摘要：CO作为一种高毒性的气体,既是污染空气的元凶之一,长时间吸入也会对人体造成极大的伤害,甚至致死。如何实现CO的快速监测是传感领域面临的重要挑战。CO监测对保护人类健康和环境来说是一项必要的工作。在该研究中,多孔CeO_(2)纳米片(CeO_(2) NSs)通过火焰退火用简单水热法合成的中间产物CeOHCO3纳米片而得到。通过控制火焰退火时间,可将氧空位引入到CeO_(2)纳米片中。结果表明,退火2 min得到的CeO_(2)纳米片(CeO_(2)-2min NSs)对CO气体表现出优异的重复性和选择性。尤其是,CeO_(2)-2min NSs在450℃对500μL/L CO的相应/恢复时间极快(2 s/2 s),在宽范围内(10~10000μL/L)CO浓度与响应值之间存在良好的函数关系。CeO_(2)-2min NSs优秀的气敏性能可归因于多孔二维结构高的比表面积和晶体内丰富的氧空位。这项工作对设计检测宽范围气体的快响应气体传感器提供了借鉴。

摘要：为获得符合光谱选择性辐射红外隐身需求的颗粒,利用Mie散射理论和有限元仿真分别对Ag/Ge核壳结构的红外光学特性进行计算。研究了不同Ag内核和Ge外壳尺寸组合下颗粒消光效率峰值随波长的变化。在6.5μm等值线上等间隔的选取不同尺寸组合,通过对比消光效率曲线确定了0.3/0.848μm的核壳结构为主要研究对象。不同计算方法获得的消光效率曲线形状十分近似,消光峰均位于6.5μm处,消光效率峰值分别为16.6和16.1,验证了计算结果的可靠性。对比颗粒在不同波长入射场下的三维远场辐射及电磁功率损耗情况,发现其在6.5μm处具有更强的辐射强度和功率损耗密度,说明此时颗粒与入射场能够发生强烈的共振作用,可用于该波段红外辐射的选择性吸收。

摘要：辐射制冷是一种备受关注的新型降温方式,该方式利用大气透明窗口(ATW)向外太空辐射传热,实现被动降温。一般日间辐射制冷材料应在8~13μm波段内具有高发射率,在太阳光谱波段吸收率低于5%。辐射制冷研究可以绿色低耗的方式为建筑节能、服饰降温、冷藏冷凝、电池降温等提供方案,有着广阔的应用前景。如何使辐射材料较好地匹配理想辐射光谱是目前最主要的问题。近年来研究者多从辐射材料结构入手,在提高8~13μm窗口波段发射率的同时,通过构建具备光子带隙或发生Mie散射的结构等方式,减少太阳辐射吸收,并取得了显著成果。通过高聚物掺杂纳米粒子、不同折射率材料堆叠等结构设计,使辐射制冷材料的红外选择性得到了显著提升。一些高聚物在8~13μm波段内具有高发射率,同时可有效隔绝体系外的热量输入。将高聚物与发射光谱互补的掺杂纳米粒子相结合,可覆盖整个目标波段,提高其制冷性能。层堆叠模式参考了光子晶体阻断特定波长电磁波传播的特性,设计了不同折射率层交替排列,在不影响高发射层向外辐射红外能量的同时降低了材料对太阳光的吸收。本文主要综述了近年日间辐射制冷材料的研究进展,按其结构形态,将前沿辐射制冷材料分为薄膜类、涂层类、织物类和块材类,并阐述了辐射制冷器在建筑、电池降温等方面的实际应用。

摘要：质子交换膜是新型燃料电池的关键组件之一.以Nafion为代表的商用全氟磺酸质子交换膜成本较高、操作温度较低,限制了宽温度范围下的大规模应用.金属有机框架材料(Metal Organic Framework, MOFs)因其比表面积大、结构规整、可设计性强等优点,在质子交换领域备受关注.作者从三方面综述了MOFs质子导体的相关研究.第一部分主要介绍了MOFs传导质子的作用机理;第二部分从有水/无水条件下工作的两种不同MOFs出发综述了MOFs质子导体的相关发展;第三部分系统回顾了MOFs质子交换膜的相关研究,包括MOFs薄膜与MOFs混合基质膜结构.最后指出了MOFs质子导体及其质子交换膜研究中尚未解决的问题,并展望该领域的未来研究方向.

