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压电材料作为重要的功能材料，由其制备的结构健康检测器件已被广泛应用于国民经济的诸多领域。随着现代工业技术特别是航空航天、核电能源和智能制造等的发展，各类高温工况环境对压电材料的性能提出了更高的要求，因此研制综合性能优异的高温压电材料并将其应用到具有更高服役温度的传感器件中受到了研究者的广泛关注。硅酸钛钡（Ba2TiSi2O8， BTS）晶体具有较高的电阻率、较低的介电损耗和优良的压电性能，是一种具有良好应用前景的高温压电单晶材料。本文主要介绍了BTS晶体的提拉法生长制备工艺、单晶电弹性能表征、材料相变调控以及采用该晶体为核心元件研制的声表面波传感器和高温振动传感器的研究进展，最后对新型高温压电晶体及其传感器件的研发进行了总结和展望。
为提高薄膜热电偶在航空发动机高温零部件表面瞬时测温的性能，采用直流磁控溅射法制备氧化铟锡（ITO）薄膜。通过沉积温度变化调控薄膜的微结构，并采用Ｘ射线衍射仪、扫描电子显微镜、塞贝克测试仪、纳米划痕测试仪等分别表征薄膜的微观结构、表面形貌、热电性能及界面结合力。结果表明：沉积温度直接决定溅射原子的表面扩散、生长能力及ITO载流子迁移率，从而改善其结晶性和热电性能。沉积温度为450 ℃时，ITO薄膜表面呈三角形晶粒形貌，薄膜中In2O3沿（400）择优取向，相比低温沉积的薄膜展现出优异的结晶性，界面结合力达到10.89 mN，同时ITO功率因子显著提高，在900 ℃测试温度下功率因子约为400 μW/（m·K2），表现出较好的热电性能和高温结构稳定性。
通过溶剂热法合成由纳米点组成的均匀ZnO亚微球，并将ZnO亚微球添加到PZT5A粉体中进行放电等离子烧结，研究ZnO亚微球添加对PZT陶瓷物相组成、微观结构及电学性能的影响。结果表明：采用放电等离子烧结法能够在900 ℃保温5 min条件下制备出相对密度超过97%的PZT陶瓷。ZnO亚微球的添加有利于PZT陶瓷的烧结和晶粒生长，随着ZnO亚微球添加量的增加，PZT三方相（R）的含量逐渐增大。适量ZnO亚微球的添加能够改善PZT陶瓷的压电性能和介电性能，ZnO质量分数为0.10%时，材料的综合性能最优，在1 kHz频率下，压电常数d 33=432 pC/N，机电耦合系数k p=0.56，机械品质因数Q m=69.8，相对介电常数ε r=1360，介电损耗tanδ=0.0227。
Pt/PtRh为高温薄膜热电偶敏感材料，Al2O3和SiO2为复合绝缘层材料，采用磁控溅射法成功制备Pt/PtRh薄膜热电偶及Al2O3／SiO2复合型上下绝缘层，并通过掩膜-沉积法实现薄膜热电偶图案化制备。结果表明：制备的复合绝缘层Al2O3/SiO2能够有效保证高温薄膜热电偶传感器在1200 ℃高温下的绝缘性和化学稳定性。Pt/PtRh热电偶阵列精度达到200 μm，可在1200 ℃下稳定工作超过2200 min，经过4000 min升降温循环测试后，热电偶输出热电动势偏差小于1%。热电偶传感器整体厚度小于20 μm，集成于合金与热障涂层之间的热电偶在高温服役环境下可稳定工作并测量合金表面温度。多层结构的样件在服役测试中无分层、脱落现象，热电偶稳定输出信号。
