功能材料综述

概述了功能材料的基本性能和用途 ,从功能金属材料、功能无机非金属材料、功能高分子材料、功能晶体材料、功能复合材料、具有特殊结构的功能材料 (非晶态合金 -金属玻璃、纳米结构材料、贮氢材料、薄膜功能材料、形状记忆材料、智能材料与结构、减震材料、生物医学材料 )等方面进行了分类和描述。功能材料种类繁多 ,用途广泛 。

机械合金化技术在功能材料中制备的应用

机械合金化(MA)是20世纪70年代初发展起来的一种合成材料的新工艺，用此工艺已经制备出了许多新材料。综述了机械合金化技术在制备电触头材料、超导材料、热电材料、电极材料、稀土永磁材料、储氢材料等功能材料方面的应用，并展望了今后的研究发展趋势。

热电金属有机框架和共价有机框架材料的研究进展

【目的】总结MOFs、COFs在热电应用方面的研究成果,探讨MOFs、COFs改性和热电性能优化方法,有助于金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)、共价有机框架(covalent organic frameworks,COFs)及其复合材料的热电性能的研究。【研究现状】优化材料热电性能的主要方法,一是通过调控金属离子和配体官能团的类型、引入具有氧化还原活性或本质导电性的客体分子,优化MOFs材料的塞贝克系数和电导率,并通过增加散射中心来减小热导率;二是通过调整共价键和连接分子创建不同的电子特性以及化学掺杂,形成电荷转移复合材料,从而改善COFs的导电性能。【结论与展望】优化决定材料热电性能的热电优值的基本方法是在塞贝克系数、电导率和热导率3个参数之间进行权衡,增大塞贝克系数通常能够提升热电优值,但可能会导致电导率减小,而增大电导率则可能使得塞贝克系数减小或热导率增大。提出未来的研究须针对MOFs电子与声子输运机制进行计算与分析,为金属离子和有机连接体的合理选择提供依据;且将理论研究与实验设计相结合,通过精确的分子设计制备周期性长、缺陷少、取向好的COFs,促进质量输运和电荷转移,从而不断提高COFs的热电性能;研发应基于MOFs和COFs的柔性热电器件并实现在热电领域广泛应用。

融入含菌建筑复合材料的建筑填充材料成型及性能研究

传统填充材料存在保温性能不足、易受潮变形、难降解等问题,迫切需要改进。采用混凝土、生物聚合物等原材料,并融入菌体结构,旨在强化材料的保温性、防潮性以及降解性,以提高材料的耐久性和环境友好性。创新点在于通过引入菌体结构,增强了材料的抗腐蚀能力和耐久性,同时,改善了室内空气质量,降低了对环境的影响。初步研究结果显示,含菌复合材料在保温性和耐久性方面表现出色,且对室内湿度的调节作用良好。在压力测试中,纯木屑的最大承载力为5.39 N,而木屑与菌丝质量比为1∶1的混合复合材料最大承载力增加到12.13 N。为建筑填充材料的性能提升和环境友好型材料的开发提供了新思路。

论矿物材料计算与设计

矿产资源产业是国民经济的基础产业,非金属矿产是重要的固体矿产之一,80%的矿物用于材料工业,矿物加工是矿产资源高效利用、制备矿物材料的重要加工技术环节,矿物材料是国民经济中高新技术材料的重要组成,材料科学及矿物材料学科的发展,为矿物材料计算与设计理论的提出奠定了实际基础。借鉴材料设计与计算的理论和方法,在总结、分析和研究矿物加工及矿物材料制备方面大量的理论研究和实际成果的基础上,提出了矿物材料计算与设计及功能性矿物材料、复合材料化学改性药剂分子设计与模拟的学术思想,论述了矿物材料计算与设计的基本科学技术问题、研究内容、相关学科体系、研究层次及其学科地位。其意义在于:使矿物加工工程学科发展和功能性矿物材料的研发,建立在基本科学原理基础之上,将矿物加工工程学科的主要研究内容统一在总体的方向、目标之内,横向拓展了相关学科理论的研究范围;根据矿物结构、组成,通过设计与计算,对矿物材料性能进行预测、预报,进而为制备提供最佳技术路线;对于已知性能的矿物材料优化制备路线,系统分析各种矿物的结构与组成及其所具备固有性质,针对各种材料性质要求,排列对应关系,为复合材料的制备奠定基础,进而实现矿物资源的高效开发和利用,同时,使得材料设计或计算材料的学科基?

