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木质复合材料广泛应用于建筑、装饰、家具、交通等领域，其防火安全广受关注。本文从木质复合材料燃烧特征出发，综述了近10年来木质复合材料的两种防火策略，即火情预警（主动预警）和阻燃处理（被动防御）。木质复合材料本身不具有“智能”特性，其火情预警功能是通过在其表面引入对温度产生响应的功能材料，如热致响应半导体材料、热致变色材料、形状记忆材料等，并将温度信号转化为可接收的信号（电信号、颜色、形变等）传递给外界，实现对火灾的及时预警。而木质复合材料阻燃处理的关键在于限制燃烧过程中固相内部以及气固相之间的热传导和物质传递。此外，进一步概述了金属系（镁/铝氧化物、镁/铝层状双氢氧化物）、硼系、磷氮系、生物基阻燃体系等在胶合板、刨花板和纤维板中阻燃抑烟性能的研究进展，阐明了阻燃体系的构筑机制及协同阻燃机理，并且讨论了其对胶黏剂固化过程和材料力学性能的影响规律。最后指出采用早期预警、中后期阻燃的方式，可显著提升木质复合材料的阻燃防火性能。
木质重组材料是一种新型的高性能木质复合材料，在定向重组过程中，木、竹材在湿-热-力和树脂聚合反应作用下发生了一系列复杂的物理和化学变化，木、竹材原有构造特征发生了显著变化，形成了木质重组材料全新的多维构造，这种新构造特征的形成使得重组材料的物理力学性能与木材、竹材等原材料性能相比有了显著改善，并且重组过程中可通过添加不同添加剂赋予木质重组材料阻燃、防腐、防霉、耐候、防虫等新功能，克服了人工速生林木材材质软、强度低、材质不均、易开裂等缺陷，解决了竹材径级小、易劈裂、材质不均等问题，可用于替代优质木材、钢铁、水泥、塑料等建筑材料，具有广泛的应用前景，是实现人工林木材和竹材高效利用的有效途径之一。本文对木、竹材在重组过程中宏观、微观等构造演变，木质重组材料多尺度构造、多层次胶合界面等多维结构形成机制以及多维结构对木质重组材料物理力学性能影响进行了综合评述，提出了木质重组材料细胞选择性增强的观点，归纳了木质重组材料亟待解决的科学问题，建议加强在细胞和分子水平层面，对木质重组材料的理论基础、制造基础和应用基础等进行研究，构建木质重组材料理论体系，从而为人工速生林木材资源高效利用这一国家重大战略需求提供基础理论和技术支撑。
随着全球环保意识的提高和国家碳达峰战略的提出，利用可再生生物基资源制备阻燃高分子材料受到广泛关注。腰果酚来源广泛、价格低廉，具有多个高活性反应基团，有望用于商业化制备阻燃高分子材料。本文综述了用于改性聚氯乙烯、不饱和聚酯和环氧树脂的腰果酚基阻燃添加剂的制备方法，同时对比分析了其性能。总结归纳了阻燃腰果酚基环氧树脂、阻燃腰果酚基苯并噁嗪、阻燃腰果酚基紫外光固化涂层、阻燃腰果酚基聚氨酯泡沫和阻燃腰果酚基酚醛泡沫的最新研究进展。指出制备综合性能优异的多功能阻燃腰果酚基高分子材料是未来研究的重点方向。
单一脂肪酸的相变温度普遍较高且易泄漏，不能满足其作为相变材料对夏季建筑空调能耗调节的需求。本工作基于真实溶剂类导体屏蔽模型（conductor-like screening model for real solvents，COSMO-RS），采用COSMOthermX软件对7种中链脂肪酸和10种长链脂肪酸两两组合的136种二元低共熔脂肪酸进行设计计算，筛选预测其共熔温度与摩尔比。进而将最优组合作为芯材，三聚氰胺-尿素-甲醛树脂（MUF）为壁材，通过原位聚合法制备相变微胶囊，系统地探讨不同工艺条件（芯壁比、反应温度、反应时间和反应转速等）对该微胶囊热物理性能的影响。结果表明：COSMO-RS模型可以直观地判断材料氢键供体（hydrogen bond donor，HBD）与受体（hydrogen bond acceptor，HBA）之间的关系，最优组合月桂酸（lauric acid，LA）与肉豆蔻酸（myristic acid，MA）摩尔比为0.66∶0.34的LA-MA（LM）理论共熔温度（33.25 ℃）与实验结果（33.1 ℃）相似度达98.08%；在芯壁比2∶1、反应时间3 h、反应温度80 ℃、搅拌转速200 r/min的条件下，MUF对芯材LM的包覆效率为61.37%，较好地解决了泄漏问题，对降低建筑空调制冷能耗具有潜在的应用价值。
