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当前电磁环境愈发复杂，电磁防护愈发重要，传统吸收剂的吸收机制单一，无法满足吸波材料“薄、轻、宽、强、广”的现实需求。需将多种类吸收剂进行结合，丰富电磁波损耗机制，并对吸收剂进行微结构设计，增强其阻抗匹配与损耗衰减性能，可促进入射电磁波的多重反射与散射。本文综述了国内外对吸收剂微结构设计及其性能调控的研究进展，分析了微结构设计对吸收剂的损耗机制、最佳反射损耗系数和有效吸收带宽的影响，最后对吸收剂的损耗机制探究、体系筛选与微结构设计的研究方法以及多功能性吸波材料的未来发展等方面进行了总结与展望。
超材料因其独特的电磁吸波特性成为电磁吸波领域的研究热点，但常规吸波超材料结构和材料的确定性使其难以满足武器装备在复杂战场环境下的电磁隐身动态调控需求。通过引入可调谐单元，吸波超材料的电磁特性可通过外部激励源灵活动态调控，对提升武器装备的电磁隐身效能具有重要作用。本文阐明了基于等效电路理论的超材料电磁性能调控机理，详细梳理了基于活性材料、动态结构以及电路元件的可调吸波超材料研究现状，针对调控范围、响应速度等应用性能探讨了研究中存在的瓶颈问题，并从智能感知控制、自适应调节优化、网络化协同控制和能量自供应4个方面对未来发展方向进行了展望，为可调吸波超材料的进一步发展与应用提供有益参考。
具有正温度系数（PTC）的导电聚合物复合材料（CPCs）由于兼具无机填料良好的导电性和聚合物优异的加工性能，在智能加热领域具有广泛的应用。其中，渗流阈值、居里温度、PTC强度和PTC重现性是能否发挥PTC效应的重要参数。本文基于CPCs的导电机理和PTC效应的产生机制，从聚合物基体和填料两个角度系统评述了PTC效应的调控机制，提出降低渗流阈值、调控居里温度、提高PTC强度以及增强PTC重现性的可行性策略，为聚合物基PTC复合材料的设计开发提供指导。
离子凝胶（ionogel）是一种以离子液体（ionic liquids， ILs）为分散相，通过有机或无机网络固定而成的电解质材料，因其独特的固/液双相特性和优异的化学、电、热稳定性以及宽的电化学窗口，在近几年来引起了广泛的关注，特别是在柔性电子器件构建、化学成分检测、可穿戴传感等领域中有着巨大的应用潜力。本文主要分析了离子凝胶结构特征与组分属性，探讨了多种材料对离子凝胶的修饰及性能影响，并对离子凝胶柔性材料在个性化健康监测、运动质量评估、人机交互和标志物检测领域的应用进行了描述，最后对离子凝胶柔性材料的未来面对的挑战与设计策略进行了展望。
近年来，高性能复合材料的应用需求与新材料结构设计相互促进、共同发展。仿生结构研究为创造高性能复合结构材料提供了创新源泉，也为设计开发新型功能器件提供了高效方法。南极企鹅羽毛和北极熊毛发均具有天然的微纳米级大孔结构，其低热导率有利于企鹅和北极熊在极寒地区维持体温。基于中空结构优异的隔热特性，研究人员已在多种尺度上仿生设计并宏量制备一系列隔热材料，并对其性能开展了系统研究，促进了该类材料的工程化应用。本文综述了以中空大孔结构的企鹅羽毛和北极熊毛发为灵感设计的仿生隔热材料研究。该类材料具有微米级孔隙结构，其孔径尺寸接近分子自由程。通过建模分析，进一步揭示了仿生中空结构中的热量传递机制。本文重点综述了仿生中空隔热材料的研究进展，展望了该类材料未来的研究方向，探究了其在界面光热蒸发、能源利用和生态保护等方面的潜在价值。通过对生物结构特性的深入解析及其在应用中的构效关系研究，有望推动设计开发结构稳定、性能卓越的仿生材料。
