- Ei，ESCI收录期刊
- 中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
- 中文核心期刊
- 文摘与引文数据库(Scopus)
- 剑桥科学文摘(CSA)
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。
陶瓷基复合材料凭借耐高温、低密度、高温力学性能优异等特性，成为高性能航空发动机热端部件的理想材料。然而，在发动机服役环境下，陶瓷基复合材料面临严重的水汽腐蚀问题，必须在其表面涂覆环境障涂层以延长使用寿命。稀土硅酸盐因具有与基体适配的热膨胀系数、优异的抗水氧腐蚀性能和高温稳定性，是新一代环境障涂层的主要候选材料。本文综述了稀土硅酸盐的特性、制备技术与典型服役性能，重点讨论了稀土硅酸盐分类、热/物理特性以及高温腐蚀过程中的损伤机制和失效机理。最后，提出了多组元稀土硅酸盐高熵化设计以及新型热/环境障涂层体系设计的研究方向，以期为稀土硅酸盐材料的进一步应用提供有益参考。
材料的轻量化与高强韧性对于实现节能、环保和可持续发展战略具有重要的意义。颗粒增强铝基复合材料由于兼具增强相与基体合金的性能优势，可实现高模量、高强度及高耐热性等，已成为高性能轻合金研发的焦点之一。AlN增强铝基复合材料微观组织设计自由度高，可显著改善铝基复合材料的强韧性，已引起国内外学者的广泛关注。本文综述了AlN增强铝基复合材料力学性能的研究进展，首先介绍了AlN制备方法、界面结构调控、混杂强化与构型化设计对AlN增强铝基复合材料强韧性的影响，从室温与高温强化两方面重点讨论了构型化设计对AlN增强铝基复合材料强韧化效果的影响，然后指出室温下异质变形诱导强化与高温下载荷传递强化机制，最后，对AlN增强铝基复合材料新制备工艺、精准化组织设计与非均质AlN构型强化机制等研究方向进行了展望。
利用催化剂电化学分解水产氢是实现氢能的有效利用，缓解当前严重的环境问题和能源危机的有效途径。但是，目前这一技术仍存在转化效率低、应用成本高等诸多局限，而设计和合成具有高活性、低成本及高稳定性的电催化剂是解决这些问题的关键。二硫化钼作为一种廉价易得的二维材料，对电催化析氢表现出良好的催化活性，因而有望取代贵金属催化剂从而实现工业化应用。但是其固有惰性基面的存在及导电性差的问题限制其析氢催化性能的进一步提升。本文从电解水的机理及二硫化钼的结构特性出发，综述二硫化钼基电催化剂的改性策略及在析氢领域的最新研究进展，重点论述不同改性策略对析氢催化反应的内在作用机理及存在的问题，并指出目前二硫化钼催化剂应朝着多种改性措施相结合、理论指导实验以及快速有效合成的方向进一步发展。
随着对光催化基础理论与应用技术研究的不断深入，由可见光驱动的新型光催化剂在制备、性能机理及应用等方面的了解均取得了一定进展。石墨相氮化碳（g-C3N4），作为一种化学性质稳定的非金属材料，因环境友好和可塑性强等优点倍受国内外学者关注。近年来，有关g-C3N4基材料在光催化领域的应用探索发展迅速。其中，以非金属元素掺杂策略尤为突出，已成为材料科学和环境化学等学科的研究热点。为了对相关研究进行及时梳理和归纳，本文以近年来非金属掺杂改性的g-C3N4基光催化材料的研究现状为主线进行了总结综述，系统地讨论了非金属掺杂g-C3N4的制备方法及其在光催化领域的应用，并对其未来的发展方向提出了展望，如光电催化、光热催化以及压电光催化等领域的应用将进一步被挖掘。
通过扭转变形对6061-T651铝合金进行强化，扭转角度为90°，180°，360°，并对扭转前后的样品进行准静态和动态压缩性能研究。结果表明：随着扭转角度的增加，样品的晶粒尺寸先保持不变，然后开始减小；而Kernel平均取向差(Kernel average misorientation，KAM)却随着扭转角度的增加持续增大。准静态和动态压缩实验显示，随着扭转角度的增加，样品材料的屈服强度稍有提高。在扭转角度相同的条件下，动态屈服强度明显高于准静态下的屈服强度。应变率实验显示样品的屈服强度随着应变率的增加而增大，但是相比于未扭转样品，扭转360°样品的应变率效应显著降低。基于实验数据，拟合了Cowper-Symonds本构模型中的参量，该模型得到的应力-应变曲线与实验结果能够较好地吻合。
