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摩擦起电（triboelectrification，TE）是几乎所有材料表面都存在的物理现象，而半导体材料的TE不同于起静电的介电材料。在半导体与半导体或金属的动态接触界面上，机械摩擦导致界面原子间化学键合的不断破坏和重建过程，释放能量量子（也称键合子）来激发半导体界面的非平衡电子-空穴对，被激发的电子-空穴对在p-n结（或肖特基结、半导体异质结）的内建电场的作用下分离，从而在外电路产生直流电，该现象被称为摩擦伏特效应。此过程类似于光伏效应，不同之处在于能量的来源。在摩擦伏特效应中，电子-空穴对是由界面处原子瞬时跃迁释放的能量或界面处形成新键时释放的能量来激发，而光伏效应则是由光能激发。本文综述了基于摩擦伏特效应的直流发电机的研究进展，包括机理研究、材料与器件设计、表面改性增强策略等多个方面，并讨论了摩擦伏特器件在可穿戴设备领域作为柔性直流电源的设计开发、性能优化以及未来潜在应用场景。
目前智能可穿戴设备大多为智能手表、手环等，具有刚性大、舒适性差和需要频繁充电的问题，难以满足人体工效学和服装舒适性的要求，无法长久穿戴实现全天候的监测。基于纺织品的摩擦纳米发电机（textile triboelectric nanogenerator， T-TENG）可集成到鞋服中作为柔性电源和自供电传感器使用，是一种理想的人体主动健康监测和执行的可穿戴器件。然而，目前报道的柔性可穿戴织物基器件大多需要经过封装处理后再集成到服装上，造成服装透气性下降。此外，目前的研究大多数处于实验室阶段，没有充分考虑T-TENG在实际使用过程中耐久性、灵敏性和稳定性等性能。本文综述了T-TENG的基本工作模式、材料选择、制造方法、集成鞋服的方式及应用场景，重点讨论了纳米纤维膜和纺织复合材料的T-TENG、纤维/纱线基T-TENG和织物基T-TENG的制备方法，提出了未来舒适型T-TENG的研发与在服饰上的集成新策略，包括T-TENG的规模化制备、T-TENG与传统服饰的一体化集成、T-TENG的监测精度与舒适性的兼容以及T-TENG的耐用性和稳定性。
可穿戴传感器在运动、医学、康复等多个领域的应用极大地方便了对人体运动指标信号的捕捉和监测，有效避免了运动损伤，降低了就医频率甚至挽救了许多生命。随着可穿戴传感器的应用和普及，与之适配的柔性能源供应系统成为其发展的关键。近年来研究者们基于不同的能量释放方式，研究和设计了多种柔性能源供应系统，其中柔性锌离子电池以其高能量密度、高弹性模量、高循环稳定性和高安全性在众多供能体系中脱颖而出，成为可穿戴传感器最具潜力的柔性能源供应系统之一。本文综述了柔性锌离子电池近年来在可穿戴传感器方面的研究进展，主要介绍和总结了电池各组件（集流体、电极（正极、负极）、隔膜、电解质、封装）的材料类型、特点以及与可穿戴传感器集成的应用情况，最后讨论了柔性锌离子电池目前面临的问题和挑战。
可穿戴材料与器件正朝着柔性、轻薄、无感、智能化和可长期佩戴等方向发展，以满足人体生理心理等个性化需求。这一趋势为运动健康监测领域带来了革新，并得到了学术界和工业界的广泛关注。然而，在满足人体个性化发展需求的同时，可穿戴柔性材料与器件本身也面临着机械鲁棒性、信号稳定性、软硬接口连接和生物相容性等性能方面的挑战。因此，本文旨在从实际运动健康监测需求的角度出发，讨论构建可穿戴柔性材料与器件的材料、结构和制备工艺。同时，深入探讨了其在机械、电气和生物性能等方面所面临的主要挑战因素及其解决路径。最后，预测了未来可穿戴柔性电子材料与器件的发展方向，包括全柔性集成、机械鲁棒性的增强、信号解耦与识别的高精度化、监测的稳定性与灵敏度、快速响应性、超薄无感设计、多模态信号处理以及智能化自适应反馈等。