摘要：维持热舒适是人体进行正常生命活动的基本条件,传统暖通空调系统调节温度能效较低,同时产生大量碳足迹。基于红外辐射调控的个人热管理材料通过人体自身及局部微环境热管理实现个性化温度调节,为缓解日益紧张的能源负担、维持人体热舒适提供了新途径。本文基于红外辐射调控的个人热管理材料最新研究进展,分室内和室外两种环境阐述辐射降温、辐射保温机制,并介绍辐射降温/保温一体的温度调节模式。论述基于红外辐射调控的个人热管理材料相关设计思路、制备方法、微观结构和温控效果,分析个人热管理材料发展趋势。

摘要：可逆金属电沉积器件(reversible metal electrodeposition device,RMED)是一种新型电致变色器件,在可见光、红外等波段具有出色光谱调控能力,且具有结构简单、能耗低、多色态调控等独特优势,在智能窗、热管理、信息显示等领域展现出极大的应用潜力。近年来通过结构设计和电解质成分优化等措施实现了RMED性能提升,但仍存在开路稳定性差、循环寿命短、有效面积小等问题,严重阻碍RMED的发展应用。本文分别从光谱调控范围和性能优化提升的角度概括总结基于可逆金属电沉积的光谱调控器件研究进展。光谱调控范围主要包括可见光和红外波段。简要介绍不同金属沉积体系的RMED在可见光波段的发展现状,这也是目前研究最广泛的方向。重点讨论为实现其红外光谱调控所进行的电极创新。论述有关开路稳定性、循环稳定性等器件性能优化提升的研究方法。最后指出RMED仍面临着一些发展难题,未来可针对器件性能和理论机制等方面展开深入和系统研究。

摘要：特定几何体结构对实际应用场景中高效发挥气凝胶材料功能效应有着至关重要的影响。然而,受限于气凝胶的脆性、耗时制造周期和较差模具设计性,传统制造技术在气凝胶定制成型方面仍存在着挑战。直写3D打印技术可实现气凝胶按需塑型,并赋予气凝胶兼容材料组成和功能特性。本文提出了一种基于双通道互混挤出方式的直写3D打印策略,用于制备聚酰亚胺-氧化硅(OBS)气凝胶复合材料。受益于挤出过程中墨水与催化剂之间的流体扩散混合效应,化学酰亚胺化固化得以顺利实现,3D打印OBS气凝胶复合材料呈现出高结构完整性和高形状保真度。借助直写3D打印技术的空间组装优势,OBS气凝胶复合材料形成毫米、微米、纳米多尺度形貌,其中,微米尺度复合结构使3D打印OBS气凝胶复合材料表现出良好力学性能(杨氏模量高达14.4 MPa);纳米尺度多孔结构特征,如低密度(0.208 g·cm^(−3))、高表面积(373 m^(2)·g^(−1))和集中孔径分布(20~30 nm),赋予3D打印OBS气凝胶复合材料优异隔热性能(热导率低至21.25 mW·m^(−1)·K^(−1))。尽管本文仅关注于3D打印OBS气凝胶复合材料,但该3D打印策略的成功实施将为增材制造其他种类气凝胶复合材料提供了经验借鉴。

摘要：二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、高比表面积、低热导率等诸多优异特性的纳米多孔材料,在航天、化工、建筑等众多领域有着广阔的应用前景。但是,二氧化硅气凝胶的网络骨架存在本征陶瓷脆性,限制了其实际应用。本文从气凝胶纳米颗粒颈部强化设计角度出发,介绍了液相强化法和气相强化法两类网络骨架强化策略的研究进展,并对以上两种强化策略的增强机理进行了阐释,最后对二氧化硅气凝胶网络骨架强化技术的发展方向提出了展望。

摘要：先驱体转化法是制备高性能陶瓷材料的重要方法,尤其在连续纤维及其复合材料(FRCMC)的制备、元素组成与微结构调控等方面具有显著优势。先驱体转化SiBCN陶瓷具有多元素含量可调、化学键合结构可控的特点,构建了不同结构特征和特殊性能的陶瓷材料。近几年,先驱体转化SiBCN陶瓷发展呈现出新的特点,结构功能一体化设计与制备技术受到了国内外的广泛关注。本文主要梳理了2016年至今先驱体转化SiBCN陶瓷的国内外研究进展,首先简要介绍先驱体转化SiBCN陶瓷的主要特点,然后以先驱体转化陶瓷产物的典型特点为分类依据,分别从SiBCN陶瓷先驱体及其陶瓷产物、连续SiBCN陶瓷纤维、SiBCN基复合材料和功能化SiBCN陶瓷4个方面综述了主要研究进展,提出了未来发展趋势和重点任务,期望为SiBCN陶瓷研制与应用研究提供参考,促进我国先进陶瓷材料的发展进步。

摘要：水蒸气广泛存在于空气和工业气体中,收集利用或去除水蒸气都需要利用高吸水储水的吸附剂。金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)作为一种具有高孔隙率、高比表面积的新型多孔材料,同时具备网状结构和孔径可控调节的特性,被广泛应用于吸附、分离、催化、过滤等多个领域。将MOFs应用于水吸附领域不仅要求MOFs具备较高的水稳定性,还需要具备亲水和吸附-脱附循环能力。本文综述了水稳定性MOFs的基本组成,基于皮尔森软硬酸碱理论的设计原则,水吸附行为的影响因素以及空气集水、气体除湿等应用领域的进展,以饱和吸湿量为参考罗列了13种水吸附MOFs及其衍生物的物理参数。最后总结了水吸附MOFs在合成机理、批量制备和应用领域存在的问题,并对应提出了解决思路,期望为MOFs在水吸附应用的研究方向提供有价值的参考。