航空航天、电子信息、生物医学等高新技术的飞速发展对先进陶瓷材料的性能提出了更高的要求。具有单一特性的结构或功能材料已无法满足当前的需求，因此发展结构功能一体化高性能复合陶瓷已成为世界各国竞相竞争的目标。定向凝固氧化物共晶复合陶瓷是近年来发展的一类用于超高温氧化环境中长期服役的结构功能一体化复合材料。该类材料具有高熔点，低密度，优异的高温强度、高温蠕变性能等特性，同时兼具光学、电磁学、生物学等功能特性。本文综述了以Al2O3基材料体系为代表的定向凝固结构功能一体化共晶陶瓷的发展现状，总结出定向凝固共晶陶瓷的制备方法、技术原理和生长特点。重点阐述系列Al2O3基共晶陶瓷的凝固微观组织与结构特征，分析复合陶瓷的力学、光学、磁学和生物特性等性能及影响因素，并介绍其特点优势和应用范围。最后，总结定向凝固结构功能一体化共晶复合陶瓷在工程应用方面所面临的挑战和关键瓶颈，提出了共晶复合陶瓷材料在成形技术创新、综合性能提升、新体系开发等方面发展的主要方向。
纯镁具有密度低、减震性能好、生物相容性好等优点，但是强度低。合金化是调控纯镁组织和性能的重要方法。Sn具有熔点低、与Mg的共晶温度高、在Mg中的固溶度大、化学性质稳定和产量大等特点，适合作为合金化元素。本文综述了合金化元素Sn对镁合金组织与性能的影响，由于Sn元素在固/液界面前沿富集、固溶后降低镁基体锥面与基面位错滑移临界分切应力的比值、固溶后提高基体电位、形成Mg2Sn析出相后阻碍位错和晶界运动、与镁基体构成腐蚀原电池等，可产生晶粒细化、时效硬化和强化、提高塑性、调控腐蚀速率、提高放电效率和放电电位等作用。目前制约Mg-Sn基合金发展的主要问题是时效缓慢、硬度和强度低。未来应发展快速显著时效强化的Mg-Sn基合金、含Sn的高塑性变形镁合金和含Sn的结构-功能镁合金。
柔性压力与应变传感器随着医疗及电子互联领域的发展而受到越来越广泛的关注，其中离子导电凝胶由于具有仿生结构、合适的力学性能和良好的生物相容性等优良的物理化学性能，在柔性电子传感领域显示出了极大潜力。本文综述了离子导电凝胶的分类、制备方法、特点及其在柔性压力与应变传感器中的应用。首先介绍了离子导电凝胶在压力与应变传感器中的传感模式，然后按照导电原理的不同将其分为金属离子凝胶、离子液体凝胶以及聚电解质凝胶三大类，从合成方法、性能特点、改良方法等方面系统介绍了其在压力与应变传感器中的应用及研究进展，分析了其潜在的应用前景和发展趋势。最后，总结了目前存在的挑战并做出了展望，认为离子导电凝胶在智能柔性传感领域仍有着巨大的探索空间和应用潜力。
轻质高强的碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在碳达峰和碳中和的国家战略中展现出重要的研究价值，提高复合材料界面结合强度是重点和难点问题。针对碳纤维表面浸润性差和力学性能转化率低的问题，简述了CFRP界面增强理论和碳纤维表面处理方法，重点阐述了氧化法、化学接枝和涂层法，用物理或化学手段提高复合材料力学性能。此外，从热固性树脂和热塑性树脂两种基体材料的各自性能特点分析了碳纤维与树脂基体适配性的问题，提出了不同的解决方案。最后，介绍了CFRP在航空、风电叶片和新能源汽车领域的研究进展，提出了飞机轻量化、风机大型化和电车普及背景下材料研究的发展建议，如优化针对高强或高模等具有不同表面形态碳纤维的特定表面改性技术，开发针对不同树脂的改性方法，研发不同类别及应用场景下的碳纤维上浆剂，加强复合材料界面增强理论和界面表征技术研究，制定碳纤维复合材料标准化体系。