随着压水堆核电站服役时间的增加，奥氏体不锈钢作为反应堆堆芯结构材料，其可焊性因中子辐照损伤而逐渐劣化。中子辐照会导致材料内部产生空洞、He泡、位错环等微观结构缺陷，其中氦的生成源于硼（B）和镍（Ni）的核嬗变反应。氦在焊接过程中扩散并聚集于晶界，形成He泡，焊后冷却时的拉应力促使氦致裂纹（HeIC）的产生。本文综述了中子辐照后奥氏体不锈钢的辐照损伤机制，重点讨论了HeIC的形成机理及影响因素，分析了不同焊接方法下HeIC的含量阈值，指出焊接热输入与氦含量阈值之间存在显著关系，降低热输入可有效提高含量阈值。此外，总结了抑制HeIC的两种主要方法：减小焊接热输入和降低焊接拉应力，并介绍了辅助光束应力改善激光焊接技术等先进焊接工艺。最后，指出未来应重点开发高能量密度焊接设备和智能控制焊接技术，以应对核电机组堆内构件焊接修复的挑战。
通过分析第三代镍基单晶高温合金在760 ℃下的蠕变变形行为，并对其微观组织演变和位错组态进行表征，研究高温合金在760 ℃下的蠕变变形机制。结果表明：在760 ℃下合金蠕变变形机制主要为位错剪切进入γ′相，在蠕变初期，γ′相内位错分解的主要形式为肖克利不全位错+堆垛层错。不同｛111｝面的堆垛层错可以相互反应，形成Lomer-Cottrell （L-C）位错锁。在蠕变后期，a〈011〉型超位错大量剪切进入γ′相内，超位错可以从｛111｝面交滑移到｛001｝面形成具有非平面结构的Kear-Wilsdorf （K-W）锁。合金蠕变过程中，L-C锁和K-W锁的形成阻碍位错运动，使得合金的蠕变抗力获得提高。
采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等研究TA15钛合金在不同温度热处理过程中的微观组织演变和室温拉伸力学性能变化规律，对TA15钛合金在800~900 ℃和950 ℃以上温度热处理后出现两次室温拉伸强度波动现象进行详细表征和分析。结果表明：随热处理温度升高，TA15钛合金先后呈现等轴α相+片层状次生α相和β相→等轴α相+片层状次生α相和β相（新生α相和β相）→粗化新生α相和β相的组织演变过程，继而引起TA15合金的室温拉伸强度呈现整体上升的变化趋势。在相对较高温度热处理过程中新形成的片层α相和片层β相分阶段先后吞并片层状次生α相和等轴初生α相，并随着热处理温度进一步升高而粗化。分析认为，新生片层α相和β相的强化效果增强导致800~900 ℃范围内的强度提升，900~950 ℃范围内新生片层α相和β相吞并原始片层次生α相和β相且新生α相和片层β相片层尺寸相对粗化引起强度小幅度下降，950 ℃以上的等轴α相消溶转变为更高比例新生α相和片层β相再次增强片层结构强化效果，引起950 ℃以上室温强度二次达到峰值。
通过在铸锭中预制缩孔，经过锻造和冲压变形，研究了铸锭缩孔和富Al缺陷的相关性。对棒材中的富铝缺陷而言，实验结果表明：富Al缺陷低倍呈现暗色条带状，高倍表现为α相密集特征，缺陷区域α相含量高达88.26%，远高于正常区域的47.23%。缺陷区域存在明显的铝元素富集，能谱结果Al元素含量均值高达9.58%（质量分数，下同），明显高于正常区域5.86%。缺陷区域的平均显微硬度为401.33HV，明显高于正常区域的304.33HV。对铸锭中缩孔而言，实验结果表明：Al元素在缩孔上部富集最为明显，平均含量高达9.59%，在缩孔下部Al元素富集最轻，平均含量仅为5.33%。缩孔中Al元素富集的规律与棒材中的富Al缺陷偏析规律相对应，说明缩孔处的Al元素富集具有遗传性。
