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MXenes，通式为M XnTx，是一种由过渡金属、氮或碳化合物组成的二维纳米材料。由于其表面丰富的功能团给予其优异的理化性质和生物学性质，MXenes已被广泛应用于生物传感、肿瘤治疗、示踪成像等生物领域。MXenes具有良好的抗菌活性和一定的活性氧清除能力，这些生物学特性与伤口敷料所需的性能高度一致，使得MXenes成为近年来伤口敷料改性的热门材料。本文详细介绍了MXenes的结构、性能及其制备方法，综述MXenes及其复合材料在创面修复、骨缺损修复和肌肉修复领域中的最新研究进展。
MXene是一种类石墨烯二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物纳米材料，通常表现出准金属或窄带隙半导体性质。优异的宽谱光吸收能力、大比表面积、丰富多样且可调谐的表面官能团、多模态成像能力、良好生物相容性和低毒等特性优势，使MXene在光热转换领域受到广泛关注。本文概述了MXene的主要制备方法、形成原理及其表面基团特性，重点综述了MXene及其复合材料在光热蒸水、光热催化、光热杀菌以及光热治疗领域的最新研究进展；并基于MXene的全光谱及近红外吸收特性，讨论了MXene基光热材料设计原则及其光热效应在光催化、酶催化等应用中的协同效应。最后，总结了MXene在光热领域应用时，面临的关键挑战及其未来发展方向。
随着电子元器件日趋智能化、轻量化和集成化，电子设备的功率密度急剧增大，高性能导热复合材料的开发已变得尤为重要。一维聚合物纳米纤维有利于导热填料在轴向方向上有效连接，促进相邻填料之间形成高效导热通路。当添加相同含量的填料后，这种各向异性的复合材料往往表现出更为优异的导热性能，近年来引起了导热复合材料领域的广泛关注。本文系统论述了纤维素纳米纤维、芳纶纳米纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纳米纤维和静电纺丝纳米纤维等聚合物基各向异性导热复合材料的研究进展，深入探讨了低维导热填料对纳米纤维基复合材料结构与性能的调控作用，并展望了纳米纤维基导热复合材料面临的挑战和未来的发展方向。
CrCoNi基中熵合金凭借其优异的强韧性组合成为高性能金属材料的研究热点。本文系统梳理了其核心强韧化机制与关键性能调控规律。原子尺度的化学短程序通过形成局域有序团簇阻碍位错并动态关联层错能，协同诱导层错与孪晶生成。纳米尺度的三维孪晶网络在限制位错运动的同时为其提供滑移通道，而引入纳米析出相可切换主导变形机制，实现强度与塑性的同步优化。研究进一步表明，通过精准调控热处理、增材制造及塑性变形工艺可有效构筑强化相与梯度结构以提升性能。该合金在低温环境下能激活更多变形机制，展现出强度与韧性同步增长的独特优势。未来研究需致力于阐明其室温主导机制与环境适应性，以推动工程应用。
铝青铜合金由于其优异的力学性能、耐空化及耐腐蚀性能，被广泛应用于船舶螺旋桨、高压泵体和阀门等海洋工业领域。然而，传统铸造工艺在制备铝青铜合金过程中存在周期长、成本高、零件精度低等缺点，且制备的铝青铜合金易出现内部气孔、缩孔和表面夹渣。激光增材制造作为一种新型的先进制造技术，能够快速成形金属构件，其快速冷却过程有助于形成细小晶粒，从而提升合金性能，在铝青铜合金制备方面展现出巨大潜力与广阔前景。本文主要围绕选区激光熔化和激光熔融沉积两种工艺，介绍了铝青铜合金激光增材制造工艺及其面临的挑战，综述了近年来国内外在工艺特征、微观组织与性能等方面的研究成果，分析了当前存在的主要问题与研究不足，最后指出拓宽激光增材制造铝青铜合金材料种类、优化激光工艺参数以及控制成形过程缺陷是未来研究的重点方向。