电子皮肤作为具有模仿人类皮肤感知功能的新型的柔性可穿戴传感器，具有轻薄、柔软、灵活等特点，可将外界刺激转化为不同的输出信号，近年来在健康监测、人机交互等领域展现出巨大的应用潜力。本文从构建电子皮肤的智能材料角度出发，对电子皮肤常用基体和导电填料及其几何结构构建等方面进行了综述，并基于电子皮肤应用所需面对的复杂环境对其生物相容性、黏附性、自修复性、自供电性等应用性能需求进行讨论，进而指出电子皮肤在研究过程中仍然存在对人体皮肤的综合感知性能差、制备工艺复杂且昂贵、感知刺激信号存在滞后性等问题，通过材料和结构优化提升电子皮肤基础性能，从而构建优异性能、多功能化、多种外界刺激同步检测成为电子皮肤发展趋势，并且在医疗诊断、软体机器人、智能假肢和人机交互等领域表现出极大的潜力。
可穿戴设备具有良好的便携性和隐蔽性，可在人体穿戴后实现预设功能。药物递送指将药物通过合适载体或技术以一定方式和规律运输到患者体内产生治疗作用，可提高药物的稳定性与生物利用度。将可穿戴设备与药物递送相结合，可实现根据患者疾病信号或人为指令的释药，以及对患者体内药物浓度的监控，取代对医生和医院的依赖，获得最佳疾病治疗时机和治疗效果。可穿戴药物递送系统可直接佩戴在体表，具有无创和自行给药的特点。微针皮肤贴片、伤口愈合贴片、智能隐形眼镜等是最常见的可穿戴药物递送系统。本文对近5年可穿戴设备在治疗糖尿病、伤口愈合、眼部疾病和癌症等疾病和药物递送中的最新研究进展进行了综述，对可穿戴药物递送系统发展面临的问题和挑战进行了简单总结，并对其发展方向进行了展望。
壳聚糖水凝胶具有优异的可降解性和生物相容性，已成为构筑柔性应变传感器的重要材料。基于壳聚糖导电水凝胶的柔性应变传感器具有超强的环境适应力，广泛应用于健康监测、植入式设备等生物医学领域中。本文综述了壳聚糖导电水凝胶的制备方法和导电机制，总结了壳聚糖导电水凝胶在耐低温型、自修复型及自黏型的功能性柔性应变传感器中的应用现状，最后指出制备工艺的优化、新材料的应用、人工智能化是壳聚糖导电水凝胶柔性应变传感器未来的重点研究方向，旨在为柔性应变传感器多功能应用的进一步发展提供理论基础和实践指导。
柔性压力传感器可以附着在人体皮肤感知外界压力信号，且具有传感范围广、响应时间短、灵敏度和耐久性高等特点，因此被广泛应用于电子皮肤和人机交互等领域。柔性压力传感器通常由柔性基底、活性材料、导电电极组成。其中，一种或多种活性材料通过与柔性基底复合形成传感材料，其受外界刺激产生的变形会引起阻值等变化，进而实现传感功能。此外，通过引入微结构可增加传感材料的可压缩性以及对微小压力的敏感度，提升传感性能。本文围绕薄膜和织物两类基底，综述了在其中掺杂碳基、金属基与黑磷基等活性材料的柔性压力传感器的研究，重点论述了不同传感器的制备方法、机电性能与应用场景，总结了各类传感器的优缺点。在此基础上，对未来智能可穿戴柔性压力传感器如何实现宽范围压力检测、商业化以及制作流程无毒化与长时期生物相容性实验等方面的研究做出了展望。
随着我国制造业的快速发展与难加工材料的接连涌现，迫切需要切削技术不断更新迭代，而切削刀具的发展成为提升加工效率的关键因素。近年来，涂层技术成为提高刀具切削性能的有效途径，特别是TiAlN涂层凭借良好的耐磨性与稳定性，被广泛应用于切削刀具。然而，传统TiAlN涂层刀具难以承担热力化多重耦合的苛刻工况。如何通过元素掺杂，形成固溶强化与细晶强化，便捷、高效地提升TiAlN涂层刀具的切削性能，成为该领域的研究热点。针对此问题，本文概述了TiAlN涂层的作用机理与制备方法，分析了不同工艺所获涂层的微观形貌与物相结构，阐述了高温工况TiAlN涂层由于氧化与相变导致的使用局限性，着重综述了掺杂Si，C，Cr，B与V元素对TiAlN涂层微观结构、硬度、耐磨性、抗氧化性与刀具使用寿命的影响，最后对TiAlN涂层刀具的未来发展进行了总结。