火花放电颗粒种植时由于在电极与基体之间引入了颗粒，导致其成形过程与传统电火花沉积工艺存在差异。因此，本工作选用不同脉冲宽度下，在单晶高温合金基体表面种植TiC颗粒，通过观察其表面和截面形貌，并通过剪切力实验探究其力学性能，结合种植过程的能量特性，研究脉冲宽度对火花放电种植TiC颗粒微观组织和性能的影响。结果表明，在火花放电颗粒种植过程中，颗粒与基板均产生熔化并融合在一起，颗粒与基体出现冶金结合，颗粒表面的微孔被消除，而内部的孔隙被金属填充。随着脉冲宽度的增大，火花放电颗粒种植的脉冲能量升高，颗粒的熔合区增大，颗粒与基板接触角度减小。由于脉冲宽度增大（如脉宽为80%），导致颗粒出现破碎，降低了颗粒的剪切力性能，所以在本实验中，脉宽为60%情况下颗粒的剪切力性能最优。
利用亚快速凝固与深冷协同调控Mg-5Al-0.2Ag合金凝固组织，研究了实验合金组织结构及其力学性能提升机制。结果表明，经亚快速凝固后，Mg-5Al-0.2Ag合金获得了晶粒尺寸仅有25 μm，分布着较高密度“Al溶质团簇”、具有较高固溶量的近单一固溶体结构组织，其抗压强度较常规铸造提升了26.6%。进一步深冷处理后，由于所激发孪晶对基体组织分割所产生的结构细化以及孪晶界、纳米析出相对位错运动的阻碍作用，使得Mg-5Al-0.2Ag合金的抗压强度高达493 MPa且保持良好的塑性（压下率为41.7%），即同时增强增塑。
仅以单宁酸作为成膜剂，使用化学转化法在AZ91D镁合金表面制备环境友好转化膜，以提升耐蚀性。采用对比实验筛选合适的酸调节转化液pH值；利用响应面（Box-Behnken）法对转化工艺中的pH值、反应温度、转化时间进行优化，得到最佳工艺条件，并探讨了pH值对转化膜性能的影响。使用CuSO4点滴实验、动电位极化曲线和电化学阻抗谱评价膜层耐蚀性；利用SEM、EDS对AZ91D镁合金表面形貌及元素组成进行表征。结果表明，单宁酸转化膜的最佳工艺为单宁酸10 g/L、pH值2.7（盐酸调节）、反应温度41 ℃、转化时间15 min，所得转化膜具有良好的耐蚀性，膜层均匀致密，且覆盖完整，主要由单宁酸的水解产物和与Mg2+生成的螯合物组成。响应面法实验结果显示，pH值对转化膜耐蚀性的影响较大：pH值过低，膜层粗糙，致密性较差；pH值过高，膜层较薄，缺乏连续性，无法完整覆盖镁合金表面。
对喷淋淬火加工2219-T6铝合金板材的表层和心部组织及力学性能进行研究。结果表明：合金中第二相为尺寸0.5~30 μm的Al3（Cu， Fe， Mn）结晶相、亚微米级别的θ-Al2Cu相和T相，以及纳米级别半共格析出θ′相和θ″相。喷淋淬火时板材表面冷却更快，使该区域θ″相的密度更高。室温下板材表层抗拉强度和屈服强度分别为427 MPa和303 MPa，较心部分别提升了9.2%和15.6%，同时表层区域塑性低于心部，这与表层区域更为优异的θ″相析出强化效果有关。样品裂纹均以沿晶+穿晶混合模式扩展。由于心部样品内析出的相对位错滑移阻力低于表层，位错更易在大尺寸结晶相及晶界附近堆积，导致样品在断裂过程中形成更多的二次裂纹。此外，样品拉伸断口主要由韧窝组成，表现出明显的韧性断裂特征。