激光粉末床熔融成形（LPBF）TC4钛合金，是现阶段航空、航天、医疗、电子等领域实现轻量化和一体化制造的重要技术途径。本文系统总结了激光粉末床熔融成形TC4钛合金的微观组织与缺陷的影响规律及其机理，详细综述了国内外研究者在工艺参数及热处理方式对于LPBF成形TC4钛合金拉伸性能影响的研究现状。在此基础上，针对现阶段激光粉末床熔融TC4钛合金的应用瓶颈问题，对LPBF成形TC4钛合金的疲劳性能和断裂韧度的研究现状进行了系统总结，在提出改善增材制造TC4钛合金疲劳性能和断裂韧度的后处理方式的同时展望其发展趋势。
电弧热源在焊接及增材制造领域应用广泛，已成为金属构件连接与成形制造不可或缺的核心能量载体。然而，传统电弧热源存在传热与传质行为高度耦合、无法独立调控的固有缺陷，导致工件热输入与丝材熔敷率深度绑定，难以同时兼顾高效率沉积与高质量成形的双重需求，严重制约了大型复杂结构件的高性能制造进程。因此，开展电弧热源热质传递解耦研究，对于突破传统电弧制造技术具有重要的理论价值与紧迫的工程意义。本文系统综述了电弧热源热质传递解耦技术的研究进展，重点聚焦交叉电弧这一前沿构型。交叉电弧通过独立热源与独立质量源的协同配置，从控制架构上实现了热输入与质量传递之间的解耦。围绕交叉电弧热源的稳定性控制、熔滴过渡行为及发展挑战等关键方面展开深入评述，旨在为构建热质传递独立可控的新一代智能电弧制造系统提供坚实的理论依据与可行的技术路线支撑。
在电子封装领域，金锡共晶合金（AuSn20）作为关键焊接材料，其制备工艺直接影响封装性能和可靠性。然而，受限于AuSn20合金的脆性，目前AuSn20焊球尚无高效的制备方法。本研究采用脉冲微孔喷射技术实现了AuSn20焊球的高精度、高一致性的按需制备。结果表明，在最优工艺条件下制备了多种规格AuSn20焊球，最小规格为50 μm，目标粒径标准偏差最大为1.58 μm，显著提高了制备精度。微观组织分析揭示，焊球主要由δ-AuSn相和ζ'-Au5Sn相共晶组织构成，未观察到异常新相生成。回流处理后，焊球内部成分分布趋于均匀。研究发现，由于扩散阻挡层Ni原子的协同扩散，在界面接头处形成了（Au，Ni）Sn和（Au，Ni）3Sn2等金属间化合物。所制备的AuSn20焊球不仅实现了粒径精确可控和热历史一致性，且在模拟服役条件下表现出优异的界面稳定性和结构完整性，为金锡合金钎料在先进电子封装领域开辟了新的应用途径。
为解决现有钎料焊接GH4169高温合金时工艺温度超过其δ相固溶温度，从而导致δ相在焊接过程中发生溶解并削弱合金高温性能的问题，本工作开展了GH4169高温合金新型低温镍基钎料的研究，并对钎焊工艺进行了优化。其钎焊温度设定为与合金固溶温度相当的980 ℃，以实现钎焊与热处理温度的良好匹配。根据二元相图，以Pd为主要降熔元素，B、Si为次要降熔元素，配置并熔炼了新型镍基钎料36Pd-10Cr-3B-1Si-Ni，探究了新型钎料的熔点、润湿性以及对GH4169-GH536对接接头的可焊性。结果表明：新型钎料固液相线为828.82~961.43 ℃，在980 ℃/15 min条件下润湿角为7.8°，展现出优异的润湿性能，进而优化了钎焊工艺参数。在980 ℃/60 min、焊缝无装配间隙的工艺条件下，焊接接头室温抗拉强度最高可达到586 MPa，超过常规BNi-2钎料的焊接强度；高温持久性能超过10 h，且焊接接头无明显缺陷。因此，采用36Pd-10Cr-3B-1Si-Ni新型低熔镍基钎料可在保证GH4169原有组织性能的前提下实现其有效焊接。