采用旋转摩擦挤压 （rotational friction extrusion，RFE）工艺对不同时效态6061铝合金进行加工，研究RFE对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：RFE能够破碎6061铝合金中的难熔AlFeMnSi相，导致合金中的AlFeMnSi相细小且分布均匀。预析出粗大Mg2Si相在RFE加工过程中摩擦热和变形作用下，回溶后重新析出，致使预析出粗大Mg2Si相对材料动态再结晶中的粒子激发形核（particle stimulated nucleation，PSN）机制无影响，RFE加工后的晶粒尺寸变化较小。RFE使淬火态6061铝合金强度下降，但长时间时效态6061铝合金经RFE加工后强度得到提升。然而，RFE加工的材料内部存在孔洞，合金断后伸长率降低。
利用OM，SEM，EBSD和电液伺服疲劳试验机等研究不同塑性变形方式的Ti-10Mo-xFe（x=1，2，3，质量分数/%）合金的低周疲劳性能，分析总应变幅（Δε t/2=0.5%，1.0%和1.5%）和Fe含量对合金力学响应、组织结构和疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明：随着应变幅和Fe含量的增加，合金的低周疲劳性能下降。各合金的循环应力响应行为普遍表现为初始循环硬化，随后趋于循环稳定或轻微的循环软化，直至断裂失效。Ti-10Mo-1Fe合金的塑性变形由｛332｝〈113〉孪生主导，随着Fe含量的增加，合金的塑性变形方式向位错滑移转变。低应变幅下Ti-10Mo-1Fe合金疲劳源区孪晶数量较少，沿裂纹扩展方向孪晶数量逐渐增加；高应变幅下近断口区域出现大量孪晶。Ti-10Mo-1Fe合金中孪晶的大量产生及交割将晶粒内部分割成网状组织，从而起到细化晶粒的作用，有效释放应力集中并延缓疲劳裂纹的萌生。同时微裂纹扩展至孪晶界附近时发生裂纹偏折，合金中大量的孪晶界有效延长疲劳裂纹扩展路径。
采用超声纳米晶体表面改性（ultrasonic nanocrystal surface modification， UNSM）技术对304不锈钢进行表面强化处理，研究UNSM对不锈钢微观组织和力学性能的影响。通过透射电子显微镜（TEM），电子背散射衍射（EBSD）等表征方法，分析处理前后304不锈钢的微观组织演变和塑性变形机制。利用白光干涉仪和显微硬度仪等手段，研究UNSM对材料表面粗糙度、显微硬度及残余应力的影响。结果表明：经UNSM处理后，304不锈钢表面发生严重塑性变形，导致位错密度增加，晶粒明显细化，并在近表面产生纳米细晶，形成约300 μm深的硬化层。形变诱导奥氏体向马氏体转变，在表面引入约900 MPa的残余压应力，材料显微硬度从基材的238HV提高至511HV，表面完整性得到显著改善。
为了提高磺化聚醚醚酮/离子液体（SPEEK/IL）膜的质子电导率，降低膜中IL的流失率，采用溶液浇铸法制备了双金属Cd@Co-MOF-74/磷酸基-4-苯基咪唑离子液体（［IM2］［H2PO4］）/SPEEK三元复合膜。结果表明，由于离子液体中的咪唑环与MOF中的—OH或羧酸基团之间形成氢键，咪唑分子被锚定在MOF的孔壁上。在120 ℃、Cd@Co-MOF-74掺杂的质量分数为1.5%时，三元复合膜的质子电导率最高，达到26.93 mS·cm-1。不同含量的双金属MOF/IL/SPEEK三元复合膜中IL流失率在20%~25%之间。在SPEEK/IL膜中掺杂双金属MOF在保证SPEEK膜有较高质子电导率的同时，降低了SPEEK/IL复合膜的溶胀率，进而增加了SPEEK/IL复合膜的使用寿命。
