在储能需求越来越大的时代背景下，对电池的循环寿命、容量、工作稳定性、倍率等性能提出了更高的要求。锂离子电池因优良的电化学性能和广阔的发展前景而受到青睐，目前已广泛应用于移动设备、电动汽车等领域；然而寿命衰减、成本偏高等瓶颈因素制约了锂离子电池的进一步推广应用。本文综述了锂离子电池循环寿命衰减的主要因素，包括正极材料的损伤与产气，以及负极材料SEI膜修复和锂枝晶的形成导致的活性锂的消耗，总结了近年来科研工作者改善其性能的有效途径，包括负极材料的结构设计与SEI膜稳定性控制，以及正极材料离子掺杂和表面包覆；最后根据锂离子电池发展瓶颈问题，从多元素掺杂、均匀包覆新技术和稳定SEI膜控制3方面给出本领域未来发展趋势展望。

钠离子电池由于钠元素储量丰富、成本低廉以及与锂离子电池相似的工作原理而备受瞩目，在规模化储能领域展现出巨大的应用潜力。开发具有快速充放电能力的钠离子电池，可有力支撑规模储能的调频应用。电解液作为钠离子电池的关键组分在电极/电解液界面反应中扮演着重要角色，成为决定钠离子电池快充特性的关键因素。本文首先分析了钠离子电池中快充型电解液所面临的机遇和挑战。其次，从电解液的传输特性和电化学稳定性两方面着手，探讨了钠离子电池快充性能和电解液性质之间的密切关系。最后，基于不同溶剂体系，总结了快充型电解液的发展现状，提出一般性的设计策略。通过本文的综合分析，将为快速充放电能力的钠离子电池的研发提供有益的指导和启示。

近年来钠离子电池已成为全世界的研究热点，并逐步走向产业化。然而它们在性能上仍存在不足，包括相变、结构退化和电压平台等问题。因此，研究开发性能更加优异的正极材料对钠离子电池的容量和能量密度起着至关重要的作用。本文详细介绍了主要的3类钠离子电池正极材料：过渡金属氧化物、聚阴离子以及普鲁士蓝，分别阐明了各类材料在不同领域的优势，以及目前仍存在的一些局限性，同时列举了一系列目前已经证实可以用来解决钠离子电池容量低、能量密度低等缺点的改进方法和手段。此外又通过调研各公司对钠离子电池正极材料的投资和布局，分析了目前3种体系的产业化路线和发展现状并对目前的总体研究进展和未来发展方向做出了总结和讨论。未来钠离子电池随着基础研发的逐渐完善，工业化程度逐步加深，有望逐步走进日常生活中。

锂离子电池已成为能源领域不可或缺的重要储能体系。开发具有高能量密度、长寿命、低成本的锂离子电池是当今电池科研领域的一项核心挑战。硅材料有着4200 mAh·g^-1的理论容量及低廉的成本，使其成为最有潜力的负极候选材料之一，然而硅在充放电循环中高达近300%的体积膨胀严重阻碍了其商业化进程。迄今为止，硅碳负极材料的制备技术已经历3次迭代。本综述介绍了CVD法在三代硅碳负极材料制备中的应用，并从材料结构设计、实验方法、反应过程机理、材料性能等方面展开讨论。最后，总结了三代硅碳负极材料制备技术的优势及劣势，并对未来高能量密度锂离子电池中硅碳负极的发展趋势进行了展望。

随着现代科技的迅猛发展，对能在极端环境下稳定工作的能源存储系统的需求日益增长，特别是在无人机、电动汽车、深海探测等前沿领域。锂离子电池因其高能量密度、长寿命、无记忆效应等特性，成为满足这些极端环境下能源需求的理想选择。但是，极端的温度、冲击、压力等恶劣条件对电池的性能和安全性提出了严峻挑战。本文综述了近年来关于锂离子电池在不同极端环境下的失效行为及失效机制，重点从电池内部材料结构的变化、锂离子传输以及电化学反应等方面出发，探讨了锂离子电池在各种极端条件下的内部材料失效机理。最后，文章总结了目前锂离子电池应对极端环境的主要改善措施。希望这些研究能够给未来设计更加耐用、高效的锂离子电池提供指导，促进锂离子电池在更广泛领域的发展。

以KMnO₄、MnSO₄·H₂O、（NH₄）₂S₂O₈和盐酸为原料，通过控制水热反应的温度和时间合成不同晶型的二氧化锰（MnO₂）。通过XRD、SEM、TEM技术对材料的结构和形貌进行表征。结果表明，所合成的MnO₂均为纳米颗粒，但不同晶型的MnO₂呈现出不同的微观形貌。对比其电化学性能发现：δ-MnO₂由于其独特的花球结构提供大量的反应位点，性能明显优于其他晶型的MnO₂，在2 A/g的电流密度下循环1400周次可以达到623.48 mAh/g的比容量。采用循环伏安法、电化学阻抗和恒电流间歇滴定技术探究MnO₂电极的动力学特性，δ-MnO₂拥有更高的Li⁺扩散速率。