增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用

随着电子技术的高速发展和电子器件的更新换代,电子封装材料的性能需求越来越高。金属基复合材料,尤其是铝基和铜基复合材料具有高导热、低膨胀、高稳定性等特点,是具有广阔应用前景的电子封装材料。然而,金刚石、石墨烯、硅等增强体与基体的润湿性差,或者在高温下与基体发生有害的界面反应,限制了此类高导热金属基复合材料的开发和应用。本文简述了金属基复合材料的界面研究进展,结合影响金属基复合材料界面结合的因素,提出了几种改善界面结合的方法。增强体表面改性是改善金属基复合材料界面的重要途径之一,常用工艺有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、化学镀法等;最后,对增强体表面改性在高热导金属基复合材料中的应用进行分析和展望。

功能性渔用材料的研究现状与展望

随着新材料技术的不断革新和现代渔业的高质量发展,功能性渔用材料迎来了新的挑战,同时也给现代渔业高质量发展带来新的机遇。功能性渔用材料在蓝色粮仓建设、渔业生态环境保护及绿色水产品供给等方面发挥了重要作用。为研发综合性能更加优越的功能性渔用材料,本文概述了近年来功能性渔用材料的研究现状,分析了防污材料、可降解材料、发光材料、抗菌材料等功能性渔用材料的应用进展以及现阶段存在的问题与不足,并展望了今后的发展趋势,以期为功能性渔用材料的快速崛起和产业化应用等提供参考。

《材料科学与工艺》征稿简则

《材料科学与工艺》(双月刊)是中国材料研究学会与哈尔滨工业大学共同主办的学术性期刊,主要刊登国内外高等院校和研究机构具有创新性、探索性的高水平学术论文、科研报告及阶段性研究成果,各种材料的组织与性能的关系、制备加工原理及工艺研究的最新成果。刊载内容涉及以下材料及其加工工艺:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料、纳米材料、生物/仿生材料、智能/功能材料、材料成型及先进材料加工工艺。

《材料科学与工艺》征稿简则

《材料科学与工艺》(双月刊)是中国材料研究学会与哈尔滨工业大学共同主办的学术性期刊,主要刊登国内外高等院校和研究机构具有创新性、探索性的高水平学术论文、科研报告及阶段性研究成果,各种材料的组织与性能的关系、制备加工原理及工艺研究的最新成果。刊载内容涉及以下材料及其加工工艺:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料、纳米材料、生物/仿生材料、智能/功能材料、材料成型及先进材料加工工艺。

《材料科学与工艺》征稿简则

《材料科学与工艺》(双月刊)是中国材料研究学会与哈尔滨工业大学共同主办的学术性期刊,主要刊登国内外高等院校和研究机构具有创新性、探索性的高水平学术论文、科研报告及阶段性研究成果,各种材料的组织与性能的关系、制备加工原理及工艺研究的最新成果。刊载内容涉及以下材料及其加工工艺:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料、纳米材料、生物/仿生材料、智能/功能材料、材料成型及先进材料加工工艺。

