert gas，TIG）熔-钎焊，研究不同焊接电流和送丝速度对对接接头宏观形貌、焊缝/钢界面微观组织以及接头抗拉性能和断裂行为的影响。结果表明：当焊接电流为110 A，送丝速度为24 mm/s时，对接接头平均抗拉强度达到最大值166 MPa，断裂位置主要为焊缝/钢界面，为典型的脆性断裂。焊缝/钢界面由η-Fe2Al5Zn0.4、η-Zn（Al）和α-Al构成。随着焊接电流的增加，接头抗拉强度先升高后降低。η-Fe2Al5Zn0.4界面层中出现白色颗粒状δ-FeZn10，Zn元素在η-Fe2Al5Zn0.4/钢界面偏聚，利用透射电镜确定η-Fe2Al5Zn0.4/钢界面处富Zn相为Γ-Fe3Zn10，过大的焊接电流导致η-Fe2Al5Zn0.4/钢界面产生开裂。随着送丝速度的增加，η-Fe2Al5Zn0.4厚度逐渐减小，焊缝/钢界面物相组成不发生改变。基于热力学分析得出焊缝/钢界面金属间化合物（intermetallic compounds，IMCs）形成先后顺序为η-Fe2Al5Zn0.4、δ-FeZn10、Γ-Fe3Zn10。
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研究论文采用砂纸打磨、化学清洗、电解抛光+化学清洗三种不同的表面处理方式对2024铝合金开展了热变形连接实验，通过OM、SEM、EBSD等表征手段研究了不同表面处理状态下的界面微观组织及界面愈合效果。结果表明：三种表面处理方式下界面氧化物元素种类相同，氧化物数量和尺寸存在一定差异。保温4 h后，基体中第二相颗粒沿晶界及连接界面大量析出，砂纸打磨的试样界面处氧化物及第二相颗粒约占界面的32%；化学清洗试样约为42%；电解抛光+化学清洗试样界面处氧化物约占界面的28%。界面在不连续动态再结晶和连续动态再结晶的共同作用下实现愈合。根据连接界面微观组织特征，采用界面愈合率来评价界面愈合程度，经统计计算，界面愈合率的顺序为：电解抛光+化学清洗>砂纸打磨>化学清洗。
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研究论文热轧淬火态中锰实验钢的初始显微组织通常由板条马氏体基体和极少量粒状奥氏体构成，存在明显的Mn偏析带。采用两步（750 ℃×1 h+700 ℃×1 h）临界退火工艺，在不显著改变残余奥氏体含量的前提下，通过分阶段控制富锰区和贫锰区的奥氏体逆转变程度，有效地促进残余奥氏体晶粒细化及机械稳定性的梯度分布。结果表明：在单轴拉伸过程中诱导了更充分和持续的应变诱发马氏体相变。通过相变/孪晶诱发塑性效应协同增韧，最终获得优异强度和韧性匹配，断后伸长率和强塑积达到85.3%和73.4 GPa·%。
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研究论文针对316L不锈钢/Q370qE碳钢在热轧复合过程存在各层组织不协调、界面结构不易控制的问题，研究终轧温度对不锈钢复合板组织和性能的影响规律。通过金相显微镜、SEM、TEM和EDS分析复合板的显微组织，采用拉剪、拉伸实验测试力学性能。结果表明：终轧温度越高，复合板界面区的脱碳层和渗碳层厚度越大，而Cr、Ni元素扩散距离先增加后减少。840 ℃终轧时，碳钢层由先共析铁素体、贝氏体和索氏体组成，不锈钢层由部分再结晶的奥氏体组成，脱碳层厚度40 μm，渗碳层厚度35 μm。随着终轧温度的升高，复合板界面的拉剪强度先增加后降低，而屈服强度和抗拉强度均增加，在高温时增速减缓。复合板的拉剪断裂位置位于碳钢的脱碳层，拉伸断口产生分层现象。因此，840 ℃终轧复合板的综合力学性能最佳，界面拉剪强度、屈服强度和抗拉强度分别为339、497 MPa和594 MPa，断后伸长率为18.6%。
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研究论文在室温下，工业纯钛TA2的主要塑性变形方式包括位错滑移、孪生及界面作用。本工作结合辊弯成形实验过程中的力学分析，通过电子背散射衍射和光学显微镜分析了辊弯成形由0°至30°弯曲截面内外侧的微观变形机制。结果显示：辊弯成形0°至10°过程中，内外侧主要塑性变形方式均为〈a+c〉锥面滑移，而〈a〉基底滑移为协调变形方式，位错密度随变形量增加而增大，位错亚晶界含量升高；10°成形至20°过程中，内侧塑性变形机理逐渐转变为以｛1012｝拉伸孪晶为主的孪生变形，同时，由于弯角区外侧在〈c〉轴方向受压，但｛1122｝压缩孪晶的临界分切应力较高，主要变形机制仍为位错滑移，以｛1122｝压缩孪晶为主的孪生变形成为协调变形方式，内外侧可移动位错密度接近饱和，位错亚晶界含量大幅度增加；继续成形至30°时，内侧孪晶密度大幅增加，而外侧孪晶密度缓慢增长，位错之间相互作用加剧，可移动位错密度下降，位错亚晶界含量降低，位错滑移阻力减小，但变形机制未发生改变。这些发现为理解TA2在辊弯成形过程中的塑性变形行为提供了重要的依据。
