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钙钛矿太阳能电池具有材料成本低廉、生产工艺简单、光电转换效率高等优点，发展前景十分光明。碳材料因其价格低廉、高导电性、疏水性和化学稳定性等特点，被应用在钙钛矿太阳能电池的各个组成部分，用于提高电池性能和降低成本。本文根据应用在钙钛矿太阳能电池中的碳材料的维数进行分类，分别介绍了零维的C60、碳量子点和石墨烯量子点，一维的碳纳米管，二维的石墨烯及其衍生物、石墨炔和三维的石墨等在钙钛矿太阳能电池中的应用，对于将来实现钙钛矿太阳能电池的低成本商业化和大规模制造具有重要意义。
利用光热转换材料有效提高全光谱太阳光的利用及转换率，是目前国内外学者广泛关注的研究领域。本文综述了近年来主要研究的基于全光谱太阳光利用的光热转换材料类型及研究进展，分析了光热转换材料提高太阳光水蒸气产生效率的应用方式，介绍了太阳光水蒸气产生系统的优化设计模型，强调了低热导率的基质材料在系统中起到的作用，最后展望了光热转换材料在海水淡化领域的应用前景，并指出光热转换物理机制的深入探索和材料的规模化制备将成为未来重要的研究内容。
作为一种新兴的二维层状过渡金属二硫化物纳米材料，二硫化钼（MoS2）纳米片具有典型的类石墨烯结构，同时，MoS2拥有极佳的电学、光学和热力学性能以及大的比表面积。这些优异性能使得MoS2在电化学传感和电化学析氢领域具有极大的潜在应用价值。近年来，对MoS2在上述两个电化学领域的研究已经受到了广泛关注，并取得了许多重大进展。在本文中，主要综述了近年来MoS2在疾病诊断、食品、药物以及环境领域的电化学分析研究进展及通过耦合其他纳米材料在电化学析氢领域的研究进展。
工业燃气轮机具有热效率高、污染低等突出优点，成为未来发电机组与大型水面舰船动力的首选设备。铸造高温合金是工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的关键材料，其性能和制备水平在一定程度上决定了先进燃气轮机的功率、效率、寿命等性能。本文重点综述了工业燃气轮机及其涡轮叶片用铸造高温合金材料的研究及应用现状，并对工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金及涡轮叶片制造技术的发展趋势进行了展望。未来，先进定向凝固，"材料基因工程"等技术将逐渐应用到工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金的研制中；此外，先进工业燃气轮机上定向/单晶高温合金的应用将越来越广泛。
三维网状多孔材料是一类优秀的工程材料，其用途覆盖能源、生物、航空航天、环境保护、交通运输等诸多领域。本文作者根据三维网状多孔材料的结构特征，提出了综合简化的八面体结构模型，并在此基础上获得了该材料的系列性能关系。本文综合介绍了该模型及此类材料的基本物理、力学性能数理关系，从单向拉伸到多向拉压，以及传导性能和比表面积等。对该简化结构模型的根源、特点等进行了比较全面的描述，同时与同类模型进行了对比分析，并对不同性能模型及其性能关系进行了逐一诠释，其中代表性的问题有多孔体承载时涉及的孔棱细梁假设、孔棱弯曲、承载单元约束力，以及拉压性能关系中涉及的修正系数、塑性指数取值等。经实验验证该模型具有良好的实用性。
催化剂的碳载体腐蚀是Pt/C催化剂催化性能下降的重要原因，并且亲水性的催化剂增加了质子交换膜燃料电池氧电极发生水淹的风险。利用过氧化氢对XC-72碳进行氧化预处理，负载Pt后，进一步用水合肼对Pt/C催化剂还原，制备耐蚀性和抗溺水性的Pt/C催化剂。对红外光谱吸收峰进行比较可知，经双氧水处理后，XC-72碳表面的含氧官能团数量增加，其接触角小于未经处理的XC-72碳；进一步用水合肼还原氧化后的XC-72碳，接触角较氧化的XC-72碳增大22.4°，抗溺水性增强。由比表面积测定可知，双氧水处理XC-72碳，比表面积下降，但中孔比例增加，有利于Pt的负载。水合肼还原后的Pt/C催化剂较还原之前的Pt/C催化剂抗溺水性增强，接触角增大6.2°。经2000周次循环伏安扫描，水合肼还原后的Pt/C催化剂电化学比表面损失减小，耐久性提高。