随着便携式电子设备和电动汽车的发展，传统锂离子电池能量密度接近理论极限，对于具有高能量密度的锂金属电池研究再度受到关注。然而，锂的高反应活性导致使用过量锂时安全风险增加且能量密度降低，无负极锂金属电池（anode-free lithium metal batteries，AF-LMBs）应运而生，其具有高能量密度和最低氧化还原电位，但循环寿命差，活性材料有限且界面反应复杂。提高AF-LMBs的循环稳定性是实现高能量密度储能系统应用的关键。本文综述了AF-LMBs的发展历程，并从锂枝晶、电解液稳定性、固体电解质界面（solid electrolyte interface，SEI）和集流体四方面深入分析了AF-LMBs目前面临的挑战，这些因素共同影响AF-LMBs的循环稳定性、安全性以及能量密度。最后指出未来研究方向应集中在电解液配方优化、人工SEI层设计以及集流体材料与结构改进，同时关注电池体积能量密度，以满足实际应用中对紧凑高效储能系统的需求，从而推动AF-LMBs的商业化进程。

分别以硝酸铈铵（Ce（NH₄）₂（NO₃）₆）和四氯化锆（ZrCl₄）为金属盐，1，4-对苯二甲酸为有机配体（H₂BDC），合成Ce-UiO-66和Zr-UiO-66两种金属有机框架（MOFs）。通过粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等技术表征MOFs的晶体结构和形貌。采用真空抽滤法将Ce-UiO-66和Zr-UiO-66负载于Celgard PP商用隔膜一侧，制备MOFs修饰的功能性隔膜，组装并测试锂硫电池的电化学性能。结果表明：Ce-UiO-66改性隔膜电池具有最优的电化学性能，在0.2 C倍率下，首圈放电容量为1047 mAh·g^-1，经200周次循环后，容量保持率为77.5%，库仑效率接近100%。在不同倍率循环下，Ce-UiO-66改性隔膜电池在0.1、0.2、0.5、1、2 C倍率下的放电容量分别达到1281、945、768.1、673.2、604.7 mAh·g^-1，当返回至0.1 C时，容量恢复至951.6 mAh·g^-1，容量保持率为74.3%。上述表明Ce-UiO-66中的氧化还原活性Ce₆-oxo团簇可有效催化多硫化锂的转化反应，改善氧化还原动力学性能；此外，Ce-UiO-66还存在较多缺陷和不饱和配位点，能够有效锚定多硫化锂（LiPSs），减缓多硫化物穿梭效应，进一步提升电池的电化学性能。

通过隔膜修饰层改性隔膜是一种比较常用的抑制锂枝晶生长，提高电池安全性的手段。本文以金属锂为负极，LiFePO₄为正极，石墨烯涂层改性聚丙烯为隔膜，组装成锂电池，通过循环测试、倍率性能测试、电化学阻抗测试以及循环前后锂负极的形貌表征，探究隔膜上石墨烯涂层分别面向电池正极和面向电池负极对电池性能的影响。循环性能测试结果表明，石墨烯涂层面向负极侧的电池在0.2 C的倍率下，首次放电比容量可以达到168 mAh/g，循环500次后，放电比容量仍然可以达到154 mAh/g，容量保持率达到91.67%。电化学阻抗分析发现，石墨烯涂层面向负极侧的电池具有更低的界面电阻和更好的反应动力学，且循环后的锂负极表面均匀平整，未见明显的锂聚集。石墨烯涂层面向负极的锂电池具有更好的循环性能和更高的安全性。

普鲁士蓝及其类似化合物（Prussian blue analogous， PBAs）因其固有的热力学稳定性、宽广的离子插层/脱嵌通道、丰富的电化学活性位点以及可调节的化学组成与元素比例，已经成为下一代钠离子电池正极材料的有力候选者。然而，这类材料的电化学性能常常受到晶体缺陷和高含量结晶水及间隙水的影响。本文论述了PBAs的结构，并从单电子和双电子的角度概括了其分类，探讨了当前这类材料面临的挑战，并从结晶度控制、缺陷控制、形貌调控、离子掺杂/取代、组分优化以及碳包覆/复合六个方面系统地综述了现有的典型改性策略，评述了这类材料从实验室研究向产业化应用过渡的现状。此外，本文还展望了PBAs在钠离子电池领域的发展前景，通过材料工程和表面科学的进步，PBAs有望从实验室阶段迈向工业化应用。

