高熵合金目前的研究大多针对块体、粉体、涂层、薄膜等领域，在其他领域的研究较少且缺乏统一分类。本文根据当前高熵合金研究进展，对所有研究的高熵合金种类进行了划分，介绍了元素选取原则，总结了高熵合金制备方法，综述了高熵合金研究机构、研究形式、研究内容等现状，展望了高熵合金应用前景，提出了当前高熵合金机理研究较少、性能研究不全面、热稳定性研究不系统、涂层制备工艺参数有待优化、轻质高熵合金设计、课题研究领域拓展等系列科学问题并给出针对解决方法，对于高熵合金课题未来的应用领域拓展研究方向有一定的指导意义。

热管理系统广泛应用于国民经济以及国防等各个领域，控制着系统中热的分散、存储与转换。先进的热管理材料构成了热管理系统的物质基础，而热传导率则是所有热管理材料的核心技术指标。本文针对先进热管理材料的应用、种类以及其中热传导的物理机制等关键问题进行了综述。重点介绍了热界面材料、高导热封装材料、蓄热材料以及热电材料等的研究进展及存在的问题。对均质及复合材料中的热传导机制进行归纳，并指出分子动力学、密度泛函理论及大规模并行计算技术将在揭示多尺度的热传输机制方面发挥越来越重要的作用。

介绍了TEMPO氧化纤维素纳米纤维(TEMPO-Oxidized Cellulose Nanofibers, TOCNs)近年来的研究成果,探讨了TOCNs制备方面的研究进展,其中包括TEMPO氧化反应体系的进展,各种纤维原料的研究以及氧化纤维素均质处理过程各影响因素的探讨。将TOCNs的应用研究成果系统归纳为四大类,即复合材料,膜材料,纳米纸及其他应用。评述了其发展概况,并指出了该催化氧化体系存在的问题及今后的发展方向。

综述了陶瓷3D打印技术和材料的特性及其研究进展与应用现状，重点讨论了喷墨打印技术、熔化沉积成型技术、光固化成型技术、分层实体制造技术、激光选区熔化技术/激光选区烧结技术、三维打印成型技术、浆料直写成型技术的特性和研究进展，分析了磷酸三钙陶瓷、氧化铝陶瓷、陶瓷先驱体、SiC陶瓷、Si₃N₄陶瓷、碳硅化钛陶瓷的特性和应用现状，最后指出了陶瓷3D打印技术的发展方向是与传统陶瓷工艺相结合，实现陶瓷制品的快速生产及生物陶瓷制品、高性能陶瓷功能零件的制造。

新一代高推重比航空发动机压气机和涡轮系统高温环境使用的叶片、盘、机匣、整体叶盘和整体叶环等构件设计通常选用先进高温钛合金材料。本文综述近年来我国600℃高温钛合金、阻燃钛合金、TiAl合金、连续SiC纤维增强钛基复合材料及其应用技术取得的最新研究进展，并提出材料及构件设计、加工和使用亟待突破的关键技术，包括工业铸锭成分高纯化和均匀化控制技术、大规格棒材及特殊锻件制备技术、整体叶盘和整体叶环零件机械加工技术、材料性能评价及应用设计技术等。先进高温钛合金材料的不断应用将有力推动我国航空发动机技术发展。

本文总结了较低颗粒体积分数（≤ 14%）的颗粒增强金属基复合材料中主要存在的Orowan强化应力、位错强化应力、颗粒承载强化应力和其他强化应力的理论研究现状，以及各项强化应力之间的耦合关系。得出以下结论：（1）降低颗粒尺寸、提高颗粒体积分数和提高颗粒分布均匀性能够同时提高Orowan强化应力和位错强化应力，提高颗粒体积分数还能够提高颗粒承载强化应力；（2）采用微观非均匀分布的颗粒包围金属基体的材料设计方法，通过提高颗粒承载强化应力和提供塑性形变区，能够进一步提高复合材料屈服强度和延展性；（3）晶界强化效应和晶格摩擦应力对复合材料屈服强度也有贡献，但较少通过增强这两项强化效应提高复合材料屈服强度，通常可忽略复合材料中的固溶强化效应；（4）各项强化应力的耦合关系存在线性叠加、乘积叠加和均方根叠加3种形式。线性叠加和乘积叠加适用于纳米颗粒增强金属基复合材料，其中乘积叠加关系应用效果更好；均方根叠加主要应用于微米级颗粒增强金属基复合材料。

