高熵作为全新的材料体系, 得益于巨大的组分空间、独特的微观结构以及较大的构型熵所赋予其独特且可调的优异性能, 已成为材料领域的研究热点。高熵陶瓷的研究目前还处于探索阶段, 尤其在精准的成分设计理论、高纯高产率粉体制备、新型烧结工艺等方面, 亟待深入研究。因此, 本文针对高熵陶瓷的五大高熵效应、新的设计理论、粉体制备方法、新型烧结工艺以及综合性能与实际应用进行了梳理归纳, 并通过团簇加连接原子模型（CPGA）对高熵陶瓷（HEC）成分设计进行解析, 深入挖掘了HEC的组元和微结构以及性能之间的关系。未来HEC的重点发展方向仍然为基础理论设计, 尤其是针对非氧化物HEC成分结构。同时, 在样品制备上要在学科交叉领域寻找突破, 如采用人工智能机器学习与3D打印进行制备。最后, 要寻找结构、热障耐腐涂层、机械、工程光学和磁性等方面实际应用并对探究工况环境下的强化、失效机制深入探究分析。

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注, 被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述, 总结了当前存在的问题, 提出了未来值得探索的研究领域。金属增材制造技术制备的镍基高温合金具有良好性能, 能实现复杂构件精密成形, 且制备过程中材料浪费少, 有望成为未来航空航天等领域中镍基高温合金构件的重要制备工艺。常见的镍基高温合金增材制造方法有粉末床熔化、定向能量沉积和电弧增材制造等, 粉末床熔化被广泛用于制造高精度和复杂零件, 但制造速度相对较慢, 且设备和材料成本较高。定向能量沉积自由度和灵活性更高, 可用于制备功能性梯度材料, 但精度较低。电弧增材制造具有较低的设备成本和材料成本, 适用于大型零件的快速制造, 但其制备的合金表面粗糙度较差, 需要进行额外的加工或后处理。在增材制造过程中被广泛研究的镍基高温合金包含IN625, Hastelloy X等固溶强化型和IN718, CM247LC, IN738LC等沉淀强化型高温合金。与传统的铸造和锻造方法相比, 增材制造独特的逐层成型、快冷快热的制备过程带来了粗大的柱状晶粒组织和大量细小晶粒的独特微观组织, 还形成了独特的熔池组织及位错胞结构。但是, 通过增材制造得到的合金一般还需要进行热处理, 对晶粒组织、析出相等进行调控, 从而影响合金的力学性能。此外, 增材制造镍基高温合金的力学性能还与具体制备方法和合金种类有关。尽管目前增材制造已被广泛用于镍基高温合金的制备, 但仍面临组织与性能存在各向异性、高性能合金开裂敏感性高以及缺乏相应的规范和标准等问题, 将来需要在热处理、专用合金的定制与开发、探索工艺-结构-功能关系以及计算建模等方面深入探索。

NiTi形状记忆合金（shape memory alloys, SMAs）作为一种智能材料, 具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性, 被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域。其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状, 且其远大于常见金属可恢复的弹性应变。形状记忆效应则是温度激励下奥氏体和马氏体两相的相互转变, 根据宏观变形分为单程、双程和全程形状记忆效应。而NiTi SMAs的生物相容性体现在低弹性模量和低生物毒性等方面, 可应用于正畸、矫正、心血管支架等医疗器件。为充分发挥NiTi SMAs的功能, 研究者们不断开发NiTi SMAs相关的智能结构。本文简要综述了近年来研究和发展NiTi SMAs的不同功能特性及其对应的智能结构典型应用, 详细介绍和讨论了NiTi SMAs的功能特性、关注问题和应用领域。同时, 也对NiTi SMAs阻尼性能和储氢特性进行了阐述。最后, 展望了NiTi SMAs在各领域应用上尚需重点关注的问题：利用增材制造技术调控微观结构实现超弹性的稳定性提升；通过建立本构模型为形状记忆效应的稳定应用提供理论指导, 并进一步优化结构实现形状记忆效应的宏观放大；提高NiTi SMAs在生物环境里的耐腐蚀性和医疗应用推广。因此, 推动NiTi SMAs在不同应用领域的个性化和功能定制化, 尚需大量的跨学科研究。

