摘要：作为现代信息社会的物理基石,以硅基材料为核心的集成电路极大推动了人类现代文明的进程.但是,随着晶体管特征尺寸微缩逐渐接近物理极限,传统硅基材料出现了电学性能衰退、异质界面失稳等挑战,导致集成电路数据处理能力提升难、功耗急剧增加等问题产生.超薄二维过渡金属硫族化合物(transition metal dichalcogenides,TMDCs)具有表面平整无悬挂键、电输运性能优异、静电控制力强、化学性质稳定等优势,可有效解决上述问题,被认为是后摩尔时代集成电路的最具潜力候选材料之一.目前,二维TMDCs集成电路研究在多个关键领域均取得了突破性成果,但距离产业化应用仍需要克服一些挑战.本文着重介绍了二维TMDCs材料与电子器件在集成电路应用的各方面优势,系统阐明了二维TMDCs集成电路在材料控制生长、范德华界面优化以及器件设计构筑等方面的关键科学问题,提出了相应解决办法和应对措施,分析了二维TMDCs集成电路产业化进程中的综合性挑战,明确了“与硅基技术兼容”二维TMDCs集成电路发展路线的优势、可行性与突破方向.

摘要：催化过程在化工生产中起着至关重要的作用,开发高性能催化材料是提升催化效率的有效策略之一.然而,多数催化过程伴随的强烈放热或吸热效应往往影响材料的催化效率,甚至可能导致失活.近年来,相变储热材料(PCMs)因具有较好的热管理和能量存储性能,在热催化、光催化、生物催化和电化学领域展现出广阔的应用潜力.将PCMs与催化材料相结合,形成PCMs@Catalysts复合材料,可以提升能源利用效率和强化催化反应过程.利用微胶囊技术,可以实现这种复合材料的储热区及催化区的分区组装及功能集成,其中催化材料壳层不仅增强了PCMs热导率和稳定性,还能够有效防止PCMs相变过程的泄漏.同时,PCMs芯材通过吸收/释放反应过程的热量和控制壳层催化材料的温度达到提升催化效率的目的.本综述旨在深入介绍相变材料在强化催化反应方面的最新进展,并为PCMs@Catalysts复合材料的理性设计和可控制备提出见解.本文系统地总结了PCMs@Catalysts复合材料的制备方法及其在热催化、光催化、生物催化和电化学领域的应用进展.PCMs@Catalysts的制备方法主要包括物理法和化学法.物理法,如喷雾干燥法和空气悬浮法,主要通过物理手段将外壳溶液均匀地包覆在PCMs内核表面,形成厚度适中的外壳.而化学法,如原位聚合法、原位沉淀法、悬浮聚合法、诱导氧化法和溶胶-凝胶法等,则通过在PCMs表面原位生长致密的氧化物壳层来实现复合材料的构筑.在应用方面,PCMs组分提升催化反应性能的作用机制主要包括以下三种.(1)自蓄热驱动催化效应:PCMs材料在催化反应中高效储存来自环境余热或太阳能等外界热源的热能,并在移除热源后持续稳定地释放潜热以驱动催化反应的进行.(2)原位温度调节效应:由PCMs芯材存储反应过程中的热量以调节催化材料壳层微环境温度,进而调控催化剂床层温度,防止催化过程热失控并延长催化剂使用寿命.(3)热流/电子协同效应:PCMs释放的热流能够加速催化材料表面底物分子的热运动和光生电子/空穴的迁移,进而克服反应物转化的能量势垒;热流和光生电荷的协同效应有助于提高太阳能的利用率和反应物的转化率.综上,本文系统地总结了PCMs@Catalysts复合材料的合成制备方法、协同作用机制及其在不同催化领域的应用进展.展望未来,PCMs@Catalysts复合材料研究应在保证其综合力学性能的基础上,进一步提高催化性能和储/放热效率.本文旨在为PCMs@Catalysts的理性设计和精准构筑提供参考,也为其在工业领域的规模化应用提供借鉴.

摘要：Ti_(3)C_(2)Tx作为新型二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene)中的一类,具有丰富的表面官能团(—OH,—F和—O等),并能够通过进一步的表面功能化调控表现出半导体特性.目前将Ti3C2Tx半导体性质应用在红外光电探测器中的研究还很少.本文研制了一种基于C_(14)H_(31)O_(3)P-Ti_(3)C_(2)/Au肖特基结的自驱动近红外光电探测器.通过膦酸基团与Ti3C2Tx表面羟基的缩合反应,制备了改性的C_(14)H_(31)O_(3)P-Ti_(3)C_(2)二维纳米半导体;并采用滴涂法构建了C14H31O3P-Ti3C2/Au肖特基结光电探测器.该器件在近红外波段(808—1342 nm)显示出良好的检测性能和循环稳定性,1064 nm近红外光照射下最高响应度为0.28 A/W,比探测率为4.3×10^(7)Jones,经10次I-t循环后器件性能保持稳定.由于C_(14)H_(31)O_(3)P-Ti_(3)C_(2)/Au肖特基结光电探测器具备自驱动特性和简单的制备工艺,因此在弱光信号检测方面表现出良好的应用潜力,例如在天文学和生物医学领域.这为基于MXene的近红外探测器的设计和研制提供了新思路.