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研究论文船舶的锚链环、外露在海水中的滑动轴承等零部件长期处于海水腐蚀与磨损（简称“蚀损”）工况，其耐蚀损性能直接影响海工装备的服役安全性。利用腐蚀磨损原位电化学测试方法，研究了锚链钢（CM690）、轴承钢（GCr15）、船体钢板（AH36钢）、柴油机缸套用铸铁（HT350）、滑动轴承铜轴瓦（锡青铜QSn8）和常用机械零件用钢（45钢）在人工海水中的耐腐蚀和耐蚀损性能，探究了其耐蚀损机理。结果表明：在纯腐蚀条件下，QSn8自腐蚀电位远高于其他铁碳合金，且腐蚀速率最小（0.09 mm/a）。但在腐蚀磨损条件下，HT350因具有较高硬度和石墨片的润滑作用，其蚀损率（6.28×10-6 mm3/（N·m））较低，仅次于QSn8（3.47×10-6 mm3/（N·m））；其他4种材料蚀损率均较高，在（1.22~1.88）×10-5 mm3/（N·m）之间。QSn8在模拟人工海水环境下具有较好的耐腐蚀和耐蚀损性能，是耐蚀损零件首选材料，但成本较高，在满足其他力学性能要求的前提下，可以选择HT350材料。
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研究论文铜线表面钯层特征是影响芯片封装过程中烧球和键合质量的重要因素。采用无卤直接涂镀工艺，制备了不同涂镀速度和涂镀温度下的镀钯铜线，研究了涂镀速度对镀层形貌和无空气焊球（free air ball， FAB）特征的影响。结果表明：随着涂镀速度增加，涂镀时间减少，钯颗粒在铜线表面分布的均匀性变差，局部分布不均匀的钯颗粒团聚引起钯颗粒浓度较高，镀层表面钯颗粒团聚区域增加。在涂镀速度50 m/min下，镀层表面钯分布较为均匀。随着涂镀速度的增加，FAB球直径逐渐减小；镀钯铜线表面Pd颗粒团聚区域和未团聚区域的钯含量差增大，FAB球尺寸的一致性逐渐下降。在较低涂镀速度50 m/min下，FAB球表面钯分布比较均匀；在较高的涂镀速度100 m/min下，镀层表面大量团聚的钯颗粒重熔后在FAB球表面呈大面积连续的富钯区，钯再分布的均匀性较差。从FAB球尺寸的一致性和表面钯再分布的均匀性方面考虑，涂镀速度50 m/min和涂镀温度400 ℃为镀钯铜线涂镀较佳的工艺参数。
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研究论文石墨为辅助C源，以HMDSO-H2为原料体系，采用化学气相沉积（CVD）法在单晶Si（100）基体表面一体化制备C-SiC复合涂层，使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、纳米压痕及划痕测试对复合涂层的表面形貌、相组成、力学性能和抗热震性能进行分析。结果表明：借助辅助C源可一体化沉积C缓冲层与SiC涂层，所制备的C-SiC复合涂层厚度为50 μm（其中C缓冲层厚度为10 μm），涂层致密，且与单晶Si基体结合良好，具有优异的抗热震性能，经过20次20~1200 ℃的循环热震后，复合涂层表面出现裂纹，但未发生翘曲或剥落现象。此外，纳米压痕显示复合涂层的硬度和弹性模量分别为23.25 GPa和272.3 GPa，划痕法测得该涂层与基体的结合力为29 N。
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研究论文在304不锈钢基体上使用冷喷涂法和电镀法制备Cr涂层，通过分析冷喷涂Cr涂层表面微观形貌、截面显微组织及纳米力学性能，阐明Cr粉末颗粒的碰撞沉积行为及Cr涂层沉积机制。结果表明：电镀Cr涂层存在大量纵向裂纹，冷喷涂Cr涂层与基体之间的结合界面呈现不规则形态，但界面结合紧密且无明显缺陷。同时，Cr涂层表面存在大量凹坑，且近表面区域表现为细小的等轴晶。该区域的纳米硬度较未变形Cr粉末颗粒提升了41.37%~62.17%，表明后续粉末颗粒在已沉积Cr涂层上产生由喷丸作用引起的加工硬化效应，使后续粉末颗粒与已沉积涂层之间难以发生协同塑性变形，从而降低了进一步沉积的可行性。基于Cr涂层微观形貌及梯度纳米硬度分布特征，提出Cr涂层在304不锈钢上的沉积机制为基体氧化膜的破碎、首层涂层的形成及其在喷丸强化作用下表面微观形貌的演变过程。