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。

开发具有优异综合性能的核反应堆结构材料是核能发展的基础, 并且是长期以来制约核能推广的难点之一。多主元合金（multiprincipal element alloys, MEAs）因具有良好的抗辐照性能、力学性能而被认为是先进反应堆结构材料的候选材料, 为新型抗辐照材料的设计开辟了广阔空间。近年来, 有关多主元合金在辐照损伤方面的研究多试图揭示多主元合金一些因素和特性对辐照过程中缺陷形成与演变的影响。例如：主元种类和数目、主元浓度、晶格畸变、化学短程序等。尽管现有的一些研究结果表明以上因素可以提高多主元合金抗辐照损伤能力, 但是在不同辐照条件下, 以上因素对多主元合金中缺陷形成和演变的影响机制存在较大差异, 难以得出普适性的结论。本文围绕FCC和BCC系两类多主元合金的辐照肿胀、氦泡形成、辐照诱导元素偏析和相变、辐照硬化四方面内容, 综述了近年来多主元合金在辐照损伤方面的研究进展, 总结了多主元合金提高抗辐照性能的作用机制, 并在此基础上对核电结构用多主元合金的未来研究方向做出了展望, 包括短程序调控、高熵陶瓷、增材制造、高通量结合机器学习加速材料开发等。最后指出必须从合金成分设计的角度出发, 基于材料服役的实际环境来设计新型抗辐照多主元合金。

汗液中含有人体诸多生理信息, 如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测, 在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力, 而被广泛研究。本文阐述了可穿戴汗液传感器集成结构中基底、集汗、传感、电源和决策五大模块, 着重强调了纳米结构（如金属基、碳基等材料）在电化学传感敏感材料中表现出的优异性能及应用, 最后讨论了可穿戴汗液传感器在微量汗液收集及多参数传感中物理化学变量的可变性等方面存在的挑战。针对汗液收集和实时校准两个关键问题, 提出可穿戴汗液传感未来发展方向包括仿生微流控技术和多参数反馈调控方法, 实现微量汗液高效收集及精确检测, 将有效推动汗液传感在慢性重大疾病实时预警的应用和发展。

连续SiC纤维及其复合材料以其优异的耐高温、抗氧化以及机械性能在航空航天以及核领域有着广泛的应用前景。先驱体转化法已成为制备连续SiC纤维最重要的方法。特定异质元素的引入可以有效改善SiC纤维的性能。本文结合我们团队近40年在先驱体转化法制备高性能SiC纤维领域的相关工作, 首先综述了异质元素的引入方式, 主要包括物理共混和化学改性；从提高先驱体的陶瓷产率、促进纤维烧结致密化, 提高SiC纤维的耐高温性能以及拓展SiC纤维的功能化应用等方面阐述了异质元素的作用和机理；然后分别介绍了国内外含Ti、Al、Zr、Fe、B以及难熔金属（Hf、Ta、Nb）等含异质元素SiC纤维的组成、结构与性能以及发展现状, 最后对陶瓷先驱体体系构建、异质元素种类含量与纤维性能构效关系研究、以及纤维工程化应用等研究方向进行了展望。

作为热结构材料, 陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites, CMC)在航空航天领域应用潜力巨大。连续纤维的引入解决了陶瓷脆性大的问题, 而纤维与基体间微小区域——界面层的设计是保证CMC具有高韧性的关键。一直以来相关研究主要集中于界面层与CMC宏观力学性能之间的关系, 受限于表征难以深入研究界面层微区力学行为的困难。随着微纳力学测试与聚焦离子束(focused ion beam, FIB)技术的发展, 近些年来对于CMC界面层结合强度以及其失效行为的表征逐渐增多。在此基础上, 本文综述CMC中界面层的作用以及界面剪切强度的影响因素与调控机制, 同时汇总当下通过直接或间接手段测试界面剪切强度的方法, 重点总结微纳力学手段下纤维push-out/push-in以及微柱压缩等方法的适用条件以及差异, 报道这些方法在界面区失效机制研究方面的进展, 并指明尚存在的一些问题。其中, 纤维push-out/push-in可以反映基体应力作用对界面剪切强度的影响, 但测试结果可能受到外部因素的影响；而微柱压缩测试则更多地反映界面层本征特性, 无法反映基体应力对界面剪切强度的影响, 也无法反映纤维拔出过程。最后展望未来的研究方向：进一步拓展界面微区力学行为的表征方法, 同时确定微区力学与宏观力学性能间的影响机制并建立模型, 最终实现CMC的界面层优化。

本文主要从富勒烯的制备、提纯和应用三方面进行综述，通过分析产率和成本等因素，对富勒烯的制备和提纯方式进行优缺点对比，重点阐述富勒烯材料在润滑、催化、生物医学等领域的应用现状，并指出富勒烯的制备和提纯方式应朝着低成本、高产率的方向进一步优化改进。同时，要加强富勒烯应用反应机理的理论研究，以便从设计角度对富勒烯材料进行开发。