近年来，随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，新能源电动汽车蓬勃发展，锂离子电池（LIBs）的需求量迅速攀升。然而，大规模LIBs的普及不可避免地导致退役电池数量的急剧增加，对废旧电池的高效回收和再利用成为亟待解决的重要课题。LIBs可分为三元锂离子电池、磷酸铁锂锂离子电池、钴酸锂锂离子电池和锰酸锂锂离子电池4大类，其中磷酸铁锂锂离子电池因其广泛应用而展现出较高的回收潜力。目前，废旧磷酸铁锂锂离子电池的回收工作主要集中在正极材料中有价元素的提取、材料高值化应用以及负极材料的回收与功能化开发。本文全面梳理了近年来磷酸铁锂锂离子电池材料回收利用的研究进展，重点介绍了火法冶金与湿法冶金的回收工艺，正极材料的再生及其在催化领域的创新应用，以及废旧负极石墨的再加工和石墨基功能材料的制备等技术方向。最后，结合当前技术水平，对磷酸铁锂锂离子电池材料回收利用进行了总结，并指出未来磷酸铁锂锂离子电池材料回收利用的发展方向需彰显优化分类和回收策略、创新回收技术、全面回收利用、深入研究回收机制和优化电极材料设计等，同时也提出未来回收技术的挑战在于电池组成复杂、电池形状不规则、电解液处理和回收率偏低等问题。

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等优势在二次电池市场占据绝对领先地位。然而，电池热失控频繁引起火灾事故，因此电池安全研究具有重要性和紧迫性。隔膜作为锂离子电池的关键组件之一，对电池的安全运行起到至关重要的作用。开发具有高力学强度、低热收缩率和良好自熄性等优异性能的耐高温隔膜能够显著提升电池在高温环境下的安全性。本文系统性地综述了锂离子电池用耐高温隔膜的研究新进展，包括对商用聚烯烃隔膜的改性研究以及对三种常见耐高温隔膜材料（聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和芳纶纤维）的结构与性能研究，并对隔膜的特性参数如厚度、孔隙率、离子电导率、热收缩率等进行了归纳总结。最后，对耐高温隔膜研究领域未来的发展方向与机遇进行了展望。

连续碳化硅纤维增强碳化硅（SiC_f/SiC）陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能，是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_f/SiC复合材料的四大组成单元出发，综述了SiC纤维、界面相、SiC基体和环境障涂层（EBC）制备技术研究进展，并提出了SiC_f/SiC复合材料未来发展需要突破的瓶颈问题。目前第三代SiC纤维具有近化学计量的C/Si比，并且具有优异的高温力学性能和耐温性能。界面相的结构和抗氧化性能对SiC_f/SiC复合材料在高温有氧环境下的力学性能起着决定性作用，探索与SiC相匹配且具有优异抗氧化性能的新型界面相，并且实现连续均匀制备，是界面相发展的研究重点。SiC_f/SiC复合材料常用的制备方法主要有PIP法、CVI法和RMI法，但是单一方法已经无法满足复合材料的性能需求，由此研究者主要开展了CVI-PIP联用工艺制备SiC_f/SiC复合材料的工艺参数、微观结构和力学性能等研究。环境障涂层作为防止SiC_f/SiC复合材料受到外界环境侵蚀的屏障，在第三代Si/Yb₂Si₂O₇环境障涂层体系基础上，通过补充Si源、自愈合等策略可制备得到高可靠、长寿命的环境障涂层，从而提高SiC_f/SiC复合材料构件的服役寿命。为了实现SiC_f/SiC复合材料的广泛应用，未来还需要在复合材料结构设计、低成本制造、新型抗氧化界面相开发、抗开裂、抗剥落的新型环境障涂层研制、失效分析与寿命预测等方面开展进一步的研究工作。

随着新能源汽车的快速发展和大规模储能的应用，锂离子电池面临资源短缺及价格波动等市场风险。相比之下，钠离子电池因其资源丰富等优势而迎来了全新的发展机遇，有望在大规模电化学储能和低速电动汽车领域与锂离子电池形成互补。然而，尽管钠离子电池研究热度呈爆发式增长，商业化步伐在国内外已经起步，具备了一定的市场和技术条件，但与成熟的锂离子电池体系相比，依旧存在诸多挑战。本文主要从商业化角度出发，简要概述了钠离子电池的发展历史与产业现状。基于现有的储钠电极材料体系，重点分析了当前钠离子电池关键的正/负极材料、成本及应用前景。最后，对未来的发展机遇与挑战进行了展望，旨在为钠离子电池产业的进一步发展提供参考。

磷酸铁钠（NaFePO₄，NFP）正极材料具有稳定的三维结构和较高的理论比容量（154 mAh·g^-1）等优势，被认为是有潜力的钠离子电池关键材料之一。NFP分为橄榄石型和磷铁钠矿型两种晶体结构，橄榄石型NFP正极材料具有较高的放电比容量和良好的循环性能，但由于结构上的热力学不稳定，较难通过常规方法合成；磷铁钠矿型NFP虽然具有稳定的晶体结构，却因缺乏良好的钠离子扩散通道，呈现出明显的电化学惰性特征。本文基于对NFP正极材料两种晶体结构特征的分析和总结，综述了NFP材料合成方法（固相法、水热法、置换法和静电纺丝法等）和改性措施（晶体结构调控和材料表面改性等）的研究进展，指出了不同合成方法的优缺点；最后，针对目前面临的挑战和潜在的解决方案进行总结和展望，以期推动NFP材料在钠离子电池中的实用化进程。

