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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

航空发动机热端部位的红外辐射容易被红外探测器所探测，不利于飞行器在复杂的监测环境下服役。如何降低航空发动机高温部位的红外辐射特征，提高航空发动机的高温红外隐身性能是目前亟须解决的难题。本文介绍了在高温环境中具有应用前景的金属类红外隐身材料、无机非金属类红外隐身材料和结构类红外隐身材料的红外隐身机理和研究状况，并指出了高温红外隐身材料的未来发展趋势，包括需要进一步研究高温红外隐身材料的失效机理、与控温方式相结合以满足更高温度的隐身需求和有必要发展综合隐身性能来满足飞行器在复杂环境下的隐身能力。

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。

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。

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能，已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域，但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题，限制其应用和推广，发展低成本制备工艺是推动连续纤维增强陶瓷基复合材料广泛应用的关键。本文简要介绍了连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺现状，总结了反应熔渗、纳米浆料浸渗瞬时共晶、浆料浸渗结合热压等低成本工艺的研究现状，围绕制备工艺优化、复合材料微观结构和性能等方面进行综述，提出了低成本制备工艺的未来研究方向，如熔盐法制备超高温陶瓷界面和反应诱导相分离制备具有孔隙结构均匀的多孔基体，可显著提升连续纤维增强陶瓷基复合材料的综合性能。

热塑性复合材料具备耐疲劳性能优异、成型周期短、可二次加工、可焊接、无储存条件限制等优势，为更好地实现热塑性复合材料的工程化制备，满足航空航天、轨道交通等领域的应用需求，研究热塑性预浸料的制备以及成型方式具有重要意义。本文对连续纤维增强热塑性预浸料的制备工艺方法进行了详细介绍，包括溶液浸渍法、熔融浸渍法、薄膜层叠法、粉末浸渍法、悬浮热熔法和纤维混编法等工艺，同时对热塑性复合材料成型工艺方法进行了重点论述，包括模压成型、缠绕成型、自动铺放成型、原位固结成型、3D打印成型等方法，针对每种预浸料制备与成型工艺特点梳理了工程化应用的可行性，最后对热塑性复合材料的未来趋势进行了展望，并给出了发展建议。

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。

AlCoCrFeNi_2.1共晶高熵合金具有优异的力学性能，在氢储存和运输等领域有着较好的应用前景。采用电化学充氢的方法对合金表面进行充氢，对充氢（H-charged）和未充氢（H-free）试样进行拉伸实验，对比两者的断口形貌特征，研究氢致析出相演变对合金力学性能的影响。结果表明：与H-free试样相比，硫酸浓度为0.5 mol/L和1.0 mol/L充氢溶液试样的屈服强度分别降低14.60%和20.22%，抗拉强度分别降低15.50%和25.15%，且随着充氢溶液中氢离子浓度的增加力学性能进一步降低，断口近表层区域表现出更明显的脆性断裂特征。充氢后发生相变的析出相在断裂过程中留在BCC相表面，形成更高、更密的凸起结构，且相界处也发现区别于两相的结构。氢致纳米析出相演变导致合金整体力学性能降低。

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。

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。

Ti₂AlNb合金优良的综合高温性能使其有望取代部分镍基合金，作为航空发动机关键结构材料实现发动机自身减重。针对未来高性能航空发动机轻量化设计需求，结合统计对比、对照实验、有限元仿真分析等方法，从材料特性、合金冷/热加工工艺性能、减重收益等方面分别进行分析，讨论该合金在航空发动机中应用的优势、潜力以及仍需解决的问题。分析结果表明，该合金在减重方面优势显著，且较好地实现了强度、韧性和塑性的综合匹配，无明显短板；具有可接受的冷、热加工性能，通过变形、铸造等方式均可制备工程可用的大规格零件；应用于机匣等静子件可在镍基高温合金基础上减重35.3%，应用于整体叶盘/轮盘等转子件可在镍基高温合金基础上减重37.3%。

本工作提出一种倾斜放置籽晶制备镍基单晶高温合金以获得特定取向单晶铸件的方法，采用实验和数值模拟研究该方法制备单晶过程中凝固组织演化过程及其机制，并讨论了倾斜籽晶控制单晶铸件晶体取向的原理。结果表明：通过改变〈001〉取向的籽晶与铸件之间的位向关系，可以制备出特定取向的单晶铸件。单晶制备过程中籽晶部分回熔，回熔界面与籽晶轴向垂直，定向凝固过程中熔体沿未熔籽晶外延生长形成单晶。