木质素是木材细胞壁的重要组成成分, 其吸湿特性、热特性、力学特性等在木材的微宏观尺度相互影响, 并对其高值化应用起决定性作用。本文从分子结构、分离方法、吸湿特性、热特性、力学特性五个方面综述了木材木质素的研究进展。木材木质素是高异质、不规则的三维网状高分子结构, 相比原位木质素, 不同分离方法的分离木质素有不同程度的解聚缩合, 导致分离木质素分子结构、吸湿性、热特性、力学特性存在差异性。木材木质素具有近似S型等温吸附曲线且存在吸湿滞后现象, 平衡含水率在20%（质量分数）以下, 可用BET, GAB理论定性描述和定量分析单层水分子吸附量。木材木质素在低温时具有高分子塑性特征, 玻璃化转变温度为90~160 ℃, 高温度时具有热固性特性并发生热分解, 先后发生α-O-4、β-O-4、脂肪烃碳碳键、5-5、4-O-5键断裂, 类原位木质素活化能为82~150 kJ/mol。木质素在力学特性上各向同性, 弹性模量总体随含水率的增大而减小, 弹性模量为2.8~9.0 GPa, 剪切模量为1.1~2.3 GPa, 但研究范围局限在弹性阶段。在原位木质素绿色高效分离方法、木质素分子结构序列和木质素弹塑性力学性能等方面有待进一步深入研究。

高熵合金最初报道于21世纪初期, 该类合金具有较高的混合熵值, 使其具有优异的热稳定性；较大的晶格畸变, 产生了强烈固溶强化效果；较大的负焓值导致在晶粒内部形成团簇结构, 有效阻碍了位错运动, 进一步提高了合金强度。高熵合金独有的这些特性, 使其在低温和高温条件下均有望表现出优异的物理性能和力学性能, 引起了广泛的关注, 研究报道呈爆发性增长。本文根据已有的BCC和FCC结构高熵合金物理-力学性能数据, 分析了电子浓度、晶格常数、原子错配度、混合焓、硬度、弹性模量和归一化硬度等参数之间的关系, 提出了BCC和FCC晶体结构的高熵合金弹性模量和硬度的经验计算公式, 在此基础之上, 综合考虑合金密度、塑性和服役工况等条件, 提出了BCC和FCC结构的高熵合金成分设计方法。最后指出高熵合金的持久性能、大尺寸铸锭的成分和性能均匀性以及大尺寸合金锭的制备是高熵合金工程应用需解决的关键问题。

AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金具备细小、均匀、规则的片层结构, 在较宽的温度（70~1000 K）和成分偏差范围内均具备良好的组织结构和强塑性兼备的力学性能, 因而成为目前研究最为广泛的共晶高熵合金。本文针对增材制造AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金, 综述了不同工艺和工艺参数对该合金的微观组织和力学性能的影响, 重点阐述了选区激光熔化技术制备AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金的相分布、微观组织和强化机制。最后, 指出当前增材制造AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金相形成机理及组织演化过程中存在的分歧和不足, 并提出以AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金为基体的材料改性、增材制造高熵合金新工艺研究开发等发展方向, 为推动该合金的工业化应用提供思路。

难熔高熵合金兼具高强度、高硬度、抗高温氧化等优异综合性能, 在航空、航天、核能等领域具有广阔的应用前景和研究价值。但难熔高熵合金成分复杂、设计难度高, 严重制约了高性能难熔高熵合金的进一步发展。近年来, 机器学习凭借着高效准确的建模预测能力, 逐步应用于高性能合金的设计和开发。本文在广泛收集机器学习驱动难熔高熵合金设计研究成果的基础上, 详细综述了机器学习在辅助合金相结构设计、力学性能预测、强化机理分析和加速原子模拟等方面的应用与进展。最后, 总结了该领域当前存在的不足, 并针对如何推进高性能难熔高熵合金的设计进行了展望, 包括构建难熔高熵合金高质量数据集、建立难熔高熵合金“成分-工艺-组织-性能”定量关系、实现高性能难熔高熵合金的多目标优化等。

采用激光选区熔化成形（selective laser melting, SLM）技术制备TCGH（TC4+GH4169）复合材料, 探究TCGH钛合金复合材料的最佳成形工艺参数, 并研究沉积态试样和热处理试样的显微组织与力学性能。结果表明：TCGH钛合金复合材料的最佳工艺参数为扫描速率900 mm/s、激光功率150 W, 致密度达到99.5%以上。GH4169粉末的添加改变了TC4钛合金材料的固态相变行为, 沉积态组织呈现明显高温凝固特征, 使得逐行扫描搭接和逐层扫描堆积成形特征变得明显, 沿打印方向原始粗大柱状β晶粒尺寸明显减小, 复合材料抗拉强度提升。与沉积态试样相比, 950 ℃热处理后, 试样显微组织转变为近等轴组织, 同时随着热处理温度上升, 第二相的回溶导致复合材料的固溶强化作用占主导地位, 使得复合材料抗拉强度和塑性均得到提升。