聚四氟乙烯（PTFE）作为一种特种工程塑料具有自润滑性优异、化学稳定性良好、使用温度范围广泛等诸多优点，但核心缺点是耐磨性差、易磨损，严重缩短其使用寿命。本文从PTFE分子结构特点出发，以转移膜理论为主线，深入分析了PTFE摩擦磨损机理及研究发展历程，综述了PTFE摩擦学改性方法，分析了表面改性、填充改性、共混改性及复合改性的常见方法，深入对比了这4类改性方法的内在机理，并总结了复合改性的发展趋势。最后，结合近年来的研究成果及在研究过程中存在的问题对PTFE摩擦学改性研究方向进行了展望，对转移膜的定量研究、多方式协同复合改性的工业化可行性、实际工况下的改性体系选择及应用等方面给出了建议。

锂基电池（lithium-based batteries， LBBs）被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车领域，是当前和未来储能技术中的关键组成部分。锂硫电池（lithium sulfur batteries，LSBs）因其高能量密度（2600 Wh·kg^-1），被认为是下一代高能量密度电池的理想选择。聚合物材料因其独特的长链结构和高黏附力，在LSBs黏结剂的应用中展现出卓越的性能优势。本文综述了聚合物材料在提高锂基电池安全性和稳定性方面的最新研究进展与应用前景，重点讨论了聚合物材料在LBBs隔膜修饰材料、固态电解质、黏结剂及阻燃剂中的应用情况，介绍了聚合物人工固态电解质界面膜及固态电解质对枝晶生长的抑制能力及机理，指出了聚合物的阻燃性能及其作为固态电解质的作用机理。最后，基于聚合物优异的可塑性和化学可控性，对其通过分子设计实现高离子电导率与界面稳定性实现其在LBBs储能方面的潜力进行了展望。

多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势，尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性，成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材（同种或异种）同时进给，在熔池中实现原位合金化，该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程提供了可行性路径。本文综述了国内外多丝电弧增材制造制备高性能钛合金、铝合金、不锈钢等传统材料以及功能梯度材料、高熵合金、金属间化合物等先进金属材料的研究进展。针对多丝电弧增材制造成形构件微观组织不均匀、力学性能存在各向异性以及成形精度不足等问题进行讨论。提出了建立多丝电弧增材制造工艺窗口、多种工艺耦合以及建立成形过程监测和控制系统等发展方向，为多丝电弧增材制造工艺改进与发展提供理论依据。

氧化锆增韧氧化铝（zirconia toughened alumina，ZTA）陶瓷与单相Al₂O₃和ZrO₂陶瓷相比具有优异的力学性能，在电子、生物医疗、半导体等高端工业领域显示出更广阔的应用前景。本文结合ZTA陶瓷的增韧机制，梳理并总结了近期国内外关于ZTA陶瓷的粉体制备、烧结方法和第三相引入等三方面的研究进展，重点分析了利用多种烧结技术和制备工艺在ZTA陶瓷中引入第三相的作用，最后指出粉体的纳米化、先进烧结技术的精细控制以及探索第三相对微观组织的调控是未来研究的重点方向。

对国产第三代镍基单晶高温合金DD10进行了900 ℃和1050 ℃的长期时效研究，系统分析了该合金在不同时效条件下的枝晶干与枝晶间微观组织演化差异，以及γ'相和TCP相的尺寸、形态、体积分数等分布特征的演化规律，结果表明：枝晶干和枝晶间的γ'相均产生了粗化，且枝晶干和枝晶间γ'相随时间粗化长大的趋势相同，同一时效温度和时效时间下，枝晶干和枝晶间γ'相形貌稳定因子相近；量化统计结果显示γ'相粗化规律符合LSW模型。1050 ℃下时效500 h及以后，枝晶干γ'相呈现出了不规则形态，而枝晶内应力的存在使得枝晶间的γ'相形成筏状组织，筏化的方向与一次枝晶的生长方向［001］相一致。在900 ℃和1050 ℃时效过程中，枝晶间TCP相析出很少，而枝晶干TCP相体积分数随温度和时间的增加而显著增加；分析TCP相成分后，推测其为μ相；成分平衡相图计算结果显示，实验温度下合金中析出了μ相，TTT曲线计算结果显示，要析出同样体积分数的μ相，900 ℃下所需的时间比1050 ℃下要长。难熔元素的偏析使得枝晶干更容易析出TCP相，TCP相的大量析出，使γ'相形态变得不规则，同时使γ'相体积分数下降；长期时效后枝晶干和枝晶间TCP相析出量的差异，最终导致了枝晶干和枝晶间的组织形貌呈现差异。

水系锌离子电池（aqueous zinc-ion batteries，AZIBs）由于其高安全性、高理论比容量、低成本、制作简单等特点已经成为一种极具竞争力和发展前景的新型储能技术。近年来，钒基氧化物材料因其理论容量高、价态多样、电化学活性高等优点，已经被广泛用作AZIBs的正极材料。然而，电子导电性低、结构不稳定、动力学缓慢和储能机理复杂等问题，阻碍其在AZIBs中的进一步发展和应用。随着电极材料的不断优化和电极反应机理的深入探索，研究者发现，利用缺陷工程策略可以有效缓解上述问题，提升钒基氧化物正极材料的电化学性能。本文综述了钒基氧化物的储锌机理，探讨缺陷工程策略应用于水系锌离子电池钒基氧化物正极材料的研究进展，对该策略提升其储锌性能的原因进行讨论和总结，并对缺陷工程未来的研究方向进行展望，旨在促进高性能锌离子电池的发展和实际应用。