为提高Ti2AlNb合金作为航空发动机部件在海洋环境下服役的可靠性，研究名义成分为Ti-22Al-23Nb-1Mo-1Zr（原子分数/%）的Ti2AlNb合金在550，650，750 ℃时涂盐Na2SO4/NaCl（95/5，质量比）的热腐蚀行为，绘制不同温度下合金的腐蚀增重曲线，通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）对热盐腐蚀后合金的表面形貌、截面结构以及腐蚀产物进行观察分析。结果表明：550 ℃时合金腐蚀速率较低，表面氧化层平直、致密且完整，表现出优异的抗热盐腐蚀能力；650 ℃时合金腐蚀增重曲线符合抛物线规律，氧化层表面发生小范围的剥落，内部出现裂缝且有轻微的分层现象，合金整体上表现出良好的抗热盐腐蚀能力；750 ℃时合金腐蚀过程中出现明显减重，氧化层表面严重开裂剥落，内部出现明显的层状结构，由两种腐蚀产物层交替叠加：其中主要腐蚀产物层以TiO2为主并含有NbAlO4等多种腐蚀产物，另一层以NaNbO3为主，合金的抗热盐腐蚀能力严重下降。
采用等温热压缩实验和电子背散射衍射分析技术，研究了Al-11.1Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.05Sc合金在应变速率10-3 s-1，变形温度653~733 K条件下的热流变及动态再结晶行为，建立动态再结晶临界应力、临界应变、相对含量、晶粒平均尺寸的拟合方程。结果表明：相关特征参数的拟合方程可以较好地描述含钪铝合金在实验条件范围内的动态再结晶行为。变形温度的升高会增加晶粒内部的取向差，减弱晶粒沿法向的择优取向，有助于动态再结晶的发生。动态回复是含钪铝合金的主要软化机制。随着温度的变化，铝合金微观组织存在不连续动态、连续动态及几何动态三种再结晶机制。
采用等离子烧结技术（spark plasma sintering，SPS）制备了不同质量分数TiC颗粒增强的铜基复合材料，研究了不同烧结温度和TiC含量的铜基复合材料的微观结构，考察了TiC含量对铜基复合材料电导率、纳米力学性能、显微硬度、拉伸性能和摩擦学行为的影响。结果表明：850 ℃烧结得到的TiC/Cu复合材料组织致密，增强体和基质相结合良好。一方面，随着TiC含量的升高，TiC/Cu复合材料中的铜基质相的晶粒不断得到细化，晶界密度升高，导致复合材料的硬度和屈服强度升高。另一方面，TiC含量的增加逐渐导致增强体和基质相的结合界面出现孔隙和裂纹，并成为应力集中和裂纹形成的首选位置，造成复合材料电导率、抗拉强度和伸长率的下降。TiC质量分数为5%~15%时，复合材料的抗拉强度、弹性模量和屈服强度较高，硬度适当，综合力学性能较好。当TiC质量分数超过20%时，TiC/Cu复合材料的屈服强度大幅降低，复合材料断裂机制由韧性断裂转为脆性断裂。TiC增强体显著改善了铜基复合材料的摩擦学性能，摩擦过程中复合材料摩擦因数和磨损量随载荷增大呈线性增加，并随TiC含量的升高呈下降趋势。在TiC质量分数为20%时，复合材料具有最高的耐磨性和最低的摩擦因数，其磨损机制以磨粒磨损为主，且伴随轻微黏着磨损和氧化磨损。
采用机械合金化（mechanical alloying， MA）结合热等离子体球化处理（thermal plasma spheroidization，TPS）两步法，制备纳米TiCp/GH3536复合粉末。采用霍尔流速计、斯科特容量计、XRD、粒度粒形仪、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等分析测试手段，研究球化处理前后复合粉末的流动性、松装密度、粒度分布、球形度及微观组织形貌。结果表明：第一步MA-5 h处理得到的预制粉末为基体GH3536表面非均匀附着纳米TiC颗粒的不规则形状粉末；相比原始GH3536粉末，预制粉末内部等轴晶数量增多，晶粒得到细化，但流动性和松装密度均降低。第二步TPS处理得到的纳米TiCp/GH3536复合粉末为球形，原始不规则纳米TiC颗粒被球化，同时均匀分布于GH3536基体内部；去除平均粒度183.27 nm的亚微米颗粒后，复合粉末的流动性、松装密度和球形度得到进一步改善。亚微米颗粒的TEM结果显示，纳米级GH3536微球上均匀包覆着一层TiC，类似核壳结构，且粉末中出现球状TiC颗粒。两步法制备的纳米TiCp/GH3536复合粉末，平均球形度达0.965，平均粒径为33.65 μm，流动性为17.1 s/50 g，松装密度为4.184 g/cm3。