空心轴作为工业制造的核心组件之一，其高效、高精度成形对确保产品性能和提升生产效率至关重要。然而，传统自由锻和模锻在成形空心轴时存在材料利用率不高、成形精度不足及生产效率有限等问题，严重制约了空心轴的发展和应用。本文回顾了空心轴制造领域最新研究进展，剖析了当前存在的技术难题，并展望了新兴的成形技术及数字化、智能化技术在空心轴制造中的应用前景。总结了旋锻、挤压铸造、楔横轧和三辊斜轧等技术在提升空心轴制造效率与成形精度方面的应用和优势。旋锻通过旋转和锻造材料，有效提高材料利用率和产品性能；挤压铸造以高压将液态金属挤压入模具成形，实现了空心轴高精度成形和尺寸一致性；楔横轧通过模具带动坯料进行反向回转运动，金属同时发生径向压缩和轴向延伸变形，最终形成所需的阶梯轴类零件，提高了尺寸精度和生产效率；三辊斜轧技术则通过优化加载机制实现了局部加载下轴向高效连续塑性成形。未来，随着制造业向数字化和智能化方向发展，空心轴制造技术有望迎来更大的发展和突破。
目前，二代及更高级单晶涡轮叶片的表面服役温度已达到1050 ℃以上，因此涂层与基体间的元素互扩散十分严重。互扩散不仅会消耗涂层中的有益元素，降低涂层服役寿命，而且会在单晶基体中形成二次反应区，严重损害单晶基体的力学性能。扩散障和低互扩散性涂层是控制热障涂层与单晶基体间元素互扩散的有效方法。结合国内外最新研究进展，本文首先对扩散障的设计原理、基本特性以及分类作简要介绍，并具体分析了金属扩散障、陶瓷扩散障和活性扩散障存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作；其次，对低互扩散性涂层在热障涂层领域中的应用与最新发展动态进行综述，详细讨论了纳米晶涂层、相平衡涂层和γ′基涂层的高温防护性能和阻扩散机制。在此基础上，指出了扩散障和低互扩散性涂层的未来发展方向。
微纳结构类石墨氮化碳（g-C3N4）被广泛应用于光解水制氢/氧、光催化降解有机污染物、光催化有机合成、传感器和生物医学等领域，已成为非金属聚合物半导体光催化剂的研究热点之一。本文围绕微波法、熔盐法、模板法、剥离法和超分子自组装法在微纳结构g-C3N4合成中的研究进展，重点综述了超分子自组装技术在微纳结构g-C3N4的调控和制备效率上的优势；阐述了超分子自组装中原料体系、工艺过程等对g-C3N4形貌和结构的影响。最后，总结超分子自组装技术难以精细调控和定向设计g-C3N4微纳结构的问题，并展望了该技术未来的发展方向，比如不同方法之间的交叉研究、结合分子动力学模拟、丰富原料体系和建立工艺参数数据库。
以0.27%（体积分数）TiC颗粒增强的TiCp/Al-5Cu-1.9Mg-0.9Mn复合材料为基体，研究不同Sm元素含量对复合材料组织与力学性能的影响规律。结果表明：Sm元素的加入明显细化了枝晶组织，促进了固溶处理过程中第二相的溶解，使得时效态组织中T-Al20Cu2Mn3和S'-Al2CuMg析出相的数量密度增加，当Sm元素含量较高时（0.3%，质量分数，下同），组织中将出现块状难溶稀土化合物。随着Sm的加入，复合材料室温和250 ℃下的屈服强度逐渐增加，但会引起塑性降低，当Sm元素添加量为0.3%时，室温屈服强度从246 MPa提高到310 MPa，250 ℃屈服强度从191 MPa提高到220 MPa。分析认为，强度提高源于Sm引起的组织细化和析出相数量密度增加，而塑性下降是由于粗大块状难溶稀土化合物割裂了基体，导致裂纹源容易产生。
