摘要：新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料,以及传统材料成分、工艺改进后性能明显提高或具有新功能的材料。新材料是工业产品质量升级换代的保证和产业技术创新的前提,同时也是其他新兴产业发展的基础,在航空航天、信息通讯、高端制造、智能交通、新能源、新医药和数字创意等领域发挥着不可或缺的重要作用。建国70年来,我国新材料产业不断发展壮大,在体系建设、产业规模和技术进步等方面取得了明显成就,目前正处于由大向强转变的关键时期,新材料产业持续健康发展将为新一轮科技革命和产业变革奠定坚实的基础。本文阐述了我国新一代信息材料、新能源材料、稀土材料、生物医用材料、先进结构材料、特种功能材料、高性能复合材料以及前沿新材料的发展现状,梳理并分析了新材料产业发展存在的短板和突出问题,提出了发展重点与相关的政策建议。

摘要：光谱选择性透过涂层在节能窗上能有效反射红外光,通过减少室内外的热传递而降低能耗。本文分别测量SiN膜和Ag膜的透射光谱和光学常数,利用TFCale软件对SiN/Ag/SiN选择性透过涂层的各层厚度进行优化设计并利用磁控溅射进行制备。使用紫外-可见-近红外分光光度计(UV/VIS/NIR)、扫描电子显微镜(SEM)和俄歇电子能谱(AES)测试与表征涂层的选择透过特性、微观形貌与成分分布。结果表明,实际制备的涂层厚度及光学性能与理论设计值具有良好的一致性。当SiN/Ag/SiN涂层的各层厚度分别为30/15/35 nm时,其可见光和近红外波段的透射率分别为73.1%和17.2%,体现出明显的选择透过性。观察Ag膜的生长模式,发现15 nm的Ag膜仍处于岛状粒子生长阶段,上层的SiN层粒子会在沉积过程中进入Ag岛之间的缝隙。探究不同类型涂层的光学性能,发现金属Ag薄膜对选择透过涂层的红外透过率有显著影响,且外层的SiN薄膜是保证涂层可见光透过率的关键因素。

摘要：热障涂层是一个复杂的热防护系统,包括陶瓷顶层、粘结层以及在使用过程中形成的热生长氧化物层,其主要作用是降低高温结构材料的表面温度,提高基体材料的耐用性和安全性。其中陶瓷顶层材料直接与高温环境接触,工作环境恶劣,容易发生开裂和剥落,是制约热障涂层发展的主要原因。本文系统地总结热障涂层的制备方法、新型超高温热障涂层材料以及材料计算模拟在热障涂层材料的设计应用三个方面的研究进展。在此基础上,指出热障涂层陶瓷材料未来的发展方向。

摘要：当前使用的电磁屏蔽材料主要有金属铜、铝及坡莫合金等金属材料,以及导电高分子及其复合材料。传统金属材料密度大,限制了其在更大范围内的应用,导电高分子及其复合材料存在力学性能或屏蔽效果不佳的问题。因此,开发兼具良好力学和电磁屏蔽性能的功能结构一体化轻质材料已成为电磁防护领域的重要研究方向之一。镁合金具有密度低、比强度高、电磁屏蔽性能好的优点,是目前极具发展潜力的新型电磁防护材料。目前对镁合金电磁屏蔽性能的研究主要围绕添加合金元素的种类、塑性变形的方法和热处理的手段等三方面展开,重点集中在合金元素、晶粒尺寸、织构、第二相对电磁屏蔽性能的影响。通过对研究现状分析可知:(1)不同原子半径、化合价态、核外电子排布的合金元素会对合金电导率产生不同的影响,进而影响合金的电磁屏蔽性能;(2)晶粒尺寸的变化对合金电磁屏蔽性能的作用机理存在争议;(3)基面织构的增强利于合金电磁屏蔽性能的提高;(4)第二相的形貌、惯习方向和尺寸会影响合金的电磁屏蔽性能。本文综述了镁合金在电磁屏蔽性能方面的研究进展,对合金电磁屏蔽效能的影响因素进行了系统的分析和归纳,以期为新型结构功能一体化镁合金的设计开发提供必要的理论支撑。

摘要：随着人们对锂离子电池需求的日益增加,高能量密度和高功率密度锂离子电池技术成为研究热点之一。材料改性及新材料开发能有效提高电池的能量密度,除此以外,孔隙率、孔径大小与分布、曲折度及电极组分分布等电极的微观结构参数也是决定电极及电池性能的关键因素。通过优化电极结构设计提升高比能电池的性能逐渐成为人们关注的焦点。本文综述了锂离子电池多孔电极结构设计优化的研究进展,总结了多孔电极结构设计要素及制备方法,最后对电极结构设计优化以及推动新型制备技术的规模化应用在高比能锂离子电池领域的未来发展前景进行展望。