聚丙烯腈预氧纤维（PANOF）作为一种低成本、高性能阻燃纤维，在航空航天用热防护材料中极具应用前景。选用丙酮和硅烷偶联剂KH570依次对市售PANOF进行除油纯化和表面改性，得到了预处理PANOF（t-PANOF）。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X光电子能谱（XPS）对预处理前后的PANOF进行了表征，比较了纤维形态结构及其与硅橡胶（SR）界面性能的变化。研究了t-PANOF对SR力学性能和热性能的影响，并考察了在助成瓷剂（CFA）作用下，CFA/t-PANOF/SR三元复合材料的烧蚀响应行为。结果表明：经过预处理，纤维与橡胶的界面黏合水平得到了显著改善，t-PANOF/SR复合材料的拉伸断裂强度也随之提高。但是随t-PANOF含量的增加，复合材料的综合力学性能呈现出先上升后下降的趋势，纤维最佳用量为5~10份。t-PANOF增强骨架的构筑有助于改善SR在高温富氧环境下的维形能力以及CFA/t-PANOF/SR复合材料的烧蚀表现。在2 MW/m2高温氧化气流下，CFA/t-PANOF/SR复合材料表面生成了以纤维骨架为主体结构的抗氧化陶瓷层，对应线烧蚀率和质量烧蚀率仅为0.02 mm/s和0.02 g/s，有望成为新一代空天飞行器的烧蚀防热材料。
针对流道中采用对流混合的充填不平衡新的调控方法，通过数值模拟研究了微尺度聚合物熔体流动因素对流道熔体温度分布调控特性的影响。以“H”型流道作为研究对象，在流道中布局了对流混合装置。采用单因素的实验方法研究熔体温度、对流换热系数、流道系统对熔体充填不平衡的影响。数值模拟结果表明：绝热边界条件时，升高熔体温度伴随着熔体自身黏度的下降，对称点之间的温差减小，改善了充填不平衡，对流换热边界时，升高熔体温度加大了熔体通过壁面散失的热量，对称点之间的温差加大，充填不平衡越明显；对流换热系数越小，熔体与壁面之间的导热效率越低，熔体平均温度较高，增加了对称点之间的温差，加剧了充填不平衡；随着流道系统的减小，微尺度效应减弱，可以降低对称点间的温差，充填不平衡的现象得到了较好的改善。其中对流换热系数对充填不平衡的影响最大，其次是流道系统，最后是熔体温度。
在有限质量约束下实现宽频隐身性能最优，是隐身飞机吸波涂层应用方案设计所追求的目标。本文针对多种吸波涂层的最优化分区应用问题开展研究，建立了一套吸波涂层应用方案的自动优化方法。首先，基于时域有限差分法计算模型在不同频率、方位、极化下的电磁场，对各状态电磁场做归一化和加权计算后得到总电磁场。然后，将总电磁场按照特定方向、数量进行分区，并将每个分区分别赋予相应的吸波涂层，采用传输矩阵法计算吸波涂层的反射系数以将吸波涂层的影响叠加到电磁场中。对加载吸波涂层后的总电磁场进行近-远场变换，实现模型雷达散射截面（radar cross section，RCS）的快速计算。基于改进的单纯形法和Karush-Kuhn-Tucker条件建立自动优化方法，以降低RCS或减轻吸波涂层质量为目标函数，优化吸波涂层分区方案。最后，以行波板为例，开展包含3种厚度吸波涂层的应用方案减质优化。结果表明，优化方案相比1.5 mm厚吸波涂层方案可实现吸波涂层减重50%，且行波板RCS均值提高不超过1 dB，优化效果显著。
