摘要：将太阳能直接转化为燃料和高附加值化学品是存储可再生能源非常有前景的策略.少层氮化碳材料因其比表面积大、电荷传输距离短、活性位点暴露多等优点,在合成太阳燃料和高附加值化学品方面展示出巨大潜力,而成为光催化领域的研究热点.本文总结了近年来少层氮化碳基光催化剂的合成、结构调控及其在合成太阳燃料和高附加值化学品领域的研究成果.首先简要介绍了用于少层氮化碳材料的合成方法,包括剥离、热氧化刻蚀、真空冷冻干燥、分子自组装、球磨以及化学气相沉积技术,并讨论了不同方法的优缺点.其次,深入分析了少层氮化碳的化学改性(杂原子掺杂、缺陷工程、异质结构)、微结构调控(零维量子点、一维纳米带、二维纳米网片、三维纳米组装体)对其电子结构、光学性质、电荷分离和迁移的影响.针对不同的改性策略,分别从光催化反应三个过程(光的捕集、光生电荷分离和迁移及表面催化反应)讨论其对于少层氮化碳基材光催化活性的促进作用以及存在的不足,涉及的反应包括光催化分解水、CO_(2)还原、氮气还原合成氨、光合成过氧化氢和光催化有机小分子合成.最后,从光催化剂设计、光催化反应体系、反应机理和反应器四个方面讨论了少层氮化碳基光催化剂在合成太阳燃料和高附加值化学品领域面临的挑战和发展前景.对于催化剂设计,其表面态决定光催化性能.目前定量研究催化剂表面缺陷和光催化活性之间的关系是一个巨大的挑战,未来在精确控制少层氮化碳基光催化剂的表面态方面需要更多的研究工作;另外,目前报道的助催化剂大多是大颗粒或者纳米粒子,未来应将具有高活性的单原子或单活性位点与少层氮化碳结合,以提高其光催化活性.对于光催化反应体系,目前报道的研究工作大部分需要利用使用牺牲剂消耗掉空穴,以实现高效分解水产氢、CO_(2)还原、合成氨,从而导致成本较高.将原本消耗牺牲剂端的氧化半反应替换为附加值更高的化学品同时产氢、CO_(2)还原或者N2还原则可以充分利用光生电子和空穴,减少浪费.目前报道的大部分反应机理和反应路径依赖于假设,缺少确凿的证据,可以利用先进的原位技术如时间分辨光谱、瞬态和稳态光谱应该用来研究少层氮化碳的激发态载流子动力学和反应中间物种,进而阐明反应路径.对于反应器,目前反应采用的都是罐子反应器,但存在传质受限和催化剂分离与回收成本问题,结合工业化需求,未来可开发流动反应器来解决上述问题.此外,大数据、机器学习、人工智能对于繁琐的催化剂筛选以及预测提供了快捷路径,这将是未来的研究重点.

摘要：受高算力芯片的需求驱动,尽管摩尔定律日趋减缓,高端芯片的工艺复杂度和集成度仍在逐代增大.随着前道工艺中晶体管架构与其集成密度不断优化提升,后道工艺所涉及的芯片内互连技术挑战愈发严峻,迫切需要对互连材料与工艺进行革新.同时,高集成度的系统级3D封装也是高性能芯片的关键解决方案,其中核心的3D封装技术对芯片间互连材料与工艺不断提出新的要求.为此,本文系统探讨了后摩尔时代芯片内和芯片间多代候选互连材料及其工艺的潜力及挑战,从材料创新、工艺优化、架构突破、设计范式等多方面综合研判了未来互连技术的发展路径,并对超导互连、光互连等颠覆性互连技术做了前瞻性分析,可以预见互连材料的革新将有力推动新的芯片技术革命.

摘要：通过对已有高Co-Ni二次硬化钢实验结果的分析,提出了基于纳米级奥氏体层的相变诱导塑性(TRIP)效应和纳米级M_2C碳化物析出的强韧化机理,并根据Aer Met100钢大量已有的实验数据,建立了综合考虑奥氏体相变摩尔体积增量、奥氏体层稳定性、奥氏体层厚度、奥氏体平衡含量、M_2C尺寸、M_2C平衡含量、成本控制等多个因素的设计准则。通过控制时效工艺,将高Co-Ni二次硬化钢中的M_2C相尺寸控制在1~5 nm,奥氏体层厚度控制在10~20 nm。M_2C和奥氏体的平衡含量被分别控制在19.5%和3.8%。根据设计准则分析了新型高Co-Ni二次硬化钢M54的时效工艺制度,模拟设计结果与显微组织实验观察结果基本吻合。设计得到的新型高Co-Ni二次硬化钢具有较好的强度(2021 MPa)和韧性(115 MPa·m1/2)。