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研究论文以碳纤维、碳化硼粉体、石墨粉体为原料，酚醛树脂为成型剂，采用剪切混合方式分散碳纤维和粉体，采用热模压工艺制备含碳纤维的B4C-C素坯，在1550 ℃下反应烧结制备了B4C复合材料（RBBC）。研究了碳纤维含量对复合材料的致密度、组成结构和力学性能的影响。结果表明，当碳纤维在素坯中的体积分数为5%时，制备的复合材料的综合性能达到最佳，弯曲强度、断裂韧度、弹性模量和硬度分别达到453 MPa、6.7 MPa·m1/2、349 GPa和23.5 GPa。碳纤维在反应烧结过程中部分作为“缓释”碳源参与了反应，减缓了硅碳反应速率，避免了材料在烧结过程中的开裂变形；同时有助于降低复合材料中Si岛尺寸与残Si量，细化反应生成的SiC晶粒。
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研究论文基线密封结构由于其优异的隔热性和稳定性，在飞行器热防护领域被广泛使用。但长时间高温、高载荷的服役环境易导致密封件发生永久变形，制约其重复使用。采用GH4169合金丝编织弹性元件，制备不同内部填充结构（填充纤维棉、单轴纤维丝、编织纤维束）的弹性元件-陶瓷纤维基线密封件，研究棉芯的填充结构、压缩循环次数和弹性元件的热处理对密封件弹性性能的影响。结果表明：随着压缩率的增加，三种填充结构密封件的回弹率均出现不同程度的下降，当压缩率增加至30%时，填充纤维棉结构的密封件回弹率最高，为95.93%；随着循环次数的增加，密封件的回弹率下降。对弹性元件进行标准热处理后，60%压缩率下的弹性元件峰值载荷由未热处理的451.25 N/m下降至196.25 N/m，密封件的回弹率从77.87%提升至87.78%。对密封件进行气密性能理论计算和实验分析发现，随着压差的增大，密封件的泄漏速率上升，泄漏速率的实验值大于理论值，密封件的气密性能受弹性性能和隔热棉芯的影响。
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研究论文3D微电子封装对Cu核球尺寸及精度提出非常严格的要求，为获得满足要求的Cu核球，必须确保液滴喷射过程中的稳定性，并根据需要精确控制液滴的大小。本研究采用脉冲微孔喷射法制备单分散Cu粒子，通过哈根泊肃叶定律确定影响粒径的关键参数，细致探讨关键参数与Cu液滴喷射的稳定性与尺寸之间的关系。温度和差压的影响决定液滴能否喷射，而脉冲波形和杆距主要是对微粒大小的控制，正交实验表明：粒径是由多个参数协同影响，其中脉冲波形的电压影响最为显著，粒径大小随电压的增加而增大；调整杆距可调控喷射过程稳定性。通过喷射窗口和正交实验，选择适当关键参数制备目标粒径为100 μm和200 μm的Cu粒子，获得的实际粒径为96.27 μm和200.69 μm，标准偏差分别约为2.67 μm和2.64 μm，球形度均大于0.95，所制备Cu微粒的粒径均一，球形度高，满足Cu核球的要求。
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研究论文在非均相催化剂表面构建丰富的活性位点和增强对污染物的选择性是基于过硫酸盐的高级氧化法去除污染物的关键。利用碳点（CDs）在铜基氧化物中构筑多价态金属有助于提高对过二硫酸盐（PS）的活化能力。本研究采用简单的煅烧法利用CDs对铜基氧化物中Cu元素的价态进行调控，合成了具有Cu0、Cu2O和CuO多相结构的CDs/CuO x 复合物。在以四环素（TC）为模型的污染物降解中，CDs/CuO x 展现出优异的活化能力。在TC浓度为50 mg/L、PS浓度为0.5 mmol/L和催化剂浓度为0.06 g/L的反应条件下，在60 min内对TC的降解率达到99%，表观反应速率常数为0.066 min-1，反应速率是CuO的6.6倍。Cu0作为持续的电子供体，不仅导致具有选择性的单线态氧（1O2）生成，更重要的是促进了Cu2+/Cu+循环反应，产生了羟基自由基（·OH），提高了活化效率。利用CDs调控在催化剂中实现多价态Cu活性位点的并存，提高了对PS的活化能力，为高效设计催化剂提供了新思路。