生物材料促进角膜碱烧伤修复的作用机制和应用途径

背景:在角膜碱烧伤治疗中,传统治疗方法存在多种局限,尤其在控制炎症、预防新生血管形成和抑制角膜瘢痕化方面表现不佳。天然材料、合成材料或复合材料为治疗提供了多元化的选择,然而生物材料促进角膜碱烧伤修复的相关机制尚未形成系统深入的认识。目的:对目前生物材料促进角膜碱烧伤修复的国内外研究进行梳理,综述生物材料修复角膜碱烧伤的机制及其应用途径。方法:第一作者以“角膜,碱烧伤,羊膜,透明质酸,胶原,壳聚糖,高分子材料”“Amniotic membrane,Hyaluronic acid,Collagen,Chitosan,Polymer,Cornea,Alkali burn”为关键词在Pub Med、Web of Science、中国知网和万方文献数据库内检索,根据纳入标准和排除标准,最终纳入符合要求的76篇文献进行综述。结果与结论:(1)在角膜碱烧伤修复领域,羊膜、透明质酸、胶原、壳聚糖和可降解高分子材料等生物材料被广泛研究和应用,这些生物材料各有其特点和优缺点,在不同方面都有所突出。(2)首先,羊膜因含丰富的生物活性因子而被认为是最有前景的生物材料之一,其生物相容性良好,并且能够调节角膜炎症反应,但是存在供体短缺和易感染疾病的问题。(3)透明质酸具有良好的保湿性和生物相容性,并且能够提高角膜细胞的生存率和增加角膜透明度。(4)胶原具有良好的生物相容性和支架结构,能够促进角膜细胞的黏附和增殖,促进角膜组织结构的重建。(5)壳聚糖具有良好的生物相容性和可降解性,可作为载体用于药物递送和细胞移植。(6)可降解高分子材料具有较好的降解可控性,可为角膜碱烧伤的修复提供良好的支持和递送平台,但其稳定性和生物相容性仍需进一步研究。(7)综合来看,目前还没有一种生物材料能够完全解决角膜碱烧伤的修复问题,每种生物材料都有其特定的适用场景和局限性。(8)未来的研究方向应该是通过进一步改进生物材料的性能和结构,探索更有效的组合应用方式,以及深入了解生物材料与角膜组织的相互作用机制,以提高角膜碱烧伤的治疗效果和患者的生活质量。

抗菌压电材料:对细菌无选择性杀伤和不产生细菌耐药性

背景:压电材料可通过催化作用产生活性氧,通过多种途径来破坏细菌,而且不会导致细菌产生耐药性。这种不依赖抗生素的抗菌方式具有明显的优势,可以对细菌进行无差别的杀伤,为今后的抗菌策略提供了一种新思路。目的:文章主要总结了有关压电材料特性与抗菌机制,并讨论了部分压电材料在抗菌领域的研究现状。方法:在Pub Med、Web of Science、中国知网和万方数据库中,以“压电材料,压电催化,活性氧,抗菌,细菌感染,抗感染,耐药性”为中文检索词,以“piezoelectric materials,piezoelectricity,piezoelectric catalysis,piezocatalysis,reactive oxygen species,ROS,bacterial infection,antibacterial strategies,anti-infection,drug resistance,drug-resistant bacteria”为英文检索词。检索时间范围重点为2013年1月至2023年12月,通过阅读文题和摘要进行初步筛选;排除中英文重复性研究及内容不相关的文献,经文献质量评价后,最后纳入68篇文献进行综述。结果与结论:(1)压电材料是一类性质稳定的环境友好型材料,其大多数具有良好的生物相容性。(2)压电材料在压电效应过程中可催化产生大量活性氧,活性氧可通过细胞外氧化和细胞内氧化,破坏细菌的细胞膜、胞内蛋白质、酶以及核酸等物质,影响细菌的结构和功能,甚至导致细菌死亡从而实现抗菌。抗菌性能与催化生成活性氧速率相关,而催化速率与材料体系、形貌及外界条件等多种因素相关。(3)压电催化产生的活性氧对细菌不具备选择性,因此表现出广谱抗菌性,且这种抗菌方式不需要依赖抗菌药物,故不会引起细菌耐药性问题。(4)结合超声波无创、可控性与穿透性强等优点,未来压电材料作为耐药菌感染的辅助或替代治疗等具有重要价值和巨大潜力。(5)目前压电材料催化效率低下的难题限制了其在抗菌领域的应用,如何提高压电催化效率成为了学者们关注的焦点。