太阳能驱动界面蒸发（solar-driven interfacial evaporation， SDIE）能够利用太阳能将液态水高效转换为蒸汽，为发展生态友好和具有成本效益的淡水生产技术提供基础。其中光热材料是实现能量转换的关键平台，产生的热量可以直接用来加热蒸发。近年来，人们在提高太阳能水蒸发效率方面做了大量的工作，许多创新光热材料被用于实现可控和高效的太阳能-热能转换，以应对从微观尺度到分子水平的能源-水关系挑战。在此基础上，以碳基光热材料为基础，综述了SDIE技术中最新研究进展，重点介绍了石墨烯、碳纳米管、天然植物碳材料以及碳基复合材料等目前应用较为广泛的光热材料在SDIE领域的设计、合成和应用概况，并总结了蒸发水收集速率相关的研究成果，以期为设计低成本、高效光吸收、化学稳定、可重复使用和宽谱吸收的SDIE装置，实现离网脱盐提供参考；最后，对未来碳基材料在SDIE结合人工智能、发电、灭菌及全天候运行等领域的发展前景进行了展望，以期实现环保高效、多用途的水处理净化技术。
纳米碳材料因具有比表面积大、孔结构复杂、表面官能团丰富等结构特点，在水中污染物治理上应用广泛。本文总结了纳米碳材料的碳源和制备方法，分析了碳材料纳米结构调控的原理和影响因素，综述了纳米碳吸附水中有毒污染物的研究成果，并提出了未来纳米碳材料工业化应用需要突破的瓶颈问题。水热法、热解法和化学气相沉积是目前常用的纳米碳制备方法，糖类、石油化工产品以及生物质等传统碳源通过制备温度、活化剂等参数的调控均可获得纳米结构碳。开发的碳纳米管、碳纳米球和纳米孔碳等可与污染物更好的接触，因此对酚类、苯类、染料类、抗生素以及重金属离子等有毒污染物有明显的吸附优势。为了实现纳米碳吸附材料的广泛应用，未来还需要在纳米碳绿色高效制备工艺的研发、碳结构形成演变规律的探索、纳米碳宏观使用方案的设计以及纳米碳基复合材料开发等方面开展进一步的研究工作。
通过在合金中引入微量硼元素，采用真空电弧熔炼炉制备Cu-12Al-4Ni-1Mn-xB（x=0%，0.1%，0.2%，0.3%，质量分数，下同）形状记忆合金，研究硼的添加对合金微观结构、物相转变和力学性能的影响。结果表明：硼的引入可显著细化晶粒，晶粒尺寸从数百微米下降至（11±3.45） μm。硼元素添加后，物相转变温度向高温侧移动，表明相变过程需要更高的热激活能。当硼含量为0.2%时，合金显微硬度得到提升，由未添加硼元素的（301.7±2.6）HV提高至（334.3±3.4）HV，这应与晶粒细化和硬脆相硼化物的析出有关。合金拉伸断裂强度和断后伸长率得到极大提升，当硼含量为0.2%时，断裂强度由（320±2.6） MPa提高至（788±17） MPa，伸长率由（1.44±0.05）%提高至（3.74±0.12）%，固溶退火后，二者进一步提升至（856±10.7） MPa和（5.78±0.16）%。分析表明，细晶强化、硼化物颗粒的沉淀强化以及固溶强化是力学性能提升的主要机制，合金断裂模式由脆性断裂转变为韧性断裂。
借助光学显微镜（OM），X射线衍射仪（XRD），场发射扫描电镜（SEM-EDS）和透射电镜（TEM）研究Cr对Al-Cu-Mg-Ag合金铸态组织和双级均匀化后弥散相分布、尺寸和数量密度的影响，并采用高通量等温压缩实验研究不同等效应变下Cr对Al-Cu-Mg-Ag合金动态再结晶行为的影响。结果表明：均匀化阶段除析出棒状T-Al20Cu2Mn3弥散相外，还出现平均直径和数量密度分别为67.4 nm和4.7 μm-2的球状Al7（Cr， Mn）弥散相，Cr与Mn相反的平衡分配系数（K Mn<1 vs K Cr>1）将无弥散相析出面积分数从29.5%降至13.8%，棒状的T-Al20Cu2Mn3弥散相平均长度从275.4 nm减小至147.3 nm，数量密度从3.5 μm-2增至10.4 μm-2。EBSD和拉伸实验结果表明，Al7（Cr， Mn）弥散相对位错运动阻碍作用减少热压缩过程中小角度晶界向大角度晶界的转变，抑制动态再结晶。Cr的添加提高Al-Cu-Mg-Ag合金不同温度下的力学性能，在25，250，300 ℃下Al7（Cr，Mn）弥散相对合金屈服强度的贡献值分别为21.9，16.2 MPa和15.3 MPa。