随着航空发动机推重比的不断提高，急需发展轻质、高强韧、耐高温、长寿命、抗烧蚀、抗氧化的碳化硅陶瓷基复合材料（SiC matrix ceramic composites，CMC-SiC），以满足航空发动机愈加苛刻的服役要求。本文简要介绍了CMC-SiC复合材料的特点和制备方法，综述了CMC-SiC复合材料在国外先进航空发动机热端部件上的应用进展及国内的研究现状。从工程化角度，指出了国内在高性能纤维、构件设计及制备、环境障涂层、无损检测技术、考核验证方法、修复技术等方面存在的差距及需突破的关键技术，指出了今后国内的研究目标与发展方向。

本文首先简要介绍了3D打印技术的基本原理及分类,然后重点介绍了有关金属材料3D打印的几种方法:电子束熔化成形(EBM)、激光选区熔化成形(SLM)、激光快速成形技术(LDMD)。简述了金属材料3D打印的应用领域及国内外发展情况及研究现状。文章最后结合国内外金属材料3D打印的研究现状,指出金属材料3D打印需要在打印用粉末、金属3D打印设备、3D打印零件无损检测方法、3D打印零件的失效行为和寿命预测等方面进行重点研究,并建立3D打印零件的无损检测标准规范以及3D打印材料全面力学性能数据库。

氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)以其独特的二维纳米片层结构、超大的比表面积和亲水极性界面,使其在功能复合材料领域有着广泛的应用和发展前景。本文综述了近年来GO复合材料在增强增韧、吸附分离、光催化及生物医药等方面的研究现状及进展,介绍了GO调控高分子材料及水泥基体形成规整有序的微观结构形貌而产生显著的增强增韧效果的机理,分析了GO复合材料在吸附、催化、生物医药等方面作用原理,指出了GO增强增韧复合材料、GO吸附复合材料和GO光催化复合材料的应用前景和发展趋势。

综述了国内外微弧氧化（MAO）技术的发展概况，重点介绍了微弧氧化技术的原理和工艺特点；总结了微弧氧化陶瓷膜显微组织与性能的影响因素以及应用；分析了微弧氧化技术目前存在的问题，并指出微弧氧化技术今后将向低能耗、超大型复杂轻金属构件处理及与其他表面技术复合的方向发展的趋势。

超材料的电磁响应不仅由其构成材料决定，更与其谐振单元的微结构和排列组合息息相关，基于电磁超材料的完美吸波器（Perfect Metamaterial Absorber，PMA）通过设计合理的谐振器微结构可实现对特定频段电磁波的100%吸收。PMA具备设计灵活、响应可调、吸波强、频带宽、厚度薄、质量轻等诸多优点，可广泛用于隐身材料、频率选择表面、太赫兹成像、微型天线、智能通信、电磁波探测及调控等领域。本文在结合国内外研究现状的基础上综述了基于PMA发展历程、结构特征、制备工艺、性能测试等，以期获得对PMA更为深刻和全面的理解。最后对PMA的发展趋势、应用前景和亟待解决的问题做了探讨，具备多功能的主动智能PMA和基于新工艺、新材料的新型PMA将是未来的发展趋势。

智能材料是一种能够感知外部环境变化并自主进行判断、处理以及适度响应的新型智能多功能材料，同时也是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，它的兴起引发了材料科学的一次新的革命。本文从形状记忆智能复合材料的历史起源入手，聚焦形状记忆合金和形状记忆聚合物最新研究成果，分别从形状记忆机理和工程实际应用等多个角度进行阐述，并对现阶段的技术发展难题，如形状记忆合金：生物相容性差、形变恢复小、驱动速度缓慢、疲劳寿命短；形状记忆聚合物：增材制造技术过程复杂、强度和刚度小等进行讨论，最后对未来发展前景进行展望。

钙钛矿太阳能电池的研究在近5年内迅速发展，已经成为非常有活力的研究领域，在较短的时间内电池的效率得到了显著的提升。钙钛矿太阳能电池中钙钛矿材料的研究对于提高电池的效率有着重要的意义。本文综述了近年来在钙钛矿层制备方法、新材料的合成等方面存在的主要问题和研究进展。对各种制备方法的特点及改进优化进行了详细的介绍，并分析了新材料合成的必要性和所面临的问题。最后，指出了在降低钙钛矿毒性、大面积制备钙钛矿太阳能电池，以及降低成本等方面的研究前景，为今后高效、稳定的钙钛矿太阳能电池的研究提供方向。