以7050铝合金为研究对象，研究热处理状态（空冷时效与水冷时效）和宏观取向（与轧制方向成0°，45°，90°）耦合作用对合金力学性能的影响。结果表明：水冷时效态的样品中析出相细小均匀弥散，晶界无析出带较窄。在空冷时效态下，过饱和的溶质不仅会以半共格的Al3Zr为核心形成粗大析出相，还会沿位错大量析出。此外，与水冷时效态相比，空冷时效态晶界相尺寸大幅增加，晶界无析出带显著宽化，不同宏观取向样品的强度和伸长率都明显下降。宏观取向对两种状态样品强度的差值影响较小，但对伸长率的差值影响较大。当拉伸方向与轧制方向成45°方向时，空冷诱导的伸长率下降幅度最小；当拉伸方向与轧制方向成90°时，下降幅度最大。
为探究微量Zr合金化对6082铝合金热变形组织及其后续热处理过程中再结晶的影响，对比研究6082铝合金和含Zr的6082铝合金在不同应变速率（0.01，1 s-1）下的热变形行为及微取向演变，分析热处理前后晶粒组织的演变过程，进一步讨论添加Zr对6082铝合金的热变形亚晶组织和再结晶组织的调控作用。结果表明：添加Zr使6082铝合金在热变形过程中的再结晶以不连续动态再结晶为主，同时也发生了粒子激发形核（particle stimulated nucleation，PSN）机制产生的再结晶，在热变形过程中，Zr还起到了抑制再结晶的作用。微量Zr合金化后亚晶尺寸减小、位错密度增加，再结晶水平降低，且应变速率越高的试样再结晶水平越低，Zr的加入促进了6082铝合金在热变形过程中不连续动态再结晶的产生。
利用真空烧结技术制备获得不同含量Nb元素的多孔Ti-Nb合金，研究Nb元素含量对多孔Ti-Nb合金孔隙形貌、孔隙率、显微组织、弹性模量以及耐磨损性能的影响。结果表明：随着Nb元素含量的增加，多孔Ti-Nb合金的孔隙形貌无明显变化，其孔隙率逐渐增加。多孔Ti-Nb合金主要由α相和β相组成，其中，由于Nb元素中β相稳定作用，随着Nb元素含量的增加，合金中β相的体积分数显著增加，合金的抗压强度和弹性模量逐渐降低。多孔Ti-Nb合金在模拟体液（SBF）中的耐磨性主要受合金中β相和α相体积比的影响，当β相和α相体积比超过61.7/38.3时，合金的耐磨性逐渐提高。
针对现有的热敏变色微胶囊中相变溶剂热焓值低、包覆率低等问题，以发色剂2′-氯-6′-（二乙氨基）荧烷、显色剂双酚A和相变材料十六酸十二酯作为复合芯材，以密胺树脂作为壁材，通过原位聚合法制备兼具可逆热敏变色性和蓄热调温性的双功能微胶囊，研究微胶囊的表面形貌、热性能和变色性能。结果表明：控制2′-氯-6′-（二乙氨基）荧烷、双酚A和十六酸十二醇酯三者质量比为0.3∶4∶60，在芯壁材料质量比0.8∶1条件下制备的微胶囊具有光滑的圆球形外观，平均粒径约3 μm，包覆率达到86.4%时，微胶囊潜热值可达138.3 J/g，经120次升降温后仍有灵敏的颜色恢复性。将该热敏变色调温微胶囊以丝网印花的方式应用于棉织物，印制织物潜热值可达到9.74 J/g，在25~40 ℃范围内可实现红色到白色之间的快速变色，具有良好的蓄热调温性和热致变色响应性。