Cu/Al复合材料兼备Cu的高导电性和Al的低密度等优点，已用于航空航天、电子等重要工业领域，但实现二者有效冶金连接存在一定难度。本研究采用激光定向能量沉积（L-DED）技术在T2紫Cu基材上沉积AlSi10Mg得到Cu/Al复合材料。结果表明：无预热条件下样品界面高残余应力和超过300 μm的化合物层导致严重裂纹缺陷，通过预热基材成功消除了界面裂纹，并实现致密冶金结合。预热下样品Cu/Al界面存在γ-Al4Cu9、η-AlCu和θ-Al2Cu三种Cu/Al金属间化合物。根据显微组织形貌发现，Cu/Al界面形成了过渡区和重熔区，过渡区底部为层状γ相和η相，上方主要为Cu/Al过共晶产生的初生θ相和共晶区，组织演变为：Cu→（Si）+γ→η→α-Al+Si+θ→Si+（α-Al+θ）+θ→（α-Al+θ+Si）+（α-Al+θ）+θ→Si+（α-Al+θ）+α-Al；重熔区组织为Si+（α-Al+θ）+α-Al，Si在Cu/Al界面主要形成初生相，在过渡区顶部与Al、Cu形成共晶组织。预热样品不同区域维氏显微硬度呈现：过渡区>重熔区>AlSi10Mg区>Cu基材。
QP1180淬火-配分钢和22MnB5热冲压成形钢是两种主要的汽车轻量化材料，QP1180是1.2 GPa的冷成形钢，而22MnB5是1.5 GPa的热冲压成形钢，该钢需经过热冲压才能获得高强度。汽车制造中经常采用这两种材料并进行连接。为研究这两种超高强度钢板的焊接接头性能，采用将QP1180与22MnB5先激光拼焊再热成形淬火以及先将22MnB5热成形淬火再进行激光拼焊两种方式，通过体式显微镜、扫描电子显微镜、单向拉伸实验和维氏硬度测试等手段，对比先淬火热成形再焊接及先焊接再热成形淬火激光拼焊接头组织和性能差异。结果表明：先激光拼焊再热成形淬火的接头与先热成形淬火再激光拼焊的接头相比，前者焊接接头抗拉强度较后者抗拉强度提高了20.7%，断后伸长率提高了90.3%，硬度提高了140%，焊接接头两侧未出现软化现象，软化区组织从原来的马氏体+铁素体转变为细小的马氏体，抗拉强度、断后伸长率和硬度均比焊前热成形淬火时有所提高，这些性能的提高可提升构件的成形性和使用性。
采用激光熔覆技术在Q550钢表面分别制备添加2%（质量分数）CeO₂与未添加CeO₂的CoCrCuFeNiTi高熵合金熔覆层，利用XRD、SEM、EDS等表征方法对两种熔覆层的相组成、微观组织和元素分布进行分析，并使用维氏硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站对熔覆层的显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能进行检测。结果表明：添加CeO₂未改变熔覆层FCC+BCC双相结构，但会引起晶格畸变，导致衍射峰向低角度移动； 添加CeO₂使熔覆层晶粒尺寸细化，元素分布更加均匀，熔覆层的平均显微硬度从451.94HV0.5提升至533.50HV0.5，磨损量由0.0031 g降低至0.0029 g，磨损机制由黏着磨损主导转变为磨粒磨损为主；添加CeO₂后，熔覆层的腐蚀电流密度由9.336 μA·cm-2下降至2.137 μA·cm-2，电荷转移电阻由0.332×104 Ω·cm2增加至1.771×104 Ω·cm2，耐腐蚀性能得到增强。