针对铝合金构件在生产或服役过程中出现的大尺寸裂纹或磨损缺肉等问题，提出了连续送丝搅拌摩擦增材再制造方法，设计了由专用送丝装置、静止轴套与螺杆结构搅拌头组成的搅拌摩擦增材再制造工具，实现了高强铝合金板材表面预置宽度10 mm且深度2 mm的凹槽缺陷的有效填充与修复。结果表明：修复件表面成形良好，组织均匀，力学性能良好；通过动态回复和再结晶过程对晶粒进行细化，晶粒尺寸为1.59 μm；修复件平均抗拉强度和伸长率分别为（410±8） MPa和（11.9±0.9）%，相较于带缺陷试样分别提高了26% 和159%；断口表面具有大量的韧窝，呈典型的韧性断裂特征。

IC21合金作为一种新型Ni₃Al基单晶高温合金，因其具有高熔点、优异的高温性能和抗蠕变能力，已成为新一代航空发动机涡轮导向叶片的理想材料。然而，涡轮导向叶片通常具有深小孔和深窄槽等复杂结构，传统加工方法难以满足高效加工要求。电解加工因其无工具磨损、高材料去除率以及不产生切削应力和热效应等优势，成为加工此类复杂结构的主要选择。本工作研究了IC21镍基单晶合金在NaCl和NaNO₃电解液中的电解加工电化学溶解行为。通过线性扫描伏安极化曲线测量，分析了IC21合金在不同电解液中的电化学反应特性。此外，通过电流效率测量、表面微观形貌分析，探讨了不同电解液和电流密度条件下合金的溶解特性和选择性溶解现象。研究表明：IC21合金在NaCl和NaNO₃电解液中均表现出典型的钝化-超钝化转变现象，其中NaNO₃电解液中形成的氧化层表现出更高的稳定性。电流效率测量表明，IC21合金在NaCl电解液中的溶解效率较为稳定，而在NaNO₃电解液中，溶解效率随着电流密度的增加逐渐下降，表现出与传统理论不同的特性。通过溶解表面形貌分析，进一步揭示了IC21合金在电解加工过程中存在选择性溶解现象，并探讨了其微观机制。基于这些实验结果，建立了不同电解液和电流密度条件下的电化学溶解行为模型，为IC21合金电解加工工艺的优化提供了理论依据。

锂氟化碳电池因其高能量密度、卓越的安全性能及低自放电率等优势，在植入式医疗设备、军事领域、传感器、无线设备以及航空航天领域得到广泛应用，尤其在延长无导线起搏器使用寿命方面，锂氟化碳电池的性能表现至关重要。本文综述了提升锂氟化碳电池容量与电压的策略，重点讨论了以下3个方面：（1）高比容和高电压氟化碳的研发，涉及碳源结构的优化、氟化前后处理以及氟化方法的控制；（2）高性能电解液的开发，包括采用低浓度锂盐与高供体数溶剂，以及可参与反应的锂盐和溶剂；（3）电池工艺的优化，特别是厚电极和注液工艺。综合分析指出，通过精细调控碳源结构、优化氟碳键比例、改进电解液配方以及创新工艺技术有望研制出更高容量和电压的锂氟化碳电池，从而有效增强无导线起搏器的使用寿命。

针对镍钛合金增材制造过程中微观结构和成分难以调控的问题，本研究采用双丝电弧增材制造技术，通过控制Ni丝和Ti丝的送丝速度，精确调节镍钛合金的原子比和相组成，从而获得性能优异的NiTi合金。结果表明，在纵向熔覆道中心区域，当Ni/Ti原子比为8∶10时，沉积的NiTi合金主要由Ti₂Ni相组成，并伴有少量富Ti颗粒，显微硬度和抗压强度分别达到560HV和1600 MPa；当Ni/Ti原子比为11∶10时，NiTi相中夹杂有Ti₂Ni相，在循环压缩过程中出现1.6%的不可恢复应变；当Ni/Ti原子比为15∶10时，NiTi相中形成团簇状Ni₃Ti相，纵向断裂应变接近40%，且循环压缩后仅出现1.2%的不可恢复应变，表现出良好的超弹性。此外，与纵向熔覆道中心区域相比，不同Ni/Ti原子比试样的横向搭接区域微观组织呈现明显的晶粒粗化和成分偏析现象，其抗压强度和塑性变形能力均显著降低。