以聚碳硅烷（PCS）为前驱体，采用粉末冶金无压烧结制备原位自生颗粒增强的TC4复合材料。通过Gleeble-3500热模拟试验机对TC4-1PCS（PCS的质量分数为1%）复合材料进行850~1100 ℃，0.001~1 s-1的模拟热压缩实验，分析不同参数下复合材料的应力-应变曲线。采用OM，SEM和EBSD等手段分析变形参数对增强相颗粒、基体组织和致密化的影响。结果表明：热变形前TC4-1PCS复合材料存在较多残余孔隙，TiC增强相颗粒尺寸约为5~10 μm。TC4-1PCS基体的β转变温度（T β）介于1000~1050 ℃之间，在T β以上进行变形时，TC4-1PCS基体全部为片层状淬火马氏体，而在T β以下变形后基体为双态组织。变形温度决定复合材料的致密度和组织类型，应变速率影响基体相尺寸和残余孔隙率。变形温度的提升和应变速率的降低可以促进TC4-1PCS复合材料的致密化，应变速率的提高对细化组织效果明显。在1050 ℃，0.1 s-1下变形可以较大程度实现TC4-1PCS复合材料组织细化和致密化。
利用SLM成形制备SiC/AlSi10Mg复合材料，采用XRD，SEM，EDS，EBSD，电化学方法和摩擦磨损实验分析其物相特征、微观组织和耐蚀、耐磨性能，并与SLM成形AlSi10Mg合金进行对比。结果表明：在3.5%（质量分数）NaCl溶液中，SLM成形SiC/AlSi10Mg试样的腐蚀电流密度（2.0827 μA/cm2）小于SLM成形AlSi10Mg试样的腐蚀电流密度（3.389 μA/cm2），同时SLM成形SiC/AlSi10Mg试样表面钝化膜的厚度（7.1 nm）大于AlSi10Mg试样表面钝化膜的厚度（1.9 nm），说明SLM成形SiC/AlSi10Mg试样耐蚀性能更优。究其原因为，SiC加入后引起晶粒细化、大角度晶界比例增多及铝基体连续性破坏，进而导致腐蚀速率减缓，耐蚀性能增强。此外，与SLM成形AlSi10Mg合金的硬度（103.58±7.41）HV0.2相比，SLM成形SiC/AlSi10Mg复合材料的硬度（207.68±16.02）HV0.2大约是前者的2倍，硬度明显提高，耐磨性能增强；SLM成形AlSi10Mg和SiC/AlSi10Mg的磨损机制均以磨料磨损和氧化磨损为主。
针对2种富锆α型钛合金（Ti60Zr40）97Al3（质量分数/%，下同）和 （Ti50Zr50）97Al3，利用光学显微镜（OM）、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及室温拉伸等实验手段，分析研究了不同热处理工艺下2种合金的组织和性能。结果表明，经850 ℃/40 min退火后，合金为α网篮组织，并在α相间留有少量网状β相；经850 ℃/40 min水冷淬火，形成细针状α'马氏体；经850 ℃/40 min淬火+600 ℃/4 h时效后，在淬火中形成的细小针状α'马氏体转变成α相，然而马氏体转变不完全，形成α+α'remain组织。T40Z3A合金的拉伸屈服强度可达1100 MPa，并具有7%良好的伸长率；T50Z3A合金虽然具有更高的强度，但其塑性较差。分析表明，由于更高的Zr含量，T50Z3A合金在退火后具有更多的网状β相、淬火时效后具有更多残留α'马氏体相，导致其抗拉强度较高、塑性较差。