首先通过水热法合成了单分散空心Fe3O4磁球，之后利用蒸馏沉淀聚合将P（GMA-DVB）聚合物层包覆在Fe3O4磁球表面形成Fe3O4/P（GMA-DVB）核壳结构，巯基化处理后吸附Au纳米粒子，得到磁性核壳Fe3O4/P（GMA-DVB）-SH-Au复合催化剂。利用TEM，SEM，FTIR，XRD，TGA，VSM及UV-vis对其进行表征，并考察该催化剂在催化还原4-硝基苯酚反应中的催化性能。结果表明合成的材料粒径均匀，球形度规整，核壳结构明显，在催化反应中，Fe3O4/P（GMA-DVB）-SH-Au表现出优异的催化性能，而且经过连续8次循环使用后，催化效率仍可保持80%以上。
在超材料结构中引入电阻和有源变容二极管，通过合理设计微结构型式以及微结构之间的连线方式，实现吸波频带的动态可调，研究电阻、电容和入射波极化方向对吸波特性的影响。结果表明：通过改变外加电压调整超材料的吸收频段，在3.7倍频带范围内实现吸波频段的主动自调节；吸波体的总厚度仅为波长的1/181，相比于传统吸波材料，在同等吸波性能条件下，表现出了优异的超薄特性；TE和TM极化电磁波表现出相同的吸波效果，即吸波特性对入射波的极化方向不敏感。
采用热蒸发法成功制备氧化锡纳米线。用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对所制备纳米线的晶格结构和表面形貌进行表征。所制材料为金红石氧化锡单晶结构，纳米线直径为50~200nm，长度为5~15μm，符合气-液-固生长机制。以氧化锡为气敏材料，制备了旁热式结构气敏元件，测试该元件对浓度范围为25×10-6~500×10-6的乙醇气体环境的敏感性能。结果表明，该元件的最佳工作温度约为260℃；在25×10-6和500×10-6的乙醇气体中，灵敏度分别为7.54和111.01，响应时间为2~20s，恢复时间为5~33s；在测试范围内灵敏度与气体浓度具有良好的线性关系；7天内重复测量误差在5%以内，稳定性较好。
熔融Si渗透过程伴随着复杂的化学反应及多组分扩散，对该过程进行研究有助于更好地理解熔渗反应机理。本工作采用熔融渗透工艺制备SiC-TiSi2复相陶瓷，在生成SiC基体的同时原位生成TiSi2。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和微区X射线衍射（micro-beam XRD）分别对熔融硅区域、Si/SiC界面以及SiC基体的微观结构和相组成进行表征和分析，研究了熔渗工艺制备SiC-TiSi2的反应机理。结果表明：高温下液Si渗入C-TiC预制体，发生化学反应生成SiC、TiSi2以及少量副产物Ti5Si3，其中Ti5Si3主要集中于Si/SiC界面处。随着反应进行，液Si与TiSi2形成液态Ti-Si共晶。该液态共晶通过流动扩散在Si区域中析出TiSi2。而预制体中的少量固态C在液Si中溶解、扩散，并在Si区域生成均匀分布的孤立SiC颗粒。
采用机械合金化-热压烧结法，制备TiC-CoCrFeNi复合材料，研究球磨时间对材料微观组织及力学性能的影响。结果表明：Co，Cr，Fe和Ni粉体在球磨10h后形成fcc结构的单相固溶体。经1200℃/1h热压烧结后，烧结体中生成TiC和Cr7C3结构的碳化物，并弥散分布于CoCrFeNi固溶体中。球磨时间显著改变了烧结体中碳化物的数量和尺寸，进而影响材料的力学性能。在球磨10h时，烧结体中纳米级TiC相急剧增多，此时复合材料的硬度（671HV）和屈服强度（1440MPa）达到最大值。