二维过渡金属碳（氮）化物（MXene）作为一类新型二维纳米材料，自2011年发现以来，由于其优异的物理化学性能得到了广泛研究。MXene除具有传统二维材料的优异性能外，其高的导电性、良好的润滑性及电磁性等特殊性能，已被广泛地应用于能量存储、催化、润滑、电磁屏蔽、传感器、水净化等领域，并取得了一定的效果和进展。本文综述了近年来国内外关于MXene材料的最新研究现状，归纳总结了MXene的结构、性能和制备方法，以及在锂离子电池、超级电容器等领域的相关成果，指出了目前研究存在的短板，并展望了未来的研究方向。

石墨烯是碳原子以sp²杂化连接而成的单原子层结构,这一独特的二维结构使得石墨烯具有优异的光电性能、热稳定性以及化学性能。石墨烯复合材料的制备、性能和应用成为近年的研究热点。本文综述了石墨烯复合材料的制备方法,包括石墨烯/高分子复合材料、石墨烯/金属(金属氧化物)复合材料、石墨烯三元复合材料,以及石墨烯复合材料在锂电池、电容器、光伏材料、传感器等方面的应用研究进展,指出了石墨烯复合材料研究的重要方向。

人类在面临化石能源枯竭的同时，对能量的利用率依然还停留在较低的水平。因此，在大力发展新能源的同时，着力研发节能环保新材料新技术具有十分重要的意义。相变材料（phase-change materials，PCM）是一种节能环保的储能材料，它在蓄热与温控等领域具有大规模商业应用的潜力。本文首先对相变储能材料的基本特征、工作原理以及分类等方面作了简要的介绍；并就相变储能材料在温控与蓄热等领域的应用与发展情况进行了具体的分析，指出了PCM的性能是制约其深入广泛应用的主要技术障碍。在此基础上，详细评述了PCM存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作和最新发展动态，指出通过功能复合等新技术优化材料性能、设计新材料体系、拓展新的应用领域将是相变储能材料未来的主要发展方向。

在对世界航空动力技术加速发展态势进行简要综述的基础上，对航空发动机关键材料技术的发展现状与趋势进行分析研究，并按照一代新材料、一代新型发动机的思路，提出先进航空发动机主要部件和系统对材料技术的发展需求，并从质量稳定性和工艺成熟度、工程化研究和验证、材料体系和数据、复合材料、适航取证等方面，对提高我国材料技术的发展和应用水平提出了建议。

全球面临的能源危机和环境污染问题日益严峻，光催化技术的快速发展让人们看到了曙光，而光催化材料作为其基本要素则成了关注重点。本文主要从光催化降解水体有机污染物方面，综述了光催化技术的发展现状，9类光催化材料体系及其属性、作用机理与研究应用，以及对材料体系修饰改性的方法。最后，提出了现阶段材料体系依旧存在太阳能利用率低、量子产率低和光化学稳定性不足的问题，而金属有机骨架（MOF）新型材料体系和微纳米介孔、多级孔复合、Z型复合半导体等修饰改性方法为光催化材料体系的开发探索提供更广阔的空间。

黏结剂是维持极片完整性必不可少的部分，对电池比容量、循环稳定等性能的提高非常重要。聚丙烯酸（PAA）因含有较多极性官能团，可溶于水，而被用作锂电池正负极黏结剂。PAA黏附性好，但极性基团使得分子链间形成的氢键导致PAA链刚性较大，不利于维持充放电过程中极片的完整性，因此，控制PAA官能团数量、改变官能团种类及PAA分子链结构，对锂电池电性能的提高势在必行。本文综述了近几年锂电池用PAA黏结剂的研究进展，重点介绍了PAA黏结剂的结构特性、改性及应用方式及其对不同种锂电池首次库伦效率、循环稳定性和阻抗性能的影响，并对PAA黏结剂的未来改性研究热点做了展望，探索PAA引入不同结构的弹性或导电聚合物后，对于黏结剂本身性能的影响，改善界面性能，以适用于不同活性材料正负极，提高锂离子传输速率，更好地提高锂电池的使用性能。