面向全钒液流电池（VFB）应用，通过将合成的支化聚苯并咪唑与1，4-丁基磺酸内酯反应，制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑（sb-PBI）膜。其中，sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力（9.34×10^-9 cm²/min）、质子传导能力（2.05×10^-2 S/cm）和选择性（2.20×10⁶ S·min/cm³）。将sb-PBI-50膜装配到VFB中，在80~280 mA/cm²电流密度下，其库仑效率（96.26%~98.35%）、电压效率（73.50%~90.19%）和能量效率（71.72%~86.82%）均高于商用Nafion 212膜。此外，在140 mA/cm²电流密度下，使用sb-PBI-50膜的VFB可稳定进行1170次充放电循环，且保持化学结构和微观形貌稳定，说明sb-PBI-50膜在VFB中具有好的应用潜力。

为制备高性能、低成本的稀贵金属电催化析氢材料，采用化学沉淀法结合热分解法制备RuO₂-NiO/NF异质结构析氢电催化剂，该电极在碱性析氢反应（HER）中表现出优异的催化活性和稳定性。通过表征、测试以及理论（DFT）计算分析，证明RuO₂和NiO结合产生的异质结构界面是该催化剂性能提升的核心，该界面上发生电荷转移导致双活性位点的产生，使不同种类的吸附质在不同活性位点选择性吸附，协同促进了析氢反应的各基元反应步骤，使得该催化剂在碱性析氢反应中表现优异：10 mA·cm^-2电流密度下的析氢过电位仅为52 mV，Tafel斜率为47.5 mV·dec^-1，100 mV下的TOF达到0.342 s^-1，且在200 mA·cm^-2的电流密度下、经100 h稳定性测试后仍维持稳定电势。综上所述，本工作从界面工程角度成功构筑RuO₂-NiO/NF异质结构催化剂，并对其HER机理进行了探讨，为Ni基化合物异质结构催化剂的构建及在电催化领域的应用提供了新思路。

纳米Al₂O₃/Al复合材料作为轻质高性能结构材料，可实现轻量化节能减排，在航空航天、汽车工业、船舶制造、国防及5G电子通讯等领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍高能球磨粉末冶金法、超声辅助铸造法、搅拌摩擦法、增材制造法、原位反应法等国内外纳米Al₂O₃/Al复合材料制备技术。总结分析纳米Al₂O₃增强体、增强体与铝基体的界面微结构、增强体的尺寸和含量、铝基体的晶粒尺寸、增强体的分散性和微观构型设计对纳米Al₂O₃/Al复合材料力学性能的影响。概述了纳米Al₂O₃/Al复合材料中主要的强化机制。最后，展望了纳米Al₂O₃/Al复合材料未来在高增强体体积分数的大尺寸制备技术、非均质构型优化以及高强耐热结构功能一体化等方面的发展方向。

随着航空、航天、航海等领域的发展，高端装备的服役条件愈加苛刻，对制造业的发展提出了更高的要求。增材制造技术，又称为3D打印技术，相较于传统制造技术在复杂形状结构制造方面优势显著，有望实现三维空间内特定位置的打印和独特性能的结构打印。激光熔丝定向能量沉积（wire-based laser directed energy deposition， W-LDED）技术作为增材制造技术的重要分支，具有高效率、高精度和高材料利用率等显著优势，在高端装备制造领域具有广阔的应用前景。尽管W-LDED技术具有诸多优点，但其工艺参数选择、多次热循环以及制造过程精确控制和可重复性等方面仍存在诸多挑战，沉积质量和制造稳定性受多种因素影响，如何解决这些现状难题是当前国内外的研究重点。基于此，本文从工艺参数优化、沉积质量分析和组织成分调控三个方面对W-LDED技术的研究现状进行了详细介绍，分析了不同参数对成形质量和制造稳定性的影响，提出了优化策略，进一步总结了W-LDED技术当前的应用场景，并对该项技术的未来发展趋势提出了设想，包括材料创新设计与发展多功能复合材料、成形机理研究、建立工艺-缺陷-组织性能预测模型、增/减材一体化制造新方法和大尺寸、高精度、多功能装备开发。

MXene作为一类新型二维（2D）材料，因其卓越的电导率、高效的光热转换能力和丰富的终端基团而受到广泛的研究关注。然而，MXene的易氧化特性和较弱的力学性能在一定程度上限制其在多个应用领域的广泛使用。MXene基形状记忆复合材料不仅具有增强MXene的抗氧化和力学性能，还能赋予材料宏观3D结构的智能响应特性。这些特性为MXene在信息传递、能量转换、电磁屏蔽和火灾安全防护等领域开辟新的应用途径。本文旨在全面回顾MXene基形状记忆复合材料的研究进展，深入分析其制备方法、形状记忆机制及应用潜力，为MXene基形状记忆复合材料的进一步研发和应用提供有价值的参考。同时，对MXene基形状记忆复合材料在高效制备、性能优化、多功能开发等未来走向及潜在稳定性提升与商业化挑战进行分析，有助于推动该领域的技术进步和创新。