通过三聚氰胺改性脲醛树脂包覆的方法来制备阻燃聚苯乙烯泡沫（EPS），阻燃体系以聚磷酸铵为基础，并选用3种二维层状无机物和硼酸锌的复配体系作为协效剂，对比了不同阻燃体系对聚苯乙烯泡沫的阻燃、抑烟和热稳定性的影响。实验结果表明：当膨胀石墨与硼酸锌的添加量为2：1（质量比），两者总添加量为24phr时，复合材料的极限氧指数可达32.6%，UL-94垂直燃烧测试达V-0等级，烟密度等级降低至27.31；较之添加纯膨胀石墨EPS样品，协效剂硼酸锌的引入，使样品残炭强度由14.3增加到86.1。热失重分析结果表明，协效剂的加入使得样品热稳定性和残炭率均有所上升。从残炭宏观形貌和扫描电镜结果可以看出，硼酸锌的存在，使样品燃烧后残炭更加完整、致密，裂痕与破损明显减少。
以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂，以陶瓷纤维为增强纤维，制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料。对其冲击韧性和硬度进行实验测试，采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能，采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分，并探讨其磨损机制。结果表明：硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度，三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性，降低摩擦材料硬度；在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化，在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层，摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定，降低了摩擦材料的磨损率。
以硬脂酸为过程处理剂，采用等离子体辅助球磨制备表面修饰片状纳米Cu粉，并测试其摩擦学性能。结果表明：在等离子体的快速加热及电致塑性效应协同作用下，Cu粉呈现出超塑性而发生剧烈形变，辅助球磨5h制备的片状纳米Cu粉一次颗粒厚度在20nm左右。等离子体辅助球磨使片状纳米Cu粉体表面吸附并化学键合了非极性基团，Cu粉获得亲油疏水表面特性，在40CA船用润滑油中具有良好的分散性。片状纳米Cu粉严重的变形使其具有极高的活性，在摩擦过程中容易吸附铺展在摩擦副表面，使复合油有更好的抗磨性能。在高载荷、高转速工况下，片状纳米Cu粉显示出良好的减摩自修复效果，有效提高了润滑油的极压抗磨性能。
采用Gleeble-3800型热模拟试验机对一种新型近β型Ti-5.5Mo-6V-7Cr-4Al-2Sn-1Fe（质量分数/%）钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。变形温度范围为：655~855℃，应变速率范围为：0.001~10s-1，最大真应变为0.8。根据实验数据，建立了该合金的高温流变应力模型，计算出热变形激活能约为255kJ/mol，并绘制出热加工图。结合热加工图与材料的显微组织分析可知，在高应变速率（1~10s-1）条件下变形时，在热加工图上表现为材料的功率耗散值（η）低，为失稳区域，易产生绝热剪切带与局部塑性流动、开裂等现象。在应变速率小于0.01s-1和相变点（Tβ）温度以下（655~755℃）进行热变形时，组织变化主要以动态回复为主；在应变速率小于0.01s-1和Tβ以上（755~855℃）进行热变形时，组织发生动态再结晶，且随着温度的升高，新产生的再结晶晶粒逐渐长大。在相变点附近（755~770℃），变形速率为0.001~0.003s-1区域内变形时，功率耗散值达到最大值，组织发生动态再结晶，该区域为合金热变形的"安全区"。