摘要：二维材料具有原子级光滑表面、纳米级厚度和超高的比表面积,是研究金属纳米颗粒与二维材料的界面相互作用,实时、原位观察金属纳米颗粒的表面原子迁移、结构演化和聚合等热力学行为的重要载体.设计和构筑金属纳米颗粒与二维材料异质结构界面,在原子尺度分析和表征界面结构,揭示材料结构和性能之间的相互关系,对于理解其相互作用和优化器件性能具有重要价值.本文总结了近年来金属纳米颗粒在二维材料表面成核、生长、结构演化及其表征的最新进展,分析了金属纳米颗粒对二维材料晶体结构、电子态、能带结构的影响,探讨了可能的界面应变、界面反应,及其对电学和光学等性质的调控,讨论了金属纳米颗粒对基于二维材料的场效应管器件和光电器件的性能提升策略.为从原子、电子层次揭示微结构、界面原子构型等影响金属纳米颗粒-二维材料异质结性能的物理机制,为金属-二维材料异质结构的研制及其在电子器件、光电器件、能源器件等领域的应用奠定了基础.

摘要：近几年来,锌合金凭借其良好的生物相容性、促成骨活性以及在体内无害降解等优势,展现出作为骨科内植物材料的巨大潜力。本文介绍了纯锌的生理作用、降解速率以及力学性能等方面的特性,以上述指标与骨科临床需求存在的差距为引,以合金化元素为分类依据,阐述了目前研究人员通过改变材料的微观组织结构并触发相应的强化机制,以及利用添加元素的生理协同功能等方式改善锌基材料性能的现有成果。对医用锌基材料领域在标准制定和合金设计改进以及引入增材制造等新技术等方面进行了讨论,以期匹配多样化的临床诊疗需求。

摘要：为解决膏体料浆对于接触式浓度计的损坏以及核子浓度计对施工人员的辐射等问题,提出一种基于视觉检测的非接触式膏体浓度识别方法,以膏体图像数据集为基础,采用卷积神经网络模型提取膏体深度特征,设计多模型全连接层融合算法、伽马矫正数据增广策略,对膏体浓度监测准确率进行分析。研究结果表明:手动搅拌膏体数据集的准确率为88.79%,在自动搅拌膏体数据集上获得91.42%的准确率,可有效提高浓度识别准确性,避免浓度计损坏或辐射危险。

摘要：随着美国于2011年率先提出材料基因组计划(materials genome initiative,MGI),为了解决传统材料研发“试错法”耗时长、成本高、效率低的问题,加速新材料的研发及应用,降低材料研发成本,近年来世界各国均开展了大量材料基因组计划相关研究。作为材料基因组计划的三大重要组成部分之一,材料高通量实验(试验及表征)技术已成为各国研究学者的重点关注对象。首先对材料高通量试验设计原理、实现思路及发展现状进行了梳理,分析了高通量试验在金属、非金属等材料体系制备及试验评价中的发展;同时总结了材料高通量表征技术的发展,根据表征参量不同,分析介绍了多种高通量表征技术;最后根据材料高通量试验及表征技术现状,对当前高通量试验及表征技术进行了总结及展望。

摘要：通过设计不同Cu含量的CoCrFeNi高熵合金,筛选出一种具有较高强度和导电性的Cu基高熵合金。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、力学性能测试机、电阻测试仪研究了铸态CoCrFeNiCux(x=1,2,3,4,5)高熵合金的组织、力学和导电性能。当x=1,2时,合金为FCC单相;当x≥3时,合金除了FCC相外还存在其他析出相。当x=1时,合金的微观形貌由等轴晶组成;当x≥1时,合金的微观形貌是树枝晶和等轴晶形貌,枝晶间的Cu含量较高。合金的拉伸强度和伸长率均随着Cu含量的升高先降低后升高,其中CoCrFeNiCu3合金的综合力学性能最差,抗拉强度仅约120 MPa,伸长率不到1%。CoCrFeNiCu5合金具有最优异的综合力学性能,其抗拉强度约为370 MPa,伸长率约为11%。合金的电阻率随着Cu含量的升高逐渐降低,CoCrFeNiCu5合金的电阻率最低,导电性能最好,同时,电阻随着温度的升高而升高。测试了5种合金的热膨胀系数,其随着Cu含量的升高呈波浪性上升。结合拉伸测试和导电性能测试结果,CoCrFeNiCu5合金具有优异的综合力学性能和导电性能。

摘要：近年来,有机-无机杂化钙钛矿光伏电池取得了突飞猛进的发展,已成为光伏领域的研究焦点;其光伏性能的不断提高不仅与钙钛矿材料自身质量与光电特性的提升有关,同时依赖于载流子传输层的优化与设计.鉴于ZnO的优势和特性,本文聚焦于ZnO纳米结构设计及其在钙钛矿光伏电池中的应用,简述了ZnO材料独特的光电性质,总结了ZnO纳米结构的制备方法及合成原理;详细综述了不同维度ZnO纳米结构在钙钛矿光伏电池中的发展进程,着重阐述了化学掺杂、表面修饰、应力调控策略在ZnO基钙钛矿光伏电池性能优化方面的研究进展.本文系统总结了ZnO电子传输层的国内外研究现状、应用前景及发展趋势,为设计构筑高性能ZnO基钙钛矿光伏电池提供了重要的指导.

摘要：提出基于热等静压工艺的高通量制备新方法,即采用纯Ni和Ti作为蜂巢结构骨架材料,内含不同组元合金粉末的成分梯度设计新思路,成功一次性制备出含有19种不同化学成分的Fe-Co-Ni组合块体合金。高通量成分与组织结构分析表明:蜂巢骨架内各区域成分均匀,含量符合设计要求;混粉均扩散形成合金相;块体合金内部致密度良好,无宏观缺陷。通过对高通量制备Fe-Co-Ni组合试样硬度的分析,探讨了合金化作用机理及其对力学行为的影响规律。铁基和镍基材料均是以固溶强化和第二相强化为主,钴基材料以双相固溶强化为主。对于铁基材料,Ni的强化效果优于Co;对于镍基材料,Fe的强化效果优于Co;对于钴基材料,Ni的强化效果优于Fe。