传统硬质合金主要以Co为黏结剂，近年来，采用高熵合金替代Co的新型硬质合金在改善合金硬度、断裂韧度、抗高温氧化性能及耐腐蚀性能等方面展现出明显优势。在含Cr、Mo的高熵合金黏结剂硬质合金中，强碳化物形成元素Cr、Mo会影响黏结相中的碳含量及合金中碳的存在形式，从而对力学性能产生影响。本工作旨在研究配碳量对WC-CoNiFeCrMo硬质合金组织结构与晶粒生长的影响机理，并探究其力学性能的变化规律。结果表明：随着配碳量的增加，WC-CoNiFeCrMo合金中WC晶粒变化较小，矫顽磁力逐渐降低，硬度小幅度下降；合金的断裂韧度和抗弯强度呈先增加后下降趋势，当合金总碳含量增加到5.73%（质量分数）时达到峰值，断裂韧度为18.52 MPa·m1/2、抗弯强度为2991 MPa；随着配碳量继续增加，合金中出现渗碳相，断裂韧度与抗弯强度显著降低。
通过数值模拟和工业CT等方法，对选区激光熔化（selective laser melting， SLM）制备TC4合金过程中产生的孔隙缺陷特征和形成机制进行研究。数值模拟发现，激光束斑点处的温度高，远离激光束斑点的温度低。打印结束后，熔道间搭接良好，材料内部出现球形和异形孔隙缺陷。采用与模拟相同的参数，通过SLM制备的TC4合金致密度为97.7%。显微组织分析表明，沿打印方向和垂直打印方向的晶粒分别为等轴晶和柱状晶，组织均为初生β-Ti和α'/α-Ti。金相、扫描电镜照片和工业CT重构图证明，材料内出现与数值模拟结果相似的球形和异形孔隙。球形孔隙缺陷的出现，是由于熔池与固态金属表面产生蒸汽压差，导致界面处气体被裹挟至熔池内未溢出，最终保留在材料内部；异形孔隙的出现，是由于熔道相互搭接时封闭在材料内部的孔隙因温度分布不均难以完全被液相填满所致。
选区激光熔融（selective laser melting，SLM）技术凭借独特凝固行为，可突破传统熔铸合金晶粒粗大难题。为实现SLM制备Cu-A1-Ni合金的晶粒细化，并提高其力学性能，研究了关键工艺参数激光功率和扫描速度对SLM制备Cu-A1-Ni合金垂直于打印方向和打印方向上微观组织和力学性能的影响。结果表明，样品垂直于打印方向呈现搭接完整的熔覆道，样品打印方向则为逐层累积的柱状晶，两个方向均观察到了板条状马氏体组织。当激光功率不变，扫描速度增加，或扫描速度不变，适当降低激光功率时，熔覆道变窄，晶粒和马氏体变细。当激光功率为280 W，扫描速度为850 mm/s时，所制备合金的熔覆道最窄，晶粒和马氏体最细，力学性能最佳，其打印方向的硬度和压缩强度分别达到251.2HV和1465 MPa，垂直于打印方向的这两个指标则分别达到245.7HV和1189 MPa。晶粒和马氏体的细化归因于SLM提供的高冷却速率，力学性能的提升主要来自细晶强化机制，而样品打印方向细的柱状晶、致密的马氏体和孪晶导致合金内部界面密度更高，对位错滑移的阻碍作用更强，因此力学性能更佳。
采用恒温氧化增重实验研究选区激光熔化（selective laser melting，SLM）技术和冷轧（cold rolling，CR）两种工艺制备的310S不锈钢的800 ℃高温氧化行为，系统分析SLM-310S和CR-310S的显微组织、氧化动力学和氧化膜结构。结果表明：SLM-310S和CR-310S均为单相奥氏体组织，其中SLM-310S因熔池堆叠形成鱼鳞状结构，晶粒细小均匀且单个晶粒内部存在大量柱状、胞状亚晶粒，CR-310S则为典型多边形奥氏体晶粒，晶内伴有大量孪晶组织；800 ℃氧化过程中，SLM-310S的氧化增重低于CR-310S。SLM-310S、CR-310S的氧化速率常数分别为5.612×10-4、8.593×10-4 mg2·cm-4·h-1；两种试样氧化膜均呈双层结构，SLM-310S氧化层厚度约为2~4 μm，主要由SiO₂、Cr₂O₃和MnCr₂O₄组成，CR-310S氧化膜中还含有少量含Fe氧化物，且基体内部存在孔洞缺陷。SLM-310S凭借优异的组织特征，展现出更缓慢的氧化动力学过程与更致密的氧化膜，表明其在800 ℃下的高温抗氧化性能优于CR-310S。