采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射和三维原子探针等系统研究β锻TC17钛合金锻件显微组织中大块α相的形貌、元素分布和取向分布。结果表明：在晶界附近、原始β晶粒内部、再结晶晶粒内部均存在块状α相，并且晶粒内部还可以观察到粗大长条α片等异常组织。各类异常的α相和对应的β基体中主合金元素分布无明显差异，不是形成大块α相的主要原因。针状α相在晶粒内部随机分布，在显微镜下呈针状或点絮状。另外，α相的取向也决定了片层形貌，细小的再结晶晶粒和变形量较低的晶粒内部能观察到粗大的片层和团聚的大块α相，将细小的再结晶晶粒认定为未变形或轻微变形的晶粒，同一晶粒的晶界α相取向单一，晶粒内部也多为同一取向的α片。冷速慢时，取向相同的α相易团聚，α相横截面除呈现弥散分布的点絮状外，还会以贯穿整个晶粒或团聚在晶界附近的块状呈现。
开展了2A12/AZ31B异种材料搅拌摩擦焊(FSW)和超声振动辅助搅拌摩擦焊(UVaFSW)的对比工艺实验，对焊核区不同部位的晶粒组织加以表征，分析超声振动对晶粒组织演变的影响。结果表明：相比于母材，焊核区2A12铝侧与AZ31B镁侧的晶粒尺寸都得到了明显的细化。2A12铝侧焊核区晶粒动态再结晶的方式为连续动态再结晶(CDRX)与几何动态再结晶(GDRX)机制的共同作用。AZ31B镁侧焊核区晶粒动态再结晶的方式为CDRX，GDRX和非连续动态再结晶(DDRX)机制的共同作用。施加超声振动能够促进晶粒的再结晶程度，尤其是在铝侧的中下部和镁侧的底部。织构演变结果表明：施加超声振动，铝侧焊核区材料的应变增加，说明超声振动能够促进焊核区的材料流动；镁侧不同区域的织构强度都有所降低，这是因为施加超声时镁合金晶粒发生了更加完全的再结晶行为，从而减弱了晶粒的取向性。
通过真空电弧熔炼炉制备Al2.5Cu0.5Ti中间合金，利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、差热分析仪(DSC)和万能材料试验机，研究不同添加量(0.3%，0.5%，0.7%，0.9%和1.3%，质量分数，下同)Al2.5Cu0.5Ti中间合金对Al-7Si合金微观组织和性能的影响。结果表明：随着Al2.5Cu0.5Ti合金添加量的增加，Al-7Si合金中初生α-Al和共晶Si组织被显著细化。与未添加Al2.5Cu0.5Ti中间合金相比，当Al-7Si合金中添加0.9%Al2.5Cu0.5Ti中间合金后，初生α-Al晶粒尺寸从218 μm减小到80 μm，二次枝晶间距从25 μm减小到9.3 μm；共晶Si组织由粗大的针片状细化为短片状和短棒状，平均长度和宽度分别从34.8 μm和4 μm减小到11.6 μm和1.7 μm；合金的抗拉强度和伸长率分别达到184 MPa和9.3%，与未变质合金的力学性能(162 MPa和3%)相比分别提高了13.6%和210%，断裂模式由韧脆混合断裂模式转变为韧性断裂。然而，当Al2.5Cu0.5Ti合金的添加量增加到1.3%时，发生过变质现象，导致Al-7Si合金组织粗化，力学性能下降。
以聚丙烯(PP)为基体，以碳纳米管(CNTs)为改性材料，利用熔融共混法制备CNTs/PP复合材料，并进行固相拉伸处理，分析固相拉伸和加入CNTs对PP性能的影响。通过广角X射线衍射仪、2D-广角X射线衍射仪、小角X射线散射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜、万能试验机和矢量网络分析仪对复合材料的结晶、力学与电磁屏蔽性能进行了研究并给出了相应的电磁屏蔽增强机理。结果表明：经固相拉伸处理和加入CNTs均会提高复合材料的拉伸强度，降低断裂伸长率；CNTs的加入起到了明显的异相成核作用，细化晶粒并提高了结晶度；同时，固相拉伸前后的CNTs/PP复合材料的晶型未发生改变，但固相拉伸显著促使了α晶的生长。随着固相拉伸速率的增加，复合材料的结晶度出现轻微降低；固相拉伸处理和CNTs加入均会提升电磁屏蔽性能，且拉伸速率过高反而使电磁屏蔽性能降低。