随着探测手段的发展, 智能化与高精化的军用隐身探测技术对隐身材料的性能提出了更高的要求, 传统材料受限于本身的性能很难实现轻量、宽频、强吸收等隐身要求, 而超材料由于其可以按人的意志设计、调整结构并获得相关性能, 在隐身领域具有极强的发展潜力, 因此超材料在军用隐身领域中的相关研究受到了极大关注。本文综述了超材料的发展、特殊性能及应用, 着重讨论了雷达隐身超材料、红外隐身超材料、雷达/红外兼容隐身超材料以及激光/红外兼容隐身超材料的研究与发展, 指出目前超材料在军用隐身方面的研究多数停留在实验阶段, 难以适应复杂多变的实际环境, 今后应将研究集中在低成本制备与应用、宽频多波段兼容以及高耐温、高耐蚀性与高户外稳定性等方面。

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。

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。

高强铝合金因具有高强度、低密度、优异的延展性和抗腐蚀性，成为了航空航天和汽车应用零件最常用的金属材料之一。电弧增材制造技术具有快速原位成形制造复杂结构零部件的能力，非常适用于中型或大型高强铝合金铝部件的制造。本文综合分析了高强铝合金电弧增材制造工艺和设备研发现状、高强铝合金电弧增材的固有属性和缺陷以及主要的性能优化手段，讨论了组织和性能的固有特征和复合增材制造技术对组织和性能的影响。针对电弧增材制造高强铝合金不可忽略的本质冶金缺陷、特征性能需求和多种优化工艺的优劣等问题，提出了电弧增材制造高强铝合金综合评价体系、成分设计和丝材开发、专用热处理制度和复合增材制造技术的协同性等发展方向，以期为电弧增材制造高强铝合金的性能提升和应用推广提供重要参考。

电弧增材制造由于其高沉积速率、高材料利用率、低成本以及具有制造大尺寸构件的能力而得到研究人员的广泛关注, 有望广泛应用于镁合金的快速成形。本文概述了电弧增材制造用镁合金丝材的种类及其对丝材的要求, 总结了现今适合于镁合金电弧增材制造用丝材的制备方法, 重点论述了镁合金电弧增材制造工艺的制备技术、基本原理、微观组织及力学性能, 讨论了不同电弧增材制造工艺制备不同镁合金的影响因素, 分析了镁合金电弧增材制造目前可用丝材种类少以及增材制造构件形性尚不可控等问题, 并且在优化电弧增材制造镁合金构件性能和推进应用方面进行了展望。

采用机器学习辅助高熵合金设计，致力于解决传统试错实验方法时间周期长、成本高的问题。以经典的AlCoCrCuFeNi系高熵合金为研究对象，采用机器学习方法，分别构建高熵合金的相结构预测模型和硬度预测模型。其中支持向量机模型（SVM）在两个任务中均有最好的训练表现，最佳的相分类准确率达0.944，硬度预测模型的均方根误差为56.065HV。进一步串联两种机器学习模型，基于样本数据集上下限的成分空间，对AlCoCrCuFeNi系高熵合金同时进行相和硬度的高效预测和筛选，实现新型合金成分的快速设计。实验验证5种新合金符合相预测结果，测试硬度与预测硬度值的RMSE为12.58HV，表明建立的机器学习模型实现对高熵合金相和硬度的高效预测。

激光定向能量沉积增材修复技术具有时间短、效率高、成本低、力学性能好等优点, 具有很大的发展潜力。采用Al-7.5Mg-0.3Sc-0.28Zr作为修复材料对轨道交通用5083-H112铝合金进行激光修复实验, 得到了致密、无缺陷的修复试样, 并对其组织和性能进行研究, 探讨了激光修复铝合金的可行性。结果表明, 熔合线附近过渡区可划分为修复区、部分熔化区、热影响区和母材。修复区为完全等轴晶, 由平均晶粒尺寸为4.95 μm的细晶带和18.34 μm的粗晶区组成。从修复区到部分熔化区再到热影响区的过渡区域, Al元素含量逐渐升高, Mg元素含量逐渐下降, 硬度逐渐下降, 修复后母材未被软化。由于激光增材制造技术的快速凝固, 在熔合线附近的细晶带有较大的应力集中, 由于较小的热输入在部分熔化区、热影响区的残余应力较小。修复试样的屈服强度为（152±2）MPa, 为母材的89.4%；抗拉强度为（305±5）MPa, 为母材抗拉强度的100%；伸长率为（15.5±0.5）%, 为母材的85.2%；断裂发生在强度较弱的母材。高性能的激光修复铝合金是可实现的, 具有广泛的应用前景。