元素掺杂可以改变基体材料的结构，从而提高材料的性能。利用磁控溅射法在单晶硅和多晶CVD金刚石上分别制备未掺杂及Zr掺杂Y2O3薄膜，研究Zr掺杂氧化钇（Y2O3）增透薄膜的组成、结构及性能。掠入射X射线（GI-XRD）测试结果表明，未掺杂的Y2O3薄膜呈现立方（222）面柱状晶体取向，随着Zr掺杂功率增加，新的单斜Y2O3相（111）晶面取向开始出现。扫描电镜（SEM）观察结果表明，不同Zr掺杂功率下Y2O3薄膜呈现柱状晶结构，结晶质量较好。原子力显微镜（AFM）结果证实，与未掺杂的Y2O3薄膜相比，Zr掺杂的Y2O3薄膜具有较低的均方根（RMS）粗糙度值。在Zr掺杂的Y2O3薄膜中，随着Zr浓度的增加，柱状晶的晶粒尺寸显著减小。X射线光电子能谱（XPS）结果表明，金属Zr与O相互作用，以Zr-O化合物形式存在于Y2O3薄膜中。在8~12 μm的长波红外范围内，Zr掺杂的Y2O3/金刚石薄膜最大透过率提升了19.7%，3~4 μm中波红外范围内最大透过率提升了25.9%。颗粒细小的Zr掺杂Y2O3薄膜具有较高的硬度和弹性模量，其硬度和弹性模量分别增加了5.3 GPa和33.9 GPa。
针对桥梁火灾防护需求，利用溶胶-凝胶和超临界干燥的方式制备出高硅氧纤维/SiO2气凝胶复合材料，采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、电子万能试验机、导热系数分析仪等研究复合材料在高温处理后微观结构、力学和隔热性能变化，探索复合材料在烃类火中的抗火能力。结果表明，制备态的复合材料高硅氧纤维和SiO2气凝胶结合良好，纤维间空隙被气凝胶均匀填充。800~1000 ℃处理2 h后，纤维表面变得粗糙，气凝胶出现破碎，部分纤维裸露出来。SiO2气凝胶在高温处理后，孔径尺寸增加，比表面积下降，且出现晶化现象。高温处理导致力学和隔热性能下降，初始态和1000 ℃处理态的断裂力和导热系数分别为130.2 N和0.0163 W/（m·K），50.2 N和0.0311 W/（m·K）。在1100 ℃烃类火中，采用10 mm厚的气凝胶复合材料保护缆索模型可以在78 min内保持温度低于300 ℃。此研究成果对于新型桥梁抗火材料的开发和评价具有一定借鉴意义。
半导体光催化材料因其绿色及低能耗等优势，在环保领域有重要的应用前景。Ag3PO4以优异的光响应利用率和良好的催化性能引起了人们的广泛关注。然而，Ag3PO4纳米粒子易团聚，且难以回收，不利于实际应用。本文用沉淀法合成Ag3PO4纳米粒子，以海藻酸钠（NaAlg）作为载体，将Ag3PO4分散到NaAlg水溶液中得到铸膜液，以草酸（OA）作为交联剂，制备了OA@NaAlg@Ag3PO4光催化膜，并对该膜进行了结构和性能表征。在10 g/L的NaCl溶液中该膜可以保持完整，而海藻酸钙膜则溶胀破裂，表明该膜具有优异的耐盐性。在紫外光照射15 min后，OA@NaAlg@Ag3PO4膜对含10 g/L NaCl的10 mg/L甲基橙（MO）的降解率达到90%，该膜对10 mg/L的亚甲基蓝、孔雀石绿、橙黄G、苋菜红和罗丹明B均达到90%以上的降解率。OA@NaAlg@Ag3PO4膜具有良好的抗溶胀性及耐盐性，对高盐下的多种染料具有良好的光催化降解性能，其重复使用性好且易于回收催化剂Ag3PO4。
光催化技术因其成本低、可回收、对环境友好等优点受到研究人员的广泛关注，但纯光催化材料的光催化性能存在一定的缺陷，如电子-空穴对复合率高、光响应范围小等，因此在实际应用中常对其进行改性处理。为了增强石墨相氮化碳（g-C3N4）在可见光条件下对NO的降解性能，以三聚氰胺、硫脲和硝酸铁为原料，通过热聚合法制备得到Fe/S共掺杂改性g-C3N4产物Fe/SCN。结果表明，Fe/S共掺杂会破坏g-C3N4的三嗪环结构，导致g-C3N4内部N—H键的伸缩振动消失，Fe、S元素主要以Fe—N和Fe—S共价键形式存在；同时，Fe/S共掺杂可以增大g-C3N4的比表面积、提高光生载流子分离效率、降低电子-空穴对的复合率、提高瞬态电流密度、降低电阻抗，从而提高光催化降解性能。光催化降解NO实验结果表明，Fe/SCN-4在可见光条件下2 h对NO g-C3N4的降解率可达到40.26%，且经过5次循环后的降解率为37.17%，证明Fe/S改性后具有良好的降解性能和循环稳定性。