为了系统地研究稀土Gd对铸造Al-Si-Mg（A357）合金组织和性能的影响，采用OM，SEM，EPMA，XRD，DSC，TEM及拉伸实验等方法对不同Gd含量A357合金进行研究。结果表明：Gd的添加可以细化A357合金的晶粒并减小二次枝晶间距。此外，Gd可以有效地细化合金中的共晶硅，但是对片状共晶硅的形貌影响不大。晶粒和共晶硅的细化及二次枝晶间距的减小使添加Gd后的A357合金的力学性能有了显著的提高。其中，A357-0.5Gd（质量分数/%）合金热处理态抗拉强度为355MPa，相对于未添加Gd元素的A357合金提高了37MPa。当Gd质量分数为1.0%时，尽管组织得到进一步细化，但是大量粗大Al2Si2Gd第二相的形成导致了合金力学性能的下降。同时对Gd的细化机制进行探究，结合TEM分析结果可以推断，Gd变质处理后共晶硅上的孪晶密度并不足以引起共晶硅形貌的转变，使得Gd变质效果较弱。而Gd对共晶硅的细化作用可能与Gd增加成分过冷以及形成纳米相阻碍共晶硅生长有关。
利用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、力学性能测试、电导率测试以及剥落腐蚀、慢应变速率拉伸应力腐蚀（SSRT）、Tafel循环极化曲线等手段研究多级时效热处理对7056铝合金析出组织及耐蚀性的影响。结果表明：过时效再时效热处理后溶质原子二次析出，晶内析出相体积分数增大，晶界析出相粗化断开，无沉淀析出带宽化。与120℃/24h相比，采用120℃/6h预时效工艺有利于晶内细小析出相回溶和粗大相长大。再时效热处理可提高过时效合金的强度和电导率，与峰时效和回归再时效相比，合金的抗拉强度损失不大，电导率明显提升。过时效再时效热处理后，合金晶界处连续阳极溶解被有效避免，抗剥落腐蚀和抗应力腐蚀性能增强。
在Gleeble-3500型热模拟试验机上对A100超高强度钢进行热压缩实验，获得了在变形温度为850~1200℃，应变速率为0.001~10s-1以及变形程度为60%条件下的流变应力曲线，分析热压缩过程中摩擦和温升效应对流变应力的影响，修正了流变应力曲线；并在Arrhenius双曲正弦函数方程的基础上引入应变量参数构建了基于应变量耦合的唯象本构模型。结果表明：随着变形温度的降低或应变速率的增加，摩擦和温升效应对流变应力的影响逐渐显著；所建立的本构模型预测值与实验值的绝对平均相对误差为4.902%，相关系数为0.99，能够用于准确预测不同应变下的流变应力。
针对一种以Al作为主要强化元素的新型马氏体时效不锈钢，通过力学性能测试、光学显微镜观察和透射电子显微分析方法，研究不同的热处理温度对实验钢力学性能和微观组织的影响。结果表明：该实验钢的抗拉强度最高可达1876MPa，屈服强度可达1762MPa，具有良好的强韧性配合。固溶处理后形成了具有高密度位错的细小板条马氏体组织，在时效过程中，马氏体基体上弥散析出的NiAl相使其强度得到大幅度的提升。随着时效温度的提高，NiAl析出相颗粒逐渐长大粗化，从而使强度在到达峰值后迅速下降，出现了过时效现象。实验钢经过820℃固溶+（-70℃）冷处理+540℃时效处理后可获得良好的综合力学性能。
为了研究再结晶对二代单晶高温合金DD6高周疲劳性能的影响，对标准热处理的DD6合金进行表面吹砂处理，然后分别在1120℃和1315℃保温4h，以获得不同类型的再结晶组织。在疲劳试验机上分别测试了光滑和含再结晶的DD6合金试样在1070℃的轴向高周疲劳寿命。采用SEM观察DD6合金再结晶组织及疲劳断口。结果表明：胞状再结晶和等轴再结晶降低了DD6合金的轴向高周疲劳性能，胞状再结晶作用小于等轴再结晶；含再结晶的DD6合金试样的轴向高周疲劳断裂机制为类解理断裂和枝晶间的局部韧窝断裂共存的混合断裂；再结晶使DD6合金试样变为多源疲劳断裂。高温条件下，再结晶晶界的存在加快合金试样的氧化损伤，显著缩短早期疲劳裂纹的萌生和扩展时间，降低合金的轴向高周疲劳性能。