海水泵阀芯、阀门等摩擦副处于海水腐蚀与磨损（简称“磨蚀”）工况，材料耐磨蚀性能直接影响海工装备服役寿命和安全可靠性。采用腐蚀摩擦原位测试方法，量化研究了3种典型可钝化合金：钛合金（Ti75）、不锈钢（316SS）和铝合金（5083）在质量分数为3.5%NaCl水溶液中的腐蚀与磨损机理。结果表明，Ti75因磨蚀产物润滑作用，腐蚀与磨损发生负协同，减小了磨损量，而5083铝合金和316SS试样腐蚀与摩擦相互促进。其中，5083铝合金的腐蚀速率和磨蚀率均最大（2.25×10-3 mm3/（N·m）），316不锈钢的磨蚀率（6.78×10-6 mm3/（N·m））最小。在本工作所对比的3种材料中，316SS是用于制造在海水介质中耐磨蚀零件的最佳材料。
针对铜及其合金因表面腐蚀而导致的功能失效问题，提出一种微弧氧化与硅油热处理相结合的方法，在铜锌合金表面构建长效耐腐蚀疏水膜层。首先，通过微弧氧化和ZrO2颗粒掺杂在铜锌合金表面原位构建多孔微结构的同时引入刚性纳米粒子，与微孔共同构成疏水表面所需的多级微纳米结构；其次，利用二甲基硅油溶液对氧化膜层进行封孔和修饰；最后在热处理环境下对硅油修饰后的氧化膜层试样进行加热，降低氧化膜层的表面能，实现疏水性。采用SEM、EDS、XRD分别表征了疏水膜层的表面形貌、化学成分和物相组成；采用接触角测量仪、电化学工作站和胶带剥离实验分别测试了疏水膜层的润湿性、耐腐蚀性和耐久性。结果表明，疏水膜层表面的物相主要由CuO、ZnO、α-Al2O3、γ-Al2O3、ZrO2、SiO2组成；与铜锌合金基体相比，疏水膜层的腐蚀电流密度降低了4个数量级；水滴接触角从原来的64.1°增至139.2°，表面黏附能则从45.331 mJ/m2降低到3.554 mJ/m2；经过150次胶带剥离实验后，所制备的疏水膜层表面接触角高于120°，仍保持较好的疏水性。本研究可以为铜及铜合金的表面腐蚀防护提供一定的实验依据和基础指导。
以高温能够被铁基合金润湿的TiC颗粒为硬质相，在Q235钢板表面激光熔覆成形软硬相间的TiC/Fe复合涂层，提高其在耐磨使用工况时的使用寿命。结果表明：激光熔覆制备的TiC/Fe复合涂层形成TiC硬质相与γ-Fe软相相间的复合结构，但是，软相与硬质相面积比较大（大于1.8）时未获得“高硬-减摩”TiC/Fe复合涂层，而当软相与硬质相面积比约为1∶1时实现“高硬-减摩”协同效应，即合金涂层的平均硬度高达1300.39HV0.2，平均摩擦因数仅为0.1127。未添加TiC颗粒的铁基合金涂层磨损机制为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损的混合磨损机制，添加TiC颗粒后，合金涂层磨损机制主要为轻微氧化磨损，且随着TiC颗粒添加量的增加，合金涂层的氧化磨损减弱。