采用SEM、EBSD、XRD、微观硬度、室温拉伸实验、T型剥离实验等手段研究高温退火对铸轧Ti/Al复合板界面微观组织与力学性能的影响。结果表明：高温退火(550 ℃)过程中，Ti基体的微观组织几乎不发生变化，Al基体在退火1 h时全部发生再结晶并开始长大；退火过程中，界面处的扩散层逐渐变厚，并在15 min时生成第二相TiAl3，在1 h时第二相TiAl3连接成片，Ti/Al复合板界面的结合强度迅速下降。退火30 min时，铸轧Ti/Al复合板界面的结合强度达到最大值，约为23.6 N/mm；退火1 h时，铸轧Ti/Al复合板的抗拉强度和伸长率达到峰值，分别为236 MPa和27.6%，均高于铸轧态。
基于东华连铸连轧生产线（Donghua steel continuous casting rolling，DSCCR）分别进行终轧温度为880，820 ℃和780 ℃的热轧实验，研究终轧温度对低碳钢组织和性能的影响。采用光学显微镜（optical microscope，OM）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）、电子背散射衍射（electron backscatter diffraction，EBSD）技术等表征手段观察分析了不同终轧温度下热轧带钢的微观组织，同时对热轧带钢的拉伸力学性能进行测试和分析，对比分析不同终轧温度条件下热轧带钢的屈服强度、抗拉强度和伸长率的变化情况。此外，还对不同终轧温度下热轧带钢的氧化铁皮厚度进行测定。结果表明：随着终轧温度的降低，带钢屈强比及伸长率都降低，屈强比由880 ℃时的0.8~0.81降低至780 ℃时的0.75~0.79，伸长率由880 ℃时的40%下降到780 ℃时的27%，应变硬化指数n值也从880 ℃时的0.22下降到780 ℃时的0.17；同时，对不同终轧温度下热轧带钢氧化铁皮进行观察分析，随着终轧温度的降低，氧化铁皮厚度减小，氧化铁皮厚度由880 ℃时的10.2 μm下降至780 ℃时的8.8 μm，降幅达13.7%，氧化铁皮的降低可提高后续酸洗效率，降低酸洗消耗。
采用熔化极惰性气体保护焊接（MIG）和冷金属过渡+脉冲焊接（CMT+P）两种电弧焊接模式对20 mm厚7A52铝合金进行对比焊接实验，从焊接缺陷、晶粒尺寸及析出相等方面研究不同电弧焊接模式对焊接接头显微组织及力学性能的影响。结果表明，两种焊接接头成形良好且无明显缺陷，焊缝组织为铸态等轴枝晶，并在焊缝中发现条状或块状的富铁杂质相AlFeMn和Mg2Si以及与α（Al）基体呈非共格关系的Al3Mg2相。但MIG焊接焊缝区气孔率为2.73%，而CMT+P焊接焊缝区气孔率仅为0.64%，同时CMT+P模式下焊缝晶粒尺寸较小、热影响区宽度较窄以及晶界偏析较小，因而CMT+P模式下接头强度更高，约为289 MPa。两种模式下拉伸断口均是以韧窝为主要特征的韧性断裂。
为了提高聚四氟乙烯（PTFE）的力学性能并改善其摩擦学性能，提出利用内部空腔负载润滑剂硫化异丁烯（T321）的碳纳米管微囊（CNTs@T321）作为PTFE的增强相，摩擦时纳米微囊可释放出T321，可使PTFE具有更好的润滑性能。研究填充量等对PTFE的力学和摩擦学性能的影响，分析纳米微囊在PTFE材料中的存在形式，揭示摩擦过程中微囊释放T321并产生自润滑效果的机理。结果表明：当填充量较少时，微囊可以提高PTFE的抗拉强度，当填充量超过3%（质量分数）时则会降低PTFE的强度；在不同的测试转速和载荷条件下，填充微囊都可以降低PTFE的摩擦因数和磨损率，且转速或载荷越高，减摩作用越明显，但磨损率也越大。摩擦过程中，随着PTFE的磨损，纳米微囊可释放出T321，T321在磨损界面上形成自润滑层，从而产生减摩、抗磨效果。
为提高聚苯胺（PANI）/聚氨酯（PU）涂层对腐蚀介质的物理屏障性能，引入二维片层材料是有效方法之一。以2，4-二异氰酸甲苯酯（TDI）和3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷（MOCA）为原料合成聚氨酯（PU）涂层基体，将PANI与二维Ti3C2Tx进行插层反应制成MXene@PANI复合物，再将MXene@PANI添加到PU树脂中，得到MXene@PANI/PU防护涂层。结果表明：MXene/PANI质量比为1∶1时，经盐雾实验60天后MXene@PANI/PU涂层表面无明显腐蚀现象，腐蚀电流为3.709×10-9 A·cm-2，阻抗模值为1.93×108 Ω·cm2。这归因于一方面MXene改善PANI的电化学活性，提高PANI的电化学防腐蚀性能；另一方面，Ti3C2Tx纳米片可作为二维屏障，抑制腐蚀性介质进入涂层内部，提高其长效防护性能。