正极材料性能对锂离子电池的发展和应用有着关键作用，但是其结构相变、电导率低及电解液副反应等不利因素仍制约电池性能的进一步提高，而包覆是解决这些问题的有效手段之一。本文重点介绍表面包覆对锂离子电池正极材料性能的影响，总结了各类包覆材料的研究进展，阐述了包覆材料的改性机理，并提出正极材料包覆的未来发展趋势，包括继续寻找性能优良的包覆材料，深入探讨包覆机理，以及进一步优化包覆工艺等。

膜电极（membrane electrode assembly，MEA）是质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）的核心部件，为PEMFC提供了多相物质传递的微通道和电化学反应场所。为了实现燃料电池商业化目标，需要制备高功率密度、低Pt载量、耐久性好的MEA。在MEA中除了催化剂以外，各功能层结构、层与层之间的界面都对MEA的性能具有重要影响。传统方法（CCS法和CCM法）制备的MEA在结构上有很多缺陷，明显制约了Pt的利用率和系统传质能力。通过优化各功能层结构消除缺陷，将有利于进一步提升PEMFC综合性能。本文从传统MEA结构存在的问题出发，梳理了近年来关于催化层、质子交换膜和气体扩散层结构优化方面的文献，归纳总结了各先进结构的制备方法、构效关系以及优缺点，对未来高性能、低成本和长寿命的MEA的开发具有指导意义。

国外在航空发动机用SiC_f/SiC复合材料的研发和应用方面进展迅速，这得益于其开展了大量的材料级性能测试并借此建立的材料性能数据库。本文梳理了SNECMA，NASA，GE公司典型SiC_f/SiC复合材料牌号的基本物理性能和力学性能，探讨了制备工艺等因素对材料性能的影响，着重分析并讨论了复合材料的拉伸性能；同时综述了国外在该类材料使用性能方面开展的测试，主要包括高温抗氧化性、高温水/氧环境性能、疲劳及蠕变性能、抗热冲击性能以及抗外来物冲击测试等，并对材料在热、力、水、氧等不同环境因素下的损伤行为和失效机制进行了阐述。在此基础上，提出了我国在SiC_f/SiC复合材料后续性能测试研究方面的建议。

本文以智能超材料关键技术为主线，基础研究和新产品研发为辅，简要论述近年来智能超材料的发展现状和趋势。根据智能超材料所调控激元的不同，可分为智能电磁超材料，智能机械超材料，智能热学超材料，智能耦合超材料，此外两项关键技术为智能超材料新型设计与仿真技术和材料制备技术与材料基因工程。这些智能超材料在科学基础研究方面涉及超材料中多物理场耦合机制，新型人工原子与人工分子设计，超材料与自然材料的融合，超材料可调性探索和新型传感型超材料机制探求。基础研发和技术拓展将推进智能超材料施展到更加广泛的应用领域，如微型天线及无线互联，光电磁隐身，医学图像上用的完美成像，航空航天和交通车辆所用的智能蒙皮，精密仪器制程与片上实验室集成型超材料等。基于上述国内外智能超材料研究的发展趋势，本文进行了系统性的分类厘清，并分析了其研究现状，给出了我国智能超材料发展的美好愿景。

石墨烯是一种单原子层构成的二维碳质材料，具有特殊的物理性能和化学性能。石墨烯增强金属基复合材料因其优异的性能受到了越来越多的关注。本文综述了石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，综合分析了石墨烯增强金属基复合材料在强度、导热、导电和耐腐蚀性等材料特殊性能方面的研究现状。最后，在指出探明界面结合机制重要性的基础上，展望了石墨烯增强金属基复合材料在提高性能和扩展应用范围等方面的发展趋势。

综述铁基非晶涂层的研究进展，介绍典型的铁基非晶涂层合金体系及分类，重点讨论热喷涂和激光熔覆制备铁基非晶涂层技术的现状、进展和发展趋势，阐述铁基非晶涂层的主要力学性能特点及目前的应用概况。在综述铁基非晶涂层目前存在主要问题的基础上，指出今后的发展方向应体现开发高非晶含量铁基涂层的制备工艺与技术，研制新型低成本高性能铁基非晶涂层材料以及拓宽铁基非晶涂层的应用领域等趋势。