为提高环氧树脂防腐涂层对金属基材防护的持久性，以戊二醛为交联剂，采用表面沉积交联法将壳聚糖吸附包裹在多壁碳纳米管表面，然后通过水溶性偶联剂1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC·HCl）接枝硬脂酸，合成出硬脂酸/壳聚糖修饰的多壁碳纳米管（SA/CS-CNTs）。将SA/CS-CNTs与水性环氧树脂共混制备出水性环氧防腐涂料。对SA/CS-CNTs结构进行了表征，对涂层的耐腐蚀性能进行探究。结果表明，添加0.5%（质量分数）SA/CS-CNTs的环氧树脂防腐性能最佳。与纯水性环氧树脂相比，其低频阻抗值提高了约5个数量级，缓蚀效率可达99.66%，水接触角可达104.2°；腐蚀电流密度从4.17×10-6 A·cm-2减小到1.44×10-8 A·cm-2，腐蚀电位增加了0.39 V；在3.5%的NaCl溶液中浸泡96 h后，低频阻抗模量值仍高于107 Ω·cm2。
针对现役氧化锆基热障涂层陶瓷材料在1200 ℃以上长期服役存在高温相稳定性衰退和易于烧结致密化的问题，采用适合于批量生产的高效低成本固相合成工艺制备技术，实现亚共晶成分La2Zr2O7-SYSZ复相热障涂层陶瓷材料制备。利用场发射扫描电镜（SEM）与能量色散X射线光谱（EDS）等手段，重点探究1450 ℃高温循环热处理对复相陶瓷的高温组织稳定性、微观组织演化与晶粒生长动力学行为。研究表明：1600 ℃✕6 h高温烧结制备亚共晶成分La2Zr2O7-SYSZ基复相陶瓷的晶粒呈等轴/近等轴状形态，平均晶粒尺寸为（2.9±0.31） μm；在1450 ℃高温循环热处理50~300 h过程中，晶粒尺寸分布曲线呈现显著右移及展宽趋势，平均晶粒尺寸逐渐增长至（4.7±0.33） μm；整体上符合单峰正态分布规律，但随着热处理时间延长至150~300 h时逐步发展为双峰态正态分布；复相陶瓷的晶粒生长活化能为（351.79±19.21） kJ/mol，生长指数n=2.41，表明晶粒生长受晶格扩散控制的钉扎效应主导。为开发新一代抗烧结热障涂层材料提供了重要的理论依据与工艺参考。
作为常规油气资源的重要接替资源，页岩气开采过程中会不可避免地排放出岩屑危废，将其消纳并高值化利用成为页岩气开采领域的另一亟待解决的棘手问题。本研究采用钻井岩屑脱油残渣（deoiled residue of drilling cuttings， DRDC）（以下简称脱油残渣）为原料，搭配低品位铝矾土与钾长石作为补充铝源和助烧剂，利用一条50 kg/h级小试生产线，连续运行25天，系统评价了脱油残渣含量与烧结温度对陶粒支撑剂的密度与强度的影响。结果表明：陶粒的圆球度均达到0.9以上。陶粒的体积密度与视密度均随着脱油残渣含量升高而逐渐降低，但是破碎率逐渐升高。随着烧结温度提高，陶粒的体积密度与视密度呈升高趋势，而破碎率呈降低趋势。在含脱油残渣5%（质量分数）、1300 ℃烧结条件下，得到52 MPa闭合压力下破碎率达3.01%的陶粒支撑剂产品。在20种条件下均获得了满足行业标准SY/T 5108—2014的陶粒支撑剂。
提出了连续闪爆预处理和氧化-胺化接枝相结合的植物纤维改性方法，制备可进行热加工的交联型生物基材料，探究了热成型加工方式、解交联回收及再加工过程对材料性能的影响。结果表明，当高碘酸钠/植物纤维质量比为0.3，胺醛摩尔比为1.4时板材表现出优异的力学性能和较好的疏水性，弯曲强度和吸水膨胀率分别为58.2 MPa和15.7%，而经过动态模压成型后，拉伸强度提升至69.9 MPa，吸水膨胀率降低至11.2%。对动态模压成型的板材进行破碎、水解、再成型，结果表明，3 h、80 ℃的水解产物经过再次动态模压成型后强度可达55.1 MPa，性能可保持为原来的78.9%。研究结果证明了氧化-胺化改性方法及动态模压热成型制备高性能植物纤维材料的可行性，有助于实现植物纤维的回收利用以及环保型生物质材料的开发。