航空发动机材料的高低周复合疲劳P-S-N曲线是评估转子部件寿命的重要依据。然而，P-S-N曲线的确定对实验时间和材料成本均有较高的要求。基于物理信息机器学习方法，提出了基于小样本量的高低周复合疲劳P-S-N曲线的优化处理方法。该方法将等效寿命原理及寿命分布一致性判据通过损失函数引入极限学习机（ELM）模型，并考虑了上层输入变量和下层ELM模型参数的双层优化策略。随后通过应用疲劳实验数据，对比分析该方法与数据驱动机器学习方法以及传统P-S-N曲线拟合方法进行。结果表明：该方法不仅有效地解决了拟合过程中应力水平与高低周复合疲劳寿命标准差不呈线性关系的问题，且拟合得到的概率疲劳寿命分布与母体真值更为接近，具有较高的准确性。
采用缝合结构与针刺结构碳纤维预制体，经化学气相渗透法（CVI）和反应熔渗法（RMI）制备出C/C-SiC复合材料，系统研究了两种结构预制体制得的C/C多孔体微观结构、孔隙特征及C/C-SiC复合材料微观结构和弯曲性能。结果表明：缝合结构C/C多孔体孔径呈双峰分布，孔隙多为纤维束间孔，针刺结构C/C多孔体孔径呈单峰分布，由于网胎的加入使得部分纤维束间孔转变为连通的小孔隙网络，经过模拟后者Z向绝对渗透率略大于前者，有利于后者后续RMI致密化过程（高密度，低开孔率，低残余金属）；缝合结构C/C-SiC复合材料平均弯曲强度高于针刺结构C/C-SiC复合材料，二者都呈现“假塑性”断裂方式；针刺结构C/C-SiC复合材料密度更高，残余Si含量更低，但其纤维体积含量较低，长直纤维的完整性较差，使得复合材料承载性能较低。
石墨烯的高导热性在电子系统热管理领域显示出巨大潜力。采用聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）修饰球形Al2O3，使Al2O3表面带正电，与带负电的氧化石墨烯，通过静电力组装结合后，经过高温热还原得到rGO@Al2O3杂化填料，将杂化填料填充到硅橡胶的双组分中，进一步制备了rGO@Al2O3增强的导热硅凝胶。采用AFM，SEM，Raman和XRD等对制备过程中材料的形貌和结构进行表征，并对导热硅凝胶的导热性能和力学性能进行了测试分析。质量分数为2% GO制备的rGO@Al2O3，其填充导热硅凝胶的导热系数为0.817 W/（m·K），对比填充纯Al2O3的导热硅凝胶，在导热性能上有很大提升。
在碱性环境下电解水制氢过程中，FeNi基复合材料是一类最有前途替代传统贵重金属的催化剂。以Ni（CH3COO）2和FeSO4为金属离子原料，控制Ni2+∶Fe2+的摩尔比为3∶1和金属离子（Fe2++Ni2+）总浓度为0.6 mol/L。以PVA为胶体剂，采用静电纺丝与气氛热处理技术制备前驱体纤维，再经1000 ℃气氛热处理，通过Ni，Fe，S元素的原位反应，成功制备了珠链状的FeNi3/Ni3- x S2/C混晶复合纳米材料。结果表明，纳米珠链的直径约为200 nm，链珠的表面均呈蓬松状，Fe，Ni，S和C元素均匀分布于纳米珠链基体中。电化学分析表明，由1000 ℃气氛热处理制备的FeNi3/Ni3- x S2/C混晶复合催化剂，在1 mol/L的KOH水溶液中表现出优异的析氧（OER）性能，在10 mA·cm-2时，表现出278.59 mV的过电位。
到目前为止，研发与铂材料效率相当甚至更好的电催化析氢体系仍然是一项艰巨的任务。本研究证明了铂沉积在涂覆有钛黏附层的柔性衬底的纳米孔金电极（Pt/Au-NHs/Ti/K）在光照下具有优异的电化学水分解析氢能力。在光照下Pt/Au-NHs/Ti/K产生的局域表面等离子体效应使得材料电催化析氢活性增高，测试结果表明其电催化析氢性能与商业Pt电极的析氢活性相当。机理研究表明，等离子体激发的Au-NHs结构是热电子的有效来源，底层Ti基黏附层可有效促进热电子与空穴分离。在整个系统中，热效应可以忽略不计，激光照射时电流密度的突然变化证明了电荷载流子的快速产生和注入。结果表明，Pt/Au-NHs/Ti/K电极在恒定电流密度为10 mA·cm-2时测试28 h仍具有良好稳定性。