材料革命是发展新质生产力的源动力

本文回顾了材料对三次工业革命形成与发展的决定性推动作用和广泛深刻的历史影响。文章围绕习近平总书记提出的关于发展新质生产力这一重大论断,根据马克思主义生产力学说和毛泽东矛盾运动基本原理,阐释了主要劳动对象与重要生产工具之间的矛盾运动是生产力物质运动中的主要矛盾,而主要劳动对象是矛盾的主要方面,决定生产力的性质与发展水平,重要生产工具对劳动对象有反作用,可影响其质与量的变化,提出主要材料、主要能源、重要生产工具是科技革命和产业变革的核心物质要素,材料革命是发展新质生产力的源动力。本文还总结了新材料的作用,展望了其发展前景。

极端条件下含能材料的模拟研究思考

含能材料在军事、民用和航天等领域具有广泛应用,极端条件下其物理化学性质会发生显著变化。通过模拟研究预测和优化含能材料性能具有重要意义,包括性能预测、优化设计、安全评估、成本效率控制等。为此,综述了极端条件下含能材料的研究背景、基本性质、模拟研究方法及进展、关键问题以及相关实验研究进展。其中,详细介绍了量子力学、分子动力学、蒙特卡罗和有限元等模拟方法及其研究进展,阐述了高压、高温、激光作用和界面效应等极端条件下模拟研究的关键问题,并列举了含能材料在撞击感度、化学释能规律、3D打印、绿色电合成、爆轰机理和超高含能材料合成等方面的实验研究进展。通过遴选代表性研究,展示了模拟研究在实际问题中的应用和解决方案。同时,介绍了一些最新研究成果,以反映该领域的最新进展和未来趋势。此外,详细讨论了跨学科研究的实现方式以及含能材料在极端条件下的安全性问题,包括可能的风险和预防措施。

园林景观材料综述

随着城市化建设的进程,景观建设中所运用的材料也更加的丰富多彩,本文就对景观材料的应用现状,特点,作用,以及一些新型材料进行归纳宗述。

2005年世界新材料研究进展

伴随着新材料产业的蓬勃发展,2005年新材料领域的研究也继续保持欣欣向荣的局面。信息材料、纳米材料、生物医用材料、新型金属材料、新能源材料等方面均有不少高水平的发现与发明诞生,这些新成果必将吸引科技界、产业界和政府机构的关注,并成为今后相当一段时期的研究、开发和产业化的热点。

聚合物基陶瓷化复合材料的研究进展

聚合物基陶瓷化复合材料具有有机高分子材料和无机陶瓷的优异性能,可在高温下变成多孔结构和冲击陶瓷层,陶瓷层可阻碍热量传递,隔离可燃物与氧气的接触,因此具有很好的阻燃和耐火作用,是一种新型耐火和耐高温材料。介绍了聚合物基陶瓷化复合材料的组成及其陶瓷化机理,综述了聚合物基陶瓷化复合材料的分类,包括橡胶类陶瓷化复合材料、乙烯聚合物基陶瓷化复合材料、环氧树脂基陶瓷化复合材料、酚醛树脂基陶瓷化复合材料等。未来的研究重点主要集中在提高陶瓷填料与树脂基体的相容性、制备高效阻燃剂和高效陶瓷化体系的设计上。