NiTi形状记忆合金（shape memory alloys，SMAs）因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而，传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造（WAAM）技术因其逐层沉积的特点，为NiTi合金的制备提供了新的解决方案。本文综述了电弧增材制造 NiTi形状记忆合金的研究进展，着重探讨了工艺参数对其微观组织、相变行为及力学性能的影响。分析了不同电弧工艺（如熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊和冷金属过渡）在制备NiTi合金时的优缺点，并总结了电弧增材制造技术在成型质量、相变温度调控和力学性能方面的最新成果。重点探讨了电弧增材制造逐层沉积过程中，由高热输入、低冷却速率和重复热循环导致的显著微观结构不均匀性和氧化问题，这对力学性能及超弹性表现产生了不利影响。针对该问题，提出了通过工艺优化、主动冷却、引入第三元素及热处理等手段来改善材料均匀性的策略。此外，本文还讨论了NiTi合金与其他金属的异质结构设计，指出电弧增材制造制备多材料复合结构在高性能器件中的潜力。尽管电弧增材制造在制备复杂形状和多材料结构方面具有优势，但仍面临氧化、元素蒸发及层间结合性差等问题。未来研究需聚焦于热处理优化与微观组织调控，开发新型多金属复合材料，探索提高界面结合性和抗氧化能力的创新手段，以进一步提高NiTi合金的性能并扩大其应用领域。

钛/铝异种焊接结构兼具钛合金的高强度、耐腐蚀性以及铝合金的轻质、易成型特性，为产品设计和制造提供了更广阔的选择空间。同时，该结构有助于降低构件质量和成本，实现轻量化与结构-功能一体化。搅拌摩擦焊作为一种固相焊接方法，是最适合于钛/铝异种连接的方法之一。然而，在钛/铝常规搅拌摩擦焊接过程中，仍存在搅拌针磨损严重、焊缝厚度方向性能不均匀、焊缝根部易出现未焊合缺陷、金属间化合物难以精准调控等问题。本文综述了国内外研究者针对上述问题提出的改进措施，探索了多种新型工艺，以期改善钛/铝常规搅拌摩擦焊的不足，实现高质量连接。分析对比了不同改型工艺的特点与适用性，主要包括界面添加中间层、施加辅助外场、改变接头形式以及采用静轴肩搅拌摩擦焊4种方法，探讨其在提升焊接质量和优化界面性能方面的作用与机制，并对钛/铝异种搅拌摩擦焊的未来发展方向进行了系统总结。最后指出，未来的研究应进一步优化焊接改型新工艺，同时提高工艺的稳定性和工业应用的可行性，以推动钛/铝异种焊接结构的工程化应用。

近年来，随着航空航天技术的飞快发展，对发动机热效率和轻质化的要求越来越高，导致涡轮叶片的壁厚不断减小。然而，壁厚减小导致叶片用合金材料性能下降，即薄壁效应。因此，薄壁效应的研究对涡轮发动机安全稳定运行具有重要意义。但是，薄壁效应产生的原因和规律十分复杂。基于此，本文综述了实验条件、材料的表面状态、涂层、多晶、单晶及合金的各向异性等方面对叶片用合金材料薄壁效应的影响规律，并根据薄壁效应的机理和模型，归纳了3种典型情况：氧化损伤模型、氧化-蠕变损伤模型和基于裂纹扩展的分析。由于氧化作用和硬脆相的存在，工件在服役过程中不可避免地产生裂纹，基于裂纹扩展分析表明裂纹扩展与薄壁效应有着明显的相关性，这为未来薄壁效应的研究提供了新思路。

基于我国“富煤、贫油、少气”资源现状，发展煤制多孔炭电极材料技术可加快煤炭清洁高效利用转型及“双碳”目标的实现。本研究以神木烟煤为碳源，KOH为活化剂，通过一步活化策略，制备了煤基多孔炭材料。结果表明：制备的煤基多孔炭具有发达的分级孔道结构（比表面积为2094.5 m²·g^-1，孔容为0.96 cm³·g^-1），丰富的石墨化微晶，N、O杂原子共掺杂及良好的亲水性。以制备的煤基多孔炭为正极，2 mol·L^-1 ZnSO₄水溶液为电解质，Zn箔为负极，组装的扣式锌离子混合电容器在0.1 A·g^-1电流密度下比容量高达178.7 mAh·g^-1；当电流密度放大200倍至20 A·g^-1时，比容量仍维持89.2 mAh·g^-1，展现了优异的倍率性能；最大能量密度和功率密度分别为142 Wh·kg^-1和16854.9 W·kg^-1。此外，以明胶@ZnSO₄为凝胶电解质构建的准固态锌离子混合电容器同样显示出卓越的电化学性能，并具有良好的柔韧性。

对6061铝合金坯料进行固溶淬火处理，固溶热处理制度为550 ℃/30 min，将淬火后合金在140 ℃下人工时效6~18 h，得到预强化（pre-hardening， PH）坯料。通过室温杯突实验与室温单轴拉伸实验评估6061铝合金预强化坯料的成形性能与力学性能，并进行帽形梁零件冲压试制实验，以验证该技术在工程应用中的可行性。结果表明：PH-12 h预强化铝合金坯料的屈服强度比O态铝合金坯料高186 MPa，抗拉强度比O态高215 MPa，而伸长率和杯突值与O态相近。PH-18 h预强化铝合金经10%变形后最高抗拉强度可达391 MPa，远高于T6态铝合金，说明预强化铝合金坯料兼具良好的强塑性。此外，使用预强化坯料成形的帽形梁零件的抗拉强度和屈服强度均高于T6态铝合金。