开展激光选区熔化（selective laser melting, SLM）TC4合金高周疲劳行为实验研究, 对比分析两种取样方向（水平、垂直）、两种温度（室温、400 ℃）条件下合金的疲劳性能差异, 探索了通过热等静压（hot isostatic pressing, HIP）方式提升合金疲劳性能的可行性。结果表明：退火热处理后, 合金疲劳性能存在显著的各向异性, 垂直方向试样疲劳性能高于水平试样；相较于室温, 400 ℃条件下合金的疲劳寿命降低, 但仍存在各向异性；热等静压后, 合金的疲劳寿命呈现出一定程度的提升, 疲劳性能各向异性趋势减弱。断口分析显示, SLM TC4合金裂纹主要起源于表面与亚表面缺陷处, 以气孔为主, 统计分析表明, 垂直试样的源区缺陷尺寸要低于水平试样, 这是导致合金水平试样疲劳性能降低的主要原因；热等静压后, 合金水平和垂直试样裂纹均萌生于表面滑移处, 此时合金的孔隙率显著降低, 已无明显缺陷, 而缺陷数量的减少是合金疲劳性能提升的主要原因。

为了获得性能优异且适应性广的复合材料软模成型用热膨胀硅橡胶，研究三种热膨胀硅橡胶的流动、耐热、热膨胀及弹性性能，通过分级-复合-分散的方式将两种二氧化硅粒子添加分散至热膨胀硅橡胶，并对硅橡胶的流动、耐热及热膨胀性进行研究。结果发现，硅橡胶Ⅰ固化交联反应黏度增加慢、交联固化时间长，耐热、热膨胀性最佳，适合应用于复合材料软模成型工艺。硅橡胶Ⅰ最多填充2 phr纳米二氧化硅、60 phr微米二氧化硅，微米二氧化硅的改性效果优于纳米二氧化硅，当微米二氧化硅用量为60 phr时，硅橡胶室温至200 ℃平均线膨胀系数为210.0×10^-6 ℃^-1，比未添加填料的硅橡胶降低约22%，硅橡胶室温至200 ℃平均弹性模量为4.7 MPa，比未添加填料的硅橡胶提高约96%。实验结果满足硅橡胶的热物改性需求，扩大了软模成型工艺热膨胀硅橡胶的应用范围。

NiTi形状记忆合金应用于牙齿正畸弓丝、心血管支架、流体阀门等场景时受应力与化学腐蚀的双重作用, 导致合金出现一定程度的氢脆并影响构件的可靠性与安全性。本文围绕NiTi合金中的氢效应问题, 综述氢在NiTi合金中的占位、存在状态与扩散行为。总结NiTi合金中氢的含量、状态、分布和扩散系数的表征方法, 介绍氢对NiTi合金马氏体相变、阻尼行为的影响, 重点讨论NiTi合金的氢脆行为、氢脆影响因素及氢脆机制, 并总结用于避免或延迟NiTi合金氢脆发生的措施与方法。最后, 提出氢在NiTi合金各相中的扩散行为研究、氢分布的可视化表征以及氢-马氏体相变相互作用等研究方向, 以期为NiTi形状记忆合金的研究人员提供有益参考。

采用快速凝固技术将TiB直接植入基体钛合金, 形成一种新型超细网状结构钛基复合材料（titanium matrix composites, TMCs）粉体, 并采用激光增材制造技术, 制备出一种等轴网状和柱状网状组织交替分布的新型钛基复合材料, 系统分析和讨论增材制造TMCs超常凝固网状组织形成机制与力学特性。研究发现：增材制造TiB/Ti复合材料网状组织（约9 μm）主要由原位自生纳米TiB晶须组成, 呈现B₂₇和B_f两种晶体结构；B元素的直接引入, 易于在凝固界面形成成分过冷, 不仅促使交替形成等轴网状组织和柱状网状结构, 也同步细化基体晶粒尺寸, 实现基体合金片层α相的等轴化。经原位力学观察分析发现, 增材制造形成的原位自生纳米TiB网状组织结构, 不仅能够抑制裂纹偏转并钝化裂纹, 还将大量滑移迹线聚集于网络结构内部, 并在晶界诱发高密度位错, 限制材料的塑性变形, 大幅度提高了复合材料的强度, 增材制造TiB/Ti复合材料抗拉强度提高42%, 伸长率保持在约10%。