几种固体废弃物粉体在功能涂层材料中的应用

【目的】为了固体废弃物的高经济价值的资源化再利用,综述矿产尾矿粉体、粉煤灰、冶金废渣、硅灰、废塑料等几种常见固体废弃物在功能涂层材料中的应用。【研究现状】总结尾矿固体废弃物在功能涂层材料中直接利用和改性及利用;工业固体废弃物粉煤灰、治金废渣、硅灰等在功能材料中的应用;以及聚苯乙烯、聚丙烯等生活固体废弃物在涂层材料中的资源化再利用途径;【结论与展望】对尾矿固体废弃物进行物理或化学改性,应用于功能涂层材料中,能使涂层材料具有不同的特殊功能,拓宽涂层材料的应用领域,也可使尾矿固体废弃物实现高值化应用;工业固体废弃物在组成成分中具有大量的活性成分,可以通过后处理和改性提升附加值;塑料废弃物通过粉碎、溶解、煅烧等技术,可以作为涂料成膜物、光-热功能填料、疏水填料等应用于涂层材料中。提出将固体废弃物应用于涂层材料是具有良好经济效益的资源化再利用方式,能够缓解固体废物所带来的环境危害,实现高值化的资源化再利用。

骨植入材料表面微结构对MC3T3-E1成骨细胞成骨分化的影响

背景:骨植入材料表面微纳结构仿生设计可模拟人体天然骨组织中细胞外环境的结构,从而获得较为理想的骨整合功能,但骨植入材料表面微纳结构调控细胞功能及促进成骨的机制还有待进一研究。目的:分析钛片材料微结构表面对MC3T3-E1成骨细胞成骨分化的影响。方法:(1)在5 V或20 V恒定电压下,采用酸蚀和阳极氧化技术在钛片表面制备不同管径的纳米管阵列,分别记为R5组、R20组。检测纯钛片(未经酸蚀和阳极氧化处理)、R5组、R20组的表面形貌、粗糙度与亲水性。(2)将对数生长期的MC3T3-E1成骨细胞分别接种于纯钛片、R5组、R20组钛片表面,成骨诱导培养24 h后,采用RT-PCR检测与免疫荧光染色分析细胞机械敏感通道蛋白1的表达;加入含或不含机械敏感通道蛋白1激活剂Yada1的成骨诱导基,培养7 d后进行碱性磷酸酶染色,培养14 d后进行茜素红染色。结果与结论:(1)扫描电镜下可见纯钛片表面光滑,R5组、R20组钛片表面可见分布相对均匀且有序的纳米管阵列,平均直径分别约30 nm和100 nm,原子力显微镜进一步验证了扫描电镜观察结果。R5组钛片表面粗糙度大于纯钛片(P <0.05),水接触角小于纯钛片(P <0.05);R20组钛片表面粗糙度大于R5组(P<0.05),水接触角小于R5组(P<0.05)。(2)RT-PCR检测与免疫荧光染色显示,R5组细胞机械敏感通道蛋白1的表达高于纯钛片组(P <0.05),R20组细胞机械敏感通道蛋白1的表达高于R5组(P <0.05)。在成骨诱导条件下,与未加入Yada1情况相比,纯钛片组加入Yada1后的细胞碱性磷酸酶活性、钙化结节沉积均无明显变化,R5组、R20组加入Yada1后的细胞碱性磷酸酶活性、钙化结节沉积均显著增加(P <0.05);在加入或未加入Yada1情况下,R5组细胞碱性磷酸酶活性与钙化结节沉积均多于纯钛片组(P <0.05),R20组细胞碱性磷酸酶活性与钙化结节沉积均多于R5组(P <0.05)。(3)结果表明,钛片表面微结构可通过激活机械敏感通道蛋白1促进成骨细胞MC3T3-E1的成骨分化。

膨润土基矿物材料特性与煤矿典型灾害治理(Ⅱ):工程应用实践

为了探索膨润土基系列治灾材料在不同煤矿灾害场景下的应用效果,改性研究实现全周期触变封堵新生裂隙的瓦斯钻孔液相封堵材料,高保水、强隔氧的复合纳基膨润土类防灭火材料,高潮湿环境下分散性好且不易结块的抗团聚-结壳粉体抑爆材料,导热系数低、吸附性强、回弹量小的深井巷道隔热层材料和多孔性增强的改进型吸附井下有毒害气体净化材料,并进行工程应用实践。结果表明:膨润土基改性材料具有良好的治灾效果,在煤矿灾害治理中取得较为突出的应用价值。