摘要：基于T91钢传统的"正火+回火"热处理制度,在Thermal-Calc软件热力学计算的辅助下,通过在正火与回火热处理间引入850℃等温处理,设计了2种新的热处理制度.研究了3种不同热处理制度下T91钢中析出相的尺寸及分布规律.与传统"正火+回火"处理制度相比,新设计的热处理制度使得钢中M(23)C6碳化物的尺寸由350 nm降至250 nm左右,并使MX碳氮化物的数密度有所增加.通过Thermal-Calc模拟计算,M(23)C6碳化物析出相变的驱动力随着C含量的降低而增加.利用经典晶界形核理论并结合Thermal-Calc计算结果,定量描述了M(23)C6碳化物形核率与C含量的关系,较好地解释了M(23)C6碳化物的细化原因.

摘要：研究凝固过程中冷却速度对Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe合金凝固参数和组织的影响。为了获得不同的冷却速度,设计了5个不同厚度阶梯的阶梯间。通过计算机辅助热分析法得到冷却速度和凝固参数。结果显示,冷却速度越高,初生α(Al)的形核温度、共晶反应温度以及固相线的温度都越低。当冷却速度由0.19℃/s增加到6.25℃/s时,二次枝晶臂间距(SDAS)从68μm下降到20μm,初生相的体积分数也下降5%。铁相的平均长度由28μm下降到18um,并且提高了铁相在基体中的分布均匀性。此外,冷却速度的提高,有利于促进共晶硅向纤维状分支结构的转变,减少了基体中的块状和板状共晶硅。

摘要：世界工业发达国家美、德、英等国“重振制造业”的发展战略均将智能制造作为发展趋势。我国制造业总体而言,大而不强。我国已是世界制造第一大国,但创新能力弱、缺乏关键核心及共性技术。我国《制造强国发展战略》聚焦“五大工程”,其中将智能制造作为主攻方向,而“五大工程”是相互联系和相互支持的。数字化设计与制造是智能制造关键共性技术,而建模与仿真是数字化设计与制造的科学基础。要全面实施智能制造,建成制造强国,任重而道远。

摘要：采用光学显微镜、X射线衍射技术、扫描电镜、透视电镜以及硬度和拉伸试验研究欠时效处理对挤压铸造Al-Zn-Mg-Cu合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,在470°C、4h的固溶条件下,绝大部分二次相溶解到α(Al)基体中,且枝晶未出现明显的长大。在欠时效工艺条件下,由于GP区的强化效应,随着时效时间和时效温度的增加,合金的抗拉强度和屈服强度增加,而伸长率下降。因此,可通过控制时效时间和时效温度获得具有较高强度和伸长率的合金,使汽车零部件性能达到设计要求。

摘要：为了保护近期中国发现的特大片鳞片石墨矿的超大鳞片不受分选加工过程的破坏,设计出"多破少磨+风选+分级磨浮"的联合工艺,对其进行了物理分选,采用碱熔+酸洗法进一步化学提纯,石墨插层化合物法制备出可膨胀石墨,并利用快速加热法得到膨胀石墨。结果显示,提纯后的特大片鳞片石墨的石墨化度高达99.9%,其膨胀石墨产品的膨胀体积高于400 mL/g,随机选取的膨胀石墨单个颗粒的长度大于40 mm,由此膨胀石墨轧制得的柔性石墨电导率高达2.78×10~5 S/m。

摘要：磁致伸缩材料的发展是新型磁结构被不断发现,材料制备与改性方法被不断改进,磁致伸缩系数被不断提高的过程。相应的,以新兴磁致伸缩材料为设计基础的磁致伸缩式器件也在不断涌现。磁场作为一种物理场,经常被应用于优化材料微观结构和性能。本文综述了磁场辅助材料制备过程对各类磁致伸缩材料微观结构和磁致伸缩性能的影响。同时,介绍了以磁致伸缩材料为核心开发的各类磁致伸缩式器件。根据应用场景,有针对性地设计磁致伸缩式器件的输出形式、选择磁致伸缩材料种类,已经成为拓宽各类磁致伸缩材料及其器件应用领域的有效途径。

摘要：通过合金成分设计得到一种含铁素体、马氏体和奥氏体的铸态三相不锈钢(CTSS)。利用Thermo-Calc软件模拟了平衡凝固过程组织转变情况,以及固溶温度对奥氏体稳定性影响。利用Koistinen-Marburger(K-M)方程计算了1 050℃固溶后残余奥氏体含量,与实际测量结果接近。结果表明,经过时效处理,在Laves析出相和TIRP效应共同作用下,试样的屈服强度、抗拉强度和洛氏硬度可以显著提高,而伸长率几乎保持不变。