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。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）中的双极板起到传递电子、分配气体、电池内水管理、支撑膜电极组件等作用, 也是保证燃料电池堆低成本的关键部件。本文对双极板材料（金属、石墨和复合材料）、作用、优势及挑战进行了分析, 其中复合石墨双极板以其长寿命和耐腐蚀的特质, 具备与其他双极板竞争的优势, 近年来受到高度关注；对石墨形成导电网络的相关因素（涉及填料尺寸、形态, 辅助填料桥接石墨颗粒）、聚合物的成分与固化条件以及成型工艺条件对性能的影响规律进行了讨论。未来, 开发具有优异综合性能的复合石墨双极板, 掌握并优化聚合物结构及反应路径对其性能的平衡作用, 使现有配方及成型方法适应大规模生产, 将大大增强质子交换膜燃料电池在更多领域的大规模应用。

随着航空航天领域的不断发展, 金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能, 可有效提高高温结构部件的使用寿命。近年来, 聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一种无机涂层制备的新方法。该方法具有制备工艺简便、涂层功能拓展性强等特点, 得到了研究者越来越多的关注。本文主要综述了硅基聚合物前驱体转化陶瓷涂层的研究进展。首先从聚合物陶瓷涂层的制备展开, 简要介绍了硅基聚合物前驱体、填料种类以及涂覆工艺和裂解方式对涂层结构以及性能的影响。随后, 重点讨论了聚合物前驱体转化陶瓷涂层在耐高温防护领域, 包括抗氧化、环境障、热障涂层的应用进展。最后, 指出了聚合物陶瓷涂层在涂层性能提升及缺陷控制等方面的问题, 并对其发展方向进行了展望, 例如通过在硅基前驱体中引入Hf, Zr, Ta等超高温元素, 提高陶瓷涂层的耐温等级, 以及发展高效的陶瓷化新技术, 从而提高陶瓷转化效率及涂层适用性范围等。

随着近现代科技的发展, 高速飞行器对生存能力需求不断提高, 其鼻锥、机翼、尾喷管等高温部件极易暴露。传统吸波材料普遍不能应用于高温环境, 为了能够隐藏高速飞行器的高温部件, 吸波材料的高温应用引起了研究人员的重视, 耐高温吸波陶瓷材料可以实现上述背景下的应用。为提供分析和改善陶瓷吸波材料高温程度有限和吸收带宽较窄问题的依据, 对引入温度影响后, 耐高温吸波陶瓷材料的吸波机理进行了阐述。耐高温吸波陶瓷材料与涂层可以分为碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷和聚合物转化陶瓷。本文在此分类的基础上, 对陶瓷吸波材料和涂层损耗电磁波机理及其高温条件下的吸波性能进行了归纳总结, 并指出未来耐高温吸波陶瓷材料应改善现有材料耐高温程度不足以及有效吸收带宽较窄的问题, 进而加强其在高温条件下的服役能力。

随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展，便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池，但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限，难以满足上述需求。因此亟需发展更高能量密度的电化学体系。锂金属负极具有极高的理论容量（3860 mAh·g^-1）和最低的氧化还原电势（-3.04 V vs SHE），被认为是实现下一代高能量密度电池的理想材料。然而在几十年的发展过程中，锂金属电池较低的循环寿命和安全性问题严重制约了其实用化。本文从锂金属电池的发展历程出发，分析锂金属负极反应活性高、锂枝晶、死锂和体积膨胀等问题及作用机理，并就上述问题分别从界面设计和体相设计方面综述应对策略，包括非原位/原位生成的界面层保护、合金化锂负极以及三维复合锂负极，最后针对实效电池的约束条件、电极串扰及大容量电池的失效机制等实用化锂负极未来发展进行探讨和展望。

新型高速航天飞行器的不断发展对耐高温、轻质、高效隔热材料提出了迫切需求，炭气凝胶因其纳米尺度孔隙和颗粒链结构，不仅具有传统气凝胶的低密度、高孔隙率、高比表面积及低热导率等优异的特性，还具有耐超高温（惰性气氛）、高红外比消光系数等优点，使其在作为隔热材料应用于超高温部位热防护具有显著优势。本文首先基于热传导理论，分别从气凝胶密度和微观结构（孔径、粒径）等方面阐述了炭气凝胶隔热性能的研究现状，然后综述了近年来国内外炭气凝胶隔热材料制备工艺及性能优化的研究进展，主要包括力学性能增强、耐烧蚀/抗氧化、低成本化及超轻超弹四个方面，并对各方面存在的优缺点进行了总结。最后提出低成本、高性能炭气凝胶隔热材料的后续研究方向，并对其在民用及其他特殊领域的发展应用进行展望。