为了实现太阳能光催化和光电催化降解污染物实用化，需要研发高效、稳定、易分离的催化剂。采用溶胶-凝胶法和水热法制备了Fe3O4@SiO2@介孔TiO2（FST）复合光电催化剂。通过表征分析证实了纳米FST成功合成，Fe3O4，SiO2和TiO2纳米颗粒层层包裹，具有独特的核壳结构。在外加磁场的作用下，FST催化剂可以很容易地从悬浮液中分离出来。FST的表面光电流响应和阻抗测试结果显示其活性显著增强。利用制备的FST对其他有机污染物在可见光下的光电催化降解进行了研究，对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、阿莫西林光电催化90 min，降解率分别为98%，95%，92%，90%。主要活性物种捕获实验表明，FST通过光电耦合作用产生大量h+和·OH从而使污染物降解为CO2，H2O和无机离子。
以三聚氰胺和3-氨基-1，2，4-三唑为原料，通过直接热聚合法制备1D/2D g-C3N5/g-C3N4异质结光催化材料。通过XRD，XPS，SEM等表征手段对光催化材料的晶型、化学组成、形貌以及光电化学性质等进行表征。以甲基橙（MO）为目标污染物，500 W氙灯作为可见光光源，研究1D/2D g-C3N5/g-C3N4异质结光催化材料的光催化活性，同时通过活性物质捕捉实验和电子顺磁共振波谱（electron spin resonance，ESR）表征研究体系的活性物质。结果表明：一维g-C3N5纳米棒和二维g-C3N4纳米片的无序堆叠增加了活性位点的数量，g-C3N5与g-C3N4之间Z型异质结的形成，提高其对可见光的吸收强度和光谱范围，抑制了光电子-空穴的复合，g-C3N5与g-C3N4相似的π-π*共轭体系的相互叠加降低了电荷转移的传质阻力，提高了其光催化活性。可见光照射30 min，20 mg的1D/2D g-C3N5/g-C3N4光催化材料对50 mL 浓度为10 mg/L的MO溶液几乎降解完全，反应的表观速率常数为0.14836 min-1，循环使用5次后，1D/2D g-C3N5/g-C3N4光催化材料对MO的光催化降解率为92.2%，这说明其具有良好的稳定性。活性物质捕捉实验和ESR表征表明：1D/2D g-C3N5/g-C3N4光催化材料光催化降解MO体系的主要活性物质是•O 和h+，且MO的光催化降解反应是一个复杂的断键和氧化过程。
为获得符合光谱选择性辐射红外隐身需求的颗粒，利用Mie散射理论和有限元仿真分别对Ag/Ge核壳结构的红外光学特性进行计算。研究了不同Ag内核和Ge外壳尺寸组合下颗粒消光效率峰值随波长的变化。在6.5 μm等值线上等间隔的选取不同尺寸组合，通过对比消光效率曲线确定了0.3/0.848 μm的核壳结构为主要研究对象。不同计算方法获得的消光效率曲线形状十分近似，消光峰均位于6.5 μm处，消光效率峰值分别为16.6和16.1，验证了计算结果的可靠性。对比颗粒在不同波长入射场下的三维远场辐射及电磁功率损耗情况，发现其在6.5 μm处具有更强的辐射强度和功率损耗密度，说明此时颗粒与入射场能够发生强烈的共振作用，可用于该波段红外辐射的选择性吸收。
为满足移动通信系统对多频段、小型化天线的设计需求，结合超材料的结构优势，基于折纸技术设计了一种二维/三维可调双波段纸基超材料天线。为了说明纸基天线易加工、低成本、易携带等特点，分别将导电银浆涂覆在不同纸基材料上制备了天线实物样机。仿真和测试结果表明，在二维和三维状态下，天线分别工作在2.45 GHz和1.40 GHz频率处，且通过调节内环折叠角度可实现工作频段的调控。此外，分别研究了二维和三维天线的辐射方向图。二维天线的主辐射方向与天线所在平面垂直，而三维天线的主辐射方向受内环折叠角度调控。所设计的纸基超材料天线为实现工作频段可切换的天线设计提供了新思路，在便携式移动终端、多波段通信等领域具有广阔的应用前景。