细菌纤维素（BC）基柔性导电膜材料，凭借卓越的力学性能、优异的生物兼容性及其环境友好的加工技术，已成为当前研究的热点。BC基柔性导电膜材料具有三维网孔结构，纤维上含有大量的羟基，该结构特征导致水分子在渗透到导电材料中时易与纤维上羟基形成结合水，从而对电荷传输产生不利影响。为了改善这一问题，本研究采用原位聚合法和真空抽滤技术制备了柔性导电复合膜材料（BC/PPy/PVA-nFG）。其中，聚乙烯醇（PVA）用作机械增强组分，聚吡咯（PPy）用作导电介质，而氟化石墨（FG）作为协同导电机制兼疏水组分。通过减少水分子与BC纤维上羟基之间的氢键作用，有效降低了纤维间结合水的含量，从而提高了材料在湿润状态下的电荷传输稳定性。实验数据显示，柔性导电膜材料在未吸水状态下的初始电阻为32 Ω，吸水后溶胀率达53%，电阻上升至47 Ω。该研究表明，通过引入FG纳米片，可以显著提高BC基柔性导电膜材料的电荷传输稳定性能，为开发新一代绿色环保柔性导电膜材料提供了有价值的研究方向。
针对柔性应变传感器中导电材料在聚合物基体中分散性差及界面结合弱的问题，以海藻酸钠为分散剂，对碳纳米管进行修饰，制备出导电油墨，然后采用浸涂法将弹性织物与导电油墨结合，并用氯化钙溶液进行处理得到导电织物。通过扫描电镜、拉曼光谱、电阻测试和力学性能测试等方法研究海藻酸钠修饰的碳纳米管对导电织物形貌结构及导电性的影响。结果表明：海藻酸钠能够增强碳纳米管在水溶液中的分散，提高碳纳米管在织物上的均匀性，从而制备出兼具耐水洗、导电性和优异力学性能的弹性导电织物。灵敏度测试表明，弹性导电织物基传感器具有优异的应变与压力传感行为，沿纬编织物纵向拉伸方向上（0%~8%应变）的应变系数为3.82，并且在0%~30%应变下展现出不同的电阻响应，0~1 kPa下压力传感灵敏度为0.65 kPa-1。
为了研究高能球磨时间对β-MnO2试样的微观结构以及电化学行为的影响，采用XRD、SEM、激光粒度分析仪、TEM测试并分析试样的晶体结构、颗粒形貌、颗粒尺寸分布和原子排列；采用电池测试仪和电化学工作站测试试样电池的电化学性能、电化学阻抗谱和CV曲线。结果表明，与球磨前试样相比，球磨后试样的相结构空间群改变，晶粒尺寸和颗粒尺寸均降低，并形成晶态与非晶态共存的微观结构。随着球磨时间增加，试样颗粒形态向细小分散→颗粒团聚与分散→颗粒团聚与板块转变，同时晶格畸变逐渐严重。球磨后试样电池达到最大放电容量的循环次数减少，放电效率均较好，但最大放电容量与球磨时间致使的晶粒尺寸、颗粒形态、晶格畸变有关。在不同球磨时间下，4.0 h球磨试样电池的最大放电容量相对较高，经100次充放电循环后，5.5 h球磨试样电池的容量保持率相对较好。根据动力学研究发现，与其他电池相比，4.0 h球磨试样电池的电荷转移阻抗、Warburg扩散阻抗相对较小，循环伏安法的峰面积相对较大，这进一步说明了该试样电池具有相对较高的电化学容量和相对较小的充放电电位差。因此，在本研究范围内，从容量与容量保持率出发，β-MnO2试样适宜球磨时间为4.0 h。