取向硅钢是重要的铁芯材料, 而常化是目前生产高磁感取向硅钢不可或缺的工业生产工序, 它可以调整热轧板的组织、织构和抑制剂析出从而改善硅钢磁性能。本文综述了取向硅钢热轧与常化组织的遗传性规律与常化过程中抑制剂的演变规律, 重点讨论了常化对初次再结晶和二次再结晶组织与织构的影响规律, 指出常化组织中细小γ-晶粒群有利于二次再结晶, 而大的变形α-晶粒与λ-晶粒不利于二次再结晶。最后针对低温加热渗氮型高磁感取向硅钢推荐了能最优化磁性能的三段式常化工艺及其参数。而如何在保证获得同等织构组分与抑制剂含量的基础上进一步简化工艺以及常化工艺在薄板坯连铸连轧和薄带连铸生产取向硅钢中的合理应用将是未来常化发展的重点方向。

材料的轻量化与高强韧性对于实现节能、环保和可持续发展战略具有重要的意义。颗粒增强铝基复合材料由于兼具增强相与基体合金的性能优势，可实现高模量、高强度及高耐热性等，已成为高性能轻合金研发的焦点之一。AlN增强铝基复合材料微观组织设计自由度高，可显著改善铝基复合材料的强韧性，已引起国内外学者的广泛关注。本文综述了AlN增强铝基复合材料力学性能的研究进展，首先介绍了AlN制备方法、界面结构调控、混杂强化与构型化设计对AlN增强铝基复合材料强韧性的影响，从室温与高温强化两方面重点讨论了构型化设计对AlN增强铝基复合材料强韧化效果的影响，然后指出室温下异质变形诱导强化与高温下载荷传递强化机制，最后，对AlN增强铝基复合材料新制备工艺、精准化组织设计与非均质AlN构型强化机制等研究方向进行了展望。

采用真空电弧熔炼法制备CoCrFeNi-（Nb，Ta）系列高熵合金，详细研究Nb和Ta合金化对CoCrFeNi基高熵合金组织演变和力学性能的协同效应。Nb/Ta合金化方式影响（CoCrFeNi）₈₈Nb_xTa_（12-x）合金的组织组成、共晶相片层间距、Laves相的尺寸形貌、两相体积分数及成分组成。Nb，Ta含量为等原子比时，合金组织组成为FCC+Laves两相共晶组织；Nb，Ta含量为非等原子比的合金则呈现为共晶（FCC+Laves）相和初生Laves相的组织结构，初生Laves相的体积分数和晶粒尺寸随Nb/Ta原子比的增加而单调增加。研究合金的压缩屈服强度与Laves相体积分数正向相关，压缩断裂强度几乎不受组织组成的影响，压缩塑性则与Laves相的体积分数、类型与尺寸分布呈现负相关。计算分析CoCrFeNi-（Nb，Ta）高熵合金的强化机制，探讨合金组织组成对其强度的作用规律。分析表明，细晶强化和Laves相的第二相强化是提升合金屈服强度的主要因素。

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。

采用电爆喷涂技术在TC4钛合金表面制备FeCoCrNiAl_x（x=0, 0.5, 1.0, 摩尔比, 下同）涂层。使用XRD, SEM, EDS, 显微硬度计以及摩擦磨损实验等材料分析手段, 研究Al含量对高熵合金涂层物相结构、表面形貌、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明：涂层的晶粒尺寸为纳米级, 均形成了简单的FCC, BCC及FCC+BCC结构固溶体。随Al元素的增加, 物相结构由FCC相逐渐向BCC相转变。涂层表面平整、致密, 没有明显的裂纹等缺陷, 且各元素分布均匀, 并没有发现元素偏聚现象。划痕测试表明, FeCoCrNiAl_1.0涂层出现失效的平均临界载荷为37.2 N；涂层与基体呈冶金结合。涂层的硬度和耐磨性与Al含量呈正相关关系, x=1.0时, 平均显微硬度达到最大值531.8HV, 约为基体的1.62倍；FeCoCrNiAl_1.0涂层的磨损量最小, 耐磨性约为基体的3.9倍, 磨损机制主要为磨粒磨损。