摘要：Mg-7Gd-5Y-1Nd-0.5Zr (%,质量分数;VW75)是一种获得批量应用的超高强耐热镁合金,但其弹性模量仅约为45 GPa,制约了其减重效果的充分发挥。以提升该合金弹性模量为目的设计了3种成分合金:VW75+1Si, VW75+2Si和VW75+2Si+2Zn(%,质量分数),利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)等研究了“铸锭→均匀化→挤压”过程的显微组织演变,研究了3种合金在200℃的时效硬化行为,并对挤压态和T5态合金的室温拉伸性能和动态弹性模量进行了测试。结果表明:VW75合金添加Si后在熔体中形成高熔点自生增强相颗粒,增强相存在严重的沉降现象。XRD分析表明增强相为Gd_(5)Si_(3), YSi和Zr_(5)Si_(3),并且多数RE-Si(RE:稀土元素)增强相颗粒同时具有两个成分迥异的区域,即心部的富Y区和外层的富Gd区,暗示熔体降温过程中YSi先形核,Gd_(5)Si_(3)随后以YSi为异质核心析出,添加Zn元素加重了沉降。3种铸态合金中增强相平均粒径位于3.8~5.5μm区间,挤压后被破碎细化至3.4~3.7μm,且分布更加均匀。制备的3种合金中,VW75+2Si+2Zn合金铸态、挤压态和T5态弹性模量最高;挤压态VW75+2Si+2Zn合金具有最大的增强相面积分数(~9.4%)且增强相平均粒径仅~3.5μm,其T5(挤压+人工时效)态弹性模量最高,达到53.4 GPa,但由于RE-Si增强相的出现严重弱化了稀土元素的固溶强化作用,造成抗拉强度和屈服强度大幅降低,同时造成该合金没有时效硬化效应。

摘要：随着低比容量硅碳复合材料(300%)所带来的一系列问题。在材料结构方面,从最初的硅材料纳米化、硅与其他材料复合等技术手段转变到了硅碳复合材料二次颗粒的结构设计、表面包覆层设计等方法;在应用性能方面,除了早期文献报道的材料比容量、循环性能等参数外,还增加了材料比表面积、振实密度、首次及循环库仑效率等更符合电池实际应用要求的性能参数研究,从而极大地推动了硅基负极材料的商业化应用进程。本文首先综述了近年来硅碳复合材料组成、结构设计的发展脉络,进一步分析了由石墨、软碳、硬碳、碳纤维和石墨烯等碳源合成的硅碳复合材料的结构特点,并对其电化学性能进行分析对比,总结了碳在硅碳复合材料结构及其性能上发挥的作用。最后,对硅碳复合材料制备过程中的结构设计要求和碳材料的选择进行了分析和展望。

摘要：随着电动汽车的快速发展,人们对动力电池的能量密度和寿命等电化学性能有了更高的要求。正负极活性材料的改性和修饰、新型导电剂和黏结剂的应用以及电极组分的优化设计,能够有效提升锂离子电池的循环性能和倍率性能。然而,传统电极因其单层结构本身存在的活性涂层表面结构不稳定,内部存在极化现象等问题,在一定程度上限制了高负载电极在锂离子电池中性能的发挥。因此改善传统电极中的单层结构,是锂离子电池研究的重要方向。本文通过归纳分析多层复合电极结构的相关研究,总结出解决单层电极结构本身问题的三种方案,分别为增加电极表面结构稳定性,增加电极表面导电性以及调整电极内部组分分布增加电极内部结构稳定性。这三种方案分别具备各自的优势,通过整合分析其特点,本文对目前多层复合电极结构的研究现状进行了总结,为锂离子电池及其他体系电池的电极设计提供了新的方向和思路。

摘要：采用平衡合金法,通过X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段研究了Zr-Fe-Si体系富Zr端580℃下的相平衡关系,包括5个两相区和2个三相区,两相区为Zr_(2)Si+Zr_(2)Fe、Zr_(2)Fe+ZrFe_(2)、Zr_(2)Fe+Zr_(3)Fe、Zr_(2)Si+Zr_(5)Si_(3)和α-Zr+Zr_(2)Si,三相区为α-Zr+Zr_(2)Fe+Zr_(3)Fe和α-Zr+Zr_(2)Si+Zr_(5)Si_(3)。本工作观察到已有Zr-Fe和Zr-Si相图中在580℃下为不稳定相的Zr_(2)Fe和Zr_(5)Si_(3),第3组元Si的溶入使Zr_(2)Fe稳定温度范围扩大;第3组元Fe溶入Zr_(5)Si_(3)的含量仅1%左右,不太可能使此相稳定温度扩大到如此幅度,Zr_(5)Si_(3)的稳定温度应重新测量和评估。相同晶体结构的Zr_(2)Si和Zr_(2)Fe部分固溶,Fe在Zr_(2)Si中的固溶度达到5.95at%,Si在Zr_(2)Fe中的固溶度达到6.38at%,立方结构ZrFe_(2)能固溶3.11at%Si。

摘要：针对富锂锰基正极材料独特的首周充电特性,设计了一种脉冲化成制度,通过优化化成制度减少富锂锰基/硅碳体系电池化成过程中的产气量,提高电池的循环电化学性能。通过GC-MS,SEM,XPS和电化学测试表明,对比传统的化成制度,采用脉冲化成制度后电池的产气量降低了37%左右。此外,脉冲化成制度能在正、负极活性物质表面形成一层致密的膜结构,同时可以缓解化成过程中电芯结构的应力,稳定电极结构。脉冲化成制度还可以有效地节省化成时间,将时间从102.6 h缩短至81.5 h。提升了长循环过程中的电化学稳定性,500周次循环后,容量保持率和中值电压均得到了显著的提升。