针对核能发展与应用过程中产生的含铀废水所导致的环境铀污染难题，通过共混交联法将石墨相氮化碳（g-C3N4）负载在壳聚糖（CS）上，制备了复合材料-石墨相氮化碳/壳聚糖（g-C3N4/CS），用来吸附水溶液中的U（Ⅵ）。对g-C3N4/CS 的表面性质和作用机制进行了分析。结果表明：g-C3N4/CS投加量为 0.2 g/L，g-C3N4 质量分数为20%，吸附时间为120 min，温度为308 K，pH=6条件下，g-C3N4/CS对U（Ⅵ）的最大吸附量达到324.45 mg/g。Langmuir等温模型和准二级动力学模型符合该吸附过程，是一个自发吸热过程。g-C3N4/CS 对U（Ⅵ）的吸附机理主要为—NH，—OH，C—O，C=O，C—N等官能团与U（Ⅵ）发生的配位络合。g-C3N4/CS在循环再生实验中显示出良好的重复利用性。
为了研究含孔隙缺陷缎纹编织复合材料的压缩力学性能和失效机制，开展了含孔隙C/C-SiC缎纹编织复合材料的经向压缩实验；通过基于离散单元法的爆炸碎片算法来引入随机孔隙，建立了含孔隙缺陷缎纹编织复合材料的细观强度预测模型。基于该模型模拟了经向压缩载荷下细观模型的渐进失效过程，揭示了孔隙对损伤过程的影响规律，结合实验数据对渐进损伤过程和失效机制预测模型进行了验证。结果表明，在经向压缩载荷下材料主要破坏模式为剪切破坏和分层破坏，具体表现为三种形式：层间局部基体开裂、基体与经纱脱粘后分层，经纱整束断裂、部分断裂，以及纬纱脱粘与基体分离、纬纱开裂。同时数值模拟结果与实验值基本相同，验证了该含孔隙缺陷C/C-SiC缎纹编织复合材料模型的有效性，为二维编织复合材料的力学性能研究提供了一种有效方法。
采用实验研究与第一性原理计算相结合的方法，研究了Gd掺杂对Ni-Mn-In合金的影响。第一性原理计算结果发现，在Ni8Mn6In2中，Gd掺杂倾向于占据合金中的Ni和In的亚晶格。Gd取代Ni或In后均可提高马氏体温度，同时降低居里温度。特别是Gd取代In时，相变温度的提升更为显著。电子态密度分析表明：Gd会降低奥氏体稳定性，提高马氏体稳定性，是其相变温度升高的主要原因。采用真空电弧熔炼炉成功制备了Ni50- x Mn35In15Gd x （x=0，1，2）和Ni50Mn35In15- x Gd x （x=0，1，2）多晶合金，通过DSC实验数据分析，Gd的掺杂提升了合金的相变温度，其中Ni50Mn35In13Gd2的马氏体转变开始温度达到160 ℃，可以满足高温（≈97 ℃）的工作条件，在单个Gd原子的掺杂下未改变合金母相和马氏体相的磁状态，对磁化强度差的影响较小，阐明了Gd掺杂对合金的磁结构影响机理。
以生物衣康酸为环氧单体，自主合成含硼酸酯键的三羧酸交联剂（（Hexamethylene Tri（urethane-boronic ester-benzoic acid）-HBN）），通过环氧-羧基反应固化，制备出含双重动态硼酸酯键和酯键的生物衣康酸基环氧类玻璃高分子网络。分别利用红外光谱和氢谱分析对合成的聚合物材料和交联剂进行结构表征，成功合成了双重动态硼酸酯键和酯键的衣康酸基环氧高分子网络和三羧酸交联剂。然后对衣康酸基环氧高分子网络进行力学性能、热稳定性、热力学性能和应力松弛测试，研究不同HBN交联剂含量对衣康酸基环氧高分子网络性能的影响，结果表明：衣康酸基环氧高分子网络具有高的力学性能和热稳定性。此外，探究不同HBN添加量对衣康酸基环氧高分子网络的自修复和化学回收性能的影响，结果表明：EIA-HB-6网络具有优异的自修复和化学回收性能。