刚性陶瓷纤维隔热瓦基体辐射式热防护涂层是航天飞行器大面积使用的热防护系统，提高其辐射率、抗冲击、抗热震等可重复使用性能一直是研究重点。本文综述了多元化性能优化背景下刚性陶瓷纤维隔热瓦基体辐射式热防护涂层结构设计和材料改进的研究进展，分析了辐射式热防护涂层的结构设计途径和组成调整思路，涂层从单层致密结构发展到多层梯度结构以及多层鳞片结构，并总结了不同结构辐射式热防护涂层的优势和存在问题。最后指出多层梯度结构涂层由于综合了致密结构和多孔梯度结构的综合优势且具有可调节性仍是当前研究的主流，未来辐射式热防护涂层应进一步优化防/隔热一体化设计，并开展结构、组成对服役仿真环境下的性能影响研究。

采用恒温氧化法对S30815耐热不锈钢基材和焊接接头在不同服役温度下的高温氧化行为进行氧化动力学及微观组织分析，通过增重法得到高温氧化动力学曲线，利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）以及X射线衍射仪（XRD）对氧化膜的形貌、成分和微观组织进行研究。结果表明：780 ℃恒温氧化条件下，S30815耐热不锈钢氧化增重少，氧化速率较低，氧化产物主要为Cr₂O₃，Fe₂O₃和Fe₃Mn₃O₈，形态表现为片状、长条状以及多面体状；880 ℃时氧化增重明显，氧化速率较高，氧化产物为Cr₂O₃，Fe₃O₄，MnFe₂O₄和Ni（Cr₂O₄）组成的混合氧化物，主要表现为细长条状和片状。S30815耐热不锈钢的氧化动力学曲线遵循抛物线规律，随着氧化时间的延长氧化速率逐渐减小，最终趋于稳定，表现出良好的抗高温氧化能力。焊接接头表面生成更多Cr₂O₃氧化膜，平均氧化速率更小，抗氧化性能优于基材。

利用材料试验机和具有高温同步加载能力的分离式霍普金森压杆装置，研究了三维编织碳/碳复合材料在室温（25 ℃）准静态和25~900 ℃时的动态压缩力学性能。实验结果表明，复合材料强度受纤维取向、应变率和温度三个因素的影响。在相同的应变率和温度下，复合材料Z向强度均大于XY向强度。随着应变率增加，复合材料XY向和Z向强度均增加，表现出正的应变率效应。随着温度从室温增加到900 ℃，复合材料XY向和Z向强度均先增加，在600 ℃时达到最大值，随后强度开始下降。静动态加载下，XY向复合材料均发生剪切失效，但动态剪切断裂角小于准静态情况。随着应变率增加，Z向复合材料断裂模式从剪切失效转变为基体压碎和部分纤维折断。

提出一种7075铝合金非等温固溶-锻造一体化热成形工艺。将固溶后铝合金直接放入温模中进行锻造，然后淬火并进行人工时效处理，通过构建温度-时间-性能（temperature-time-property，TTP）曲线，研究本工艺下入水温度和时效参数对7075铝合金微观组织和性能的影响，并结合机器学习对关键工艺参数进行优化匹配。结果表明：TTP曲线鼻端温度为315 ℃，合金时效后力学性能随入水温度的升高而升高，非等温锻时效后会出现双峰现象。在入水温度为380 ℃时，最佳时效参数为115 ℃-26 h，峰值硬度为182.38HV。训练后BP神经网络预测准度为94.9977%，对模型预测的最优工艺参数进行实验验证表明，其预测相似度为96.9%。与传统锻造工艺相比，本工艺能够在减少工序、降低能耗的同时，获得比传统锻造T6态7075铝合金更高的力学性能。

微滴喷射的稳定性和微滴尺寸的按需制备是实现芯片封装中凸点直接制备的重要前提。采用脉冲微孔喷射法（POEM）进行SAC305商用无铅焊料的喷射实验，探究了微滴喷射过程中，脉冲波形、传动杆与微孔的距离和微孔直径等工艺参数相互作用对喷射稳定性和粒子尺寸的影响，对制得焊球的表面及组织形貌、成分和相组成进行了分析。结果表明，通过协同关键工艺参数能够实现微滴的稳定喷射及尺寸的按需调控，目标粒径与实际尺寸偏差在4%以内，能够满足凸点制备稳定按需的前提条件。微滴凝固过程中的温度变化结果表明，氩气氛围中的冷速远低于氦气氛围，因此组织更粗大。结合上述结果，直接在纯铜板上制备凸点，形成了冶金层，表明了该技术的可行性，为凸点的直接制备提供了一种新途径。