为了获得性能优异且适应性广的复合材料软模成型用热膨胀硅橡胶，研究三种热膨胀硅橡胶的流动、耐热、热膨胀及弹性性能，通过分级-复合-分散的方式将两种二氧化硅粒子添加分散至热膨胀硅橡胶，并对硅橡胶的流动、耐热及热膨胀性进行研究。结果发现，硅橡胶Ⅰ固化交联反应黏度增加慢、交联固化时间长，耐热、热膨胀性最佳，适合应用于复合材料软模成型工艺。硅橡胶Ⅰ最多填充2 phr纳米二氧化硅、60 phr微米二氧化硅，微米二氧化硅的改性效果优于纳米二氧化硅，当微米二氧化硅用量为60 phr时，硅橡胶室温至200 ℃平均线膨胀系数为210.0×10-6 ℃-1，比未添加填料的硅橡胶降低约22%，硅橡胶室温至200 ℃平均弹性模量为4.7 MPa，比未添加填料的硅橡胶提高约96%。实验结果满足硅橡胶的热物改性需求，扩大了软模成型工艺热膨胀硅橡胶的应用范围。
以Cu片为基体，在氯化胆碱-乙二醇深共熔体系中电沉积制备Ni-Mo合金镀层，借助EIS，SEM，EDS和XRD等手段分析Ni-Mo合金镀层沉积动力学，探讨极化电位对Ni-Mo合金镀层电催化析氢性能的影响规律。结果表明：随着极化电位的增加，Ni-Mo合金镀层经历从纳米Ni，Ni+MoO2（MoO2Ni4）和Ni4Mo成分演变过程，说明电位驱动是影响Ni-Mo合金镀层成分变化的重要原因。当极化电位为-1.4 V vs Ag时，Ni-Mo-1.4合金镀层具有优良的析氢催化活性和催化稳定性，其在10 mA·cm-2电流密度下的析氢过电位仅为51 mV，Tafel斜率为48.7 mV·dec-1，循环催化1000周次后在100 mA·cm-2电流密度下的析氢过电位下降较小（Δη100=11 mV）。
为了更好地理解离子刻蚀纯铜表面的形貌及形成机理，采用氩离子注入的方式对多晶纯铜进行刻蚀。通过改变功率参数和原始表面粗糙度的方式探究不同条件下多晶纯铜表面形貌随刻蚀时间变化的规律。采用扫描电子显微镜和白光干涉仪对刻蚀后多晶纯铜的晶粒取向、表面形貌和表面粗糙度进行表征与测试。利用电子背散射衍射技术和白光干涉仪两种技术揭示晶粒取向与刻蚀速率的关系。结果表明：功率参数和原始表面粗糙度均能对形貌变化产生影响，且刻蚀速率的差异是导致形貌变化的主要原因；不同晶面的刻蚀程度是各向异性的，其中{100}取向晶粒的刻蚀速率比{111}和{110}取向晶粒的刻蚀速率更高；刻蚀后表面粗糙度的演变经历两个阶段：快速增加到逐渐稳定。
为改善活性炭电极材料的电化学性能，采用HF溶液对活性炭进行酸洗改性处理，利用HF溶液与硅盐的溶解反应，在HF溶解硅盐改变活性炭孔径结构特性的同时，将活性炭表面有较强疏水性含Si—O键和Si—H键的表面官能团去除，使活性炭电极材料拥有更大的比表面积和更强的润湿性，从而使得电容器产生更大的双电层电容。结果表明：在使用HF溶液对活性炭进行酸洗改性处理后，活性炭中的硅盐基本被去除，增强了孔道的连通性，增加了孔结构的数量，活性炭电极材料比表面积达到2983 m2/g，相比未酸洗改性的活性炭，酸洗改性后活性炭比表面积增加了31.23%，并且改善了活性炭表面官能团，当电流密度为0.1 A/g时，电容器比电容达到338 F/g，即使在10 A/g的电流密度下，电容器仍旧保持302 F/g的高比电容，且表现出良好的循环稳定性。
采用MTS热机械疲劳液压伺服试验机研究不同机械应变幅（0.7%，0.9%，1.1%）下SDHC（4Cr5Mo2VCo）热作模具钢的热机械疲劳行为，借助扫描电镜、透射电镜等微观检测手段探讨材料热机械疲劳过程中的微观组织演变规律。结果表明：SDHC钢热机械疲劳应力-应变滞后回线关于原点呈非对称分布，应变幅值越大，滞回环面积越大，材料受到的损伤越严重；在应力循环响应曲线中，材料受到高应变幅作用时，能量损耗增加，寿命周期变短；应变幅值增加，位错缠结减弱，偏聚的位错逐渐散开，导致位错密度下降；组织中主要存在M23C6，M7C3，M2C和MC型（M=Cr，Mo，V，Fe等）碳化物，应变幅值较小时，碳化物的析出与长大现象更为明显。