采用两种不同变形量的成型工艺（（工艺1和工艺2））对低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢（Fe-0.21C-11.76Cr-1.41W-0.20V-0.17Ta-0.63Si-0.51Mn-0.015N， 质量分数/%）管材微观组织及力学性能的影响进行研究。结果表明：轧制变形量由44%逐渐增加至66%（工艺1）时，管材的马氏体基体转变为细小的铁素体基体，屈服强度σ y由302 MPa提高至407 MPa，伸长率El由28.6%减小到25.8%，抗拉强度σ U基本不变。而工艺2 （变形量53%~57%）中管材的基体组织同样发生马氏体向铁素体的转变，但是由于变形量相对较小，完全再结晶发生延后，σ y由初始的487 MPa减小到364 MPa，El由23.9%增加到36.3%。两种工艺的管材分别进行44%和66%变形量终轧后进行相同的正、回火处理，成品管材组织均表现为碳化物粒子均匀分布在板条马氏体基体上，室温力学性能相当（σ y=590~597 MPa，σ U=810~817 MPa，El=20.7%~22.8%），但工艺2成品管材的高温力学性能（σ y=357 MPa，σ U=380 MPa，El=16.3%）略低于工艺1（σ y=383 MPa，σ U=446 MPa，El=21.6%）。
针对航空发动机的高温密封问题，以U形金属密封件为研究对象，分析了密封件壁厚、压缩率及压缩循环次数对其弹性性能的影响，确定了最佳参数组合。同时，设计并搭建了高温气密性能检测装置，进行了密封件气密性能实验研究，给出了泄漏率计算公式，并分析了气密性能影响因素及其与密封件弹性性能的关系。结果表明，密封件回弹率随壁厚、压缩率的增大或压缩循环次数的增加而减小；3种壁厚的密封件在650 ℃温度下，50次压缩后回弹率均保持在90%以上，当壁厚为0.5 mm时密封件具有最佳的弹性性能。密封件的泄漏率随温度、接触应力的增加而减小，随压差的增大而线性增大；在650 ℃温度下，0.5 mm壁厚的密封件比室温条件下的泄漏率平均下降约50%。密封件的气密性能受其弹性性能的影响，增大壁厚或压缩率会增加密封表面接触应力，进而降低泄漏率。
提出了一种新型负泊松比柱状蜂窝结构，通过改变蜂窝结构的单胞数量，设计了4种尺寸相同的蜂窝结构。通过冲击实验与有限元数值模拟研究了单胞数量对新型蜂窝结构力学行为与能量吸收性能的影响，并与不同质量铝蜂窝的比吸能进行对比。结果表明：新型蜂窝结构在冲击过程中表现出独特的压缩-扭转耦合变形机制，通过胞壁的扭转运动可以调整结构的受力分布，可有效地吸收和分散冲击能量，提高能量吸收效率。进一步分析发现，单胞数量对蜂窝结构力学性能有显著影响，可有效提高平台应力，最多可提高3.16倍，但压缩位移有所减小。综合力学性能分析表明，结构HM4-8在冲击力学性能和能量吸收效率方面具有最优表现，适合用于高效的能量吸收与冲击保护应用。该研究为蜂窝结构的优化设计提供了新的思路，具有重要的工程应用价值，特别是在轻量化与抗冲击性能要求较高的领域。
同时具有光热-化学动力学治疗（PTT-CDT）功能的纳米材料在癌症治疗中具有很大的优势，但这种多功能纳米材料的设计和制备仍然具有挑战性。本研究以墨鱼汁（M）为核心，在其外部生长一层CuO，成功构建了M@CuO复合多功能纳米材料。结果表明，M@CuO复合材料呈球形，纳米粒径为128.2 nm，在近红外光照射条件下具有良好的光热转换性能（η T=47.6%）。此外，M@CuO在室温（25 ℃）时表现出良好的芬顿效应，且芬顿反应速率可通过光热效应进一步提高，相同条件下45 ℃时的芬顿反应速率是25 ℃时的2.3倍。在体外细胞实验中，M@CuO显示出良好的生物安全性，且在光热-化学动力学联合治疗效果下可以高效地杀死肿瘤细胞，为开发具有PTT-CDT联合治疗的多功能纳米材料提供了一种有效的策略。