为提高Al-Cr-Fe-Co-Ni系高熵合金的力学性能和耐腐蚀性能, 研究Mo元素对Al_0.3CrFeCoNiMo_x（x= 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 摩尔比, 下同）高熵合金的组织结构、力学性能及腐蚀行为的影响。结果表明：随着Mo元素含量的提高, 合金由FCC相（x=0.2）转变为FCC+σ双相结构（x=0.4~0.8）。当Mo元素含量由x=0.2增加到x=0.8时, 合金的压缩屈服强度和硬度分别由304 MPa和214HV提高到1192 MPa和513HV, 塑性应变由 > 50%降低到5.2%, 这主要是由于固溶强化作用和σ相含量增加。该合金系中, Al_0.3CrFeCoNiMo_0.4和Al_0.3CrFeCoNiMo_0.6合金具有较高的屈服强度（571~776 MPa）和较好的塑性（塑性应变10.3%~23.8%）。在3.5%（质量分数）NaCl溶液中, Al_0.3CrFeCoNiMo_x高熵合金发生自钝化, 具有较低的腐蚀速率（3.6×10^－4~5.9×10^－4 mm/a）, 且Mo元素的添加有效抑制了点蚀的发生。合金的耐腐蚀性能随着Mo含量的增加而提高, 这与合金表面形成的钝化膜阻抗值和厚度提高有关。适当添加Mo元素可以使Al-Cr-Fe-Co-Ni系合金同时具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。

高熵合金具有高强韧、高耐磨、强耐腐蚀和抗高温氧化等优异特性, 因此在能源化工、航空航天和国防等领域展现出良好的潜在应用前景。动态载荷下, 高熵合金表现出更高强度、更多孪晶和绝热剪切带等异于准静态载荷下的力学行为, 并且不同相结构对高熵合金动态性能和变形机理具有显著影响。此外, 动态载荷下高熵合金因表现出较好的释能特性, 而在结构释能材料领域具有一定研究价值。通常动态实验稳定性较差, 测试难度大；但通过本构模型与实验验证相结合的方式, 可较好地预测高熵合金的动态力学性能。基于上述分析, 本文综述了不同相结构高熵合金的动态力学行为、释能特性和本构模型, 并对上述性能特点及其本构模型和模拟计算等方面进行了展望。最后指出高熵合金的动态力学性能可以通过调控元素种类及其配比和相结构及其浓度分布等进行改善；同时温度和应变速率等因素对高熵合金动态力学行为的影响机制需要深入研究；而模型计算在揭示其高应变速率下的变形机制和性能预测方面发挥更大作用。

纤维增强热固性树脂基复合材料在高端制造领域应用广泛, 其固化过程涉及树脂流动、固化反应发生、残余应力引发固化变形等多个步骤。数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料的工艺成型过程是一个多场耦合的复杂问题, 建立完善的数值模拟方法用来预测其成型过程中的固化行为对于工艺类型选择、工艺参数设计和复合材料构件性能优化具有重要的理论与实践意义。本文归纳了数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程的主要研究进展, 并讨论了不同数值模型的适用条件, 通过分析同一问题不同模型的适用条件可以为复合材料固化工艺及参数设计的选择提供指导。提升精度和降低成本是数值模型迭代优化的主要研究方向。在此基础上, 本文对数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程进行了总结, 并认为未来可以从复合材料的树脂流动多尺度建模、机器学习与材料基因组方法在复合材料的构件优化设计中的应用和残余应力对复合材料的性能及使用寿命的影响等方面开展研究。

难熔高熵合金主要由难熔金属元素组成, 其熔点通常高于1800 ℃, 且具有高热稳定性和优异抗高温软化能力, 在高温领域具有巨大的应用潜力, 但是高密度导致的比强度不足和室温脆性等缺点成为其应用的阻碍。本文设计并制备了系列新型非等原子比（Ti₃₅Zr₄₀Nb₂₅）_100-xAl_x（x=0, 5, 10, 15, 20）轻质难熔高熵合金, 研究了Al含量对相组成、组织和力学性能的影响。X射线衍射分析表明, 随着Al含量的增加, 合金的相结构由无序BCC转变为有序B2。五种铸态合金具有类似的组织形貌, 铸锭边缘存在一个沿着冷却方向生长的细长枝晶区域, 铸锭中心区域则主要为等轴枝晶。能谱分析表明Nb元素在枝晶干偏聚, Al和Zr元素则富集在枝晶间, 这是由Nb的高熔点以及Al和Zr的强键合共同决定的。室温压缩实验发现Al含量的增加导致合金的屈服强度和抗压强度均逐渐提升, 但没有降低室温塑性, 所有合金的室温压缩断裂应变均超过50%。