高分子水凝胶是一种具有三维网络结构的软材料，能够吸收并保持大量的水分。高分子水凝胶具有良好的生物相容性和力学性能，在生物医学和生物工程领域具有重要的应用价值。自愈合水凝胶是一种能够响应外界刺激并修复自身损伤的智能凝胶。相比传统水凝胶，自愈合水凝胶具有修复损伤的特性，近年来受到科学界的广泛关注。基于动态化学的自愈合水凝胶是一种能够通过动态的共价键或非共价键交联而重新形成三维网络结构从而修复损伤的新型自愈合水凝胶，该水凝胶能够快速多次地修复自身损伤，有良好的环境适应性，为开发多功能智能新材料奠定了基础。本文综述了近年来基于动态化学键构建自愈合水凝胶的研究进展，重点阐述了基于氢键相互作用、金属配位相互作用、主-客体相互作用、离子相互作用、亲疏水相互作用、亚胺键/酰腙键、硼酸酯键和二硫键的自愈合水凝胶的最新研究情况，同时提出了自愈合水凝胶的一些问题，并分析了未来的发展方向。

论述红外辐射与红外隐身技术的基本原理和方法，阐明多波段光谱灵活调控是实现兼容雷达隐身、激光隐身和可见光隐身的红外隐身功能的关键。概括传统红外隐身材料的研究现状并阐明其发展瓶颈问题，进而提出具有光谱剪裁功能的红外隐身超材料的设计思想、研究基础和发展优势。综述红外隐身超材料实现与雷达隐身兼容、具有红外散热窗口以及与激光和可见光隐身兼容的红外隐身功能的研究现状与未来发展。

综述了碳点的制备、发光原理以及应用的研究进展,重点介绍了碳点制备方法,讨论了自上而下法中电弧放电、激光消融和电化学氧化法以及自下而上法中燃烧法、模板法、水热法及热解法等制备碳点的优缺点、荧光量子产率以及研究趋势;指出未来研究中,需进一步优化碳点合成及修饰方法,深入探究碳点发光机理,提高碳点荧光量子产率;而制备能精确、灵敏、快速且易于检测荧光信号的碳点是其在应用中为各种化学检测及分析提供新技术和新方法的关键.

形状记忆聚合物作为一种智能材料，已经在生物医用领域显示出了巨大的应用前景。基于形状记忆聚合物材料的原理，组成和结构可以设计兼具生物降解性、生物相容性等多种功能的新型智能材料。本文综述了三种典型的生物降解性形状记忆聚合物材料（聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯）的发展，从结构上对三种形状记忆聚合物进行了分类讨论，详细分析了不同种类聚合物形状记忆的机理、形状变化的固定率和回复率、回复速率等，并介绍了一些形状记忆聚合物材料在生物医学中的应用。最后对医用形状记忆聚合物未来发展进行了展望：双程形状记忆聚合物及体温转变形状记忆材料将会受到研究者的重点关注。

利用挤出式3D打印技术制备纺织物结构的自支撑柔性锂离子电池电极的新方法，并采用高浓度的聚偏氟乙烯（PVDF）作为黏度调节剂、碳纳米管（CNT）作为导电剂、磷酸铁锂或钛酸锂作为电极活性材料，配制了具有可打印性的"墨水"，其表观黏度接近10⁵Pa·s，该"墨水"表现出明显的剪切变稀行为，同时存储模量平台值也高达10⁵Pa，其优异的流变学性质对于打印和固化过程十分有利。电化学测试结果表明，两种打印电极具有稳定且十分匹配的充放电比容量，因此由二者组装的软包袋装全电池也具有高达~108mAh·g^-1的放电比容量（50mA·g^-1），弯曲后，在同样的电流密度下其放电比容量约为111mAh·g^-1。

碳化硅陶瓷基复合材料（CMC-SiC）因具有低密度、抗氧化、耐高温等优点，成为下一代先进航空发动机热端结构部件的潜在材料。然而，CMC-SiC在燃气环境中面临着严重的腐蚀问题，需要在环境障涂层（environmental barrier coatings，EBCs）的保护下才能实现长时应用。本文介绍了EBCs的选材要求、发展历程、涂层制备工艺、涂层考核技术以及表征手段，综述了EBCs体系在服役过程中存在挥发速率高、使用温度低等问题以及在制备过程中存在涂层晶化率低、致密度低等问题，指出了今后国内在EBCs材料优选、制备工艺、评价方法以及考核平台的研究目标与发展方向。