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。

针对先进航空发动机对高强耐热铝合金复杂壳体铸件的应用需求，对比分析一种新型Al-Si-Cu-Mg-Sc高强耐热铝合金与ZL101A，ZL205A铸造铝合金的工艺性能及力学性能，并采用高强耐热铝合金开展油泵复杂壳体金属型铸造工艺设计和实验验证，对铸件产品的质量进行检测分析。结果表明：新型Al-Si-Cu-Mg-Sc高强耐热铝合金的铸造流动性和抗热裂性能优于ZL205A高强铸造铝合金，其金属型铸造油泵复杂壳体的合格率与ZL101A同类壳体相当。新型合金的单铸试样和铸件本体取样的室温平均抗拉强度均达到420 MPa以上，明显高于ZL101A合金，250 ℃时其抗拉强度优于ZL205A合金。铸件的表面质量、内部质量、气密性和承压性能均满足产品设计要求。

相组成和结构对于黏结层合金的抗高温氧化性能起着重要作用，而合金的抗高温氧化性能又直接影响其制备的热障涂层的服役性能与工作寿命。采用Thermo-Calc热力学计算、X射线衍射仪、场发射扫描电镜等分析手段研究不同Hf含量对NiCoCrAlY黏结层合金相组成和结构、1150 ℃等温氧化过程及Hf等元素分布特征的影响。热力学理论计算及室温组织观察结果表明，含0.5%（质量分数，下同）和1%Hf的黏结层合金相组成均以FCC_L12结构的γ'-Ni₃Al相与BCC_B2结构的β-NiAl相为主。Hf含量由0.5%增加到1%后，合金的液相线温度由1422 ℃降低为1418 ℃，固相线温度从1297 ℃降低至1287 ℃，凝固区间温度增加，α-Cr相析出温度由860 ℃提高到880 ℃，1000~1250 ℃温度范围内含0.5%Hf的黏结合金β-NiAl相含量高于1.0%Hf。不同Hf含量黏结层合金200 h等温氧化分析结果表明，氧化增重量与氧化时间曲线均符合典型抛物线氧化动力学规律。随着合金中Hf含量由0.5%增加到1.0%，合金的平均氧化速率由（0.15±0.008） g·m^-2·h^-1增加到（0.32±0.006） g·m^-2·h^-1，拟合的抛物线氧化速率常数k _p则由4.163 g²∙m^-4∙h^-1增加到9.337 g²·m^-4·h^-1。氧化物相及形貌分析表明：氧化后合金表面主要由致密的Al₂O₃组成；由合金截面观察到深灰色衬度的Al₂O₃膜，氧化膜中还分布着白色衬度的HfO₂相，且随着Hf含量上升，氧化膜中分布着的HfO₂由不连续的点状分布转变为长条形的连续分布，内氧化的HfO₂颗粒数量与面积增加，贫Al层的厚度也大大提升。

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。

激光选区熔化（selective laser melting，SLM）作为一种常见的增材制造（additive manufacturing，AM）技术，在多孔和薄壁等异形零件的成形领域受到广泛关注。然而，传统的单光束SLM成形因成形尺寸小、成形效率低等问题而发展缓慢。多光束激光选区熔化（multi-beam selective laser melting， MB-SLM）在单光束SLM成形的基础上，通过多光束、多振镜分区扫描并进行拼接成形，实现了成形尺寸和成形效率的大幅同步提升，有效地解决了单光束SLM成形存在的固有难题，有望成为进一步拓展金属增材制造应用领域的新兴技术。本文综述了多光束激光选区熔化在成形原理、成形设备以及工艺缺陷的形成及控制方面的研究进展，归纳了多光束激光选区熔化成形不同合金的显微组织和力学性能，重点阐述了工艺缺陷和力学性能调控的主要策略。最后对其未来发展趋势进行了展望，如应关注多光束间的时空差异特性对力学性能的影响、改变不同区域间工艺参数的一致性以减少成形件的工艺缺陷等。

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。

缺陷是影响铸造材料断裂行为的主要因素。以高压铸造铝合金为研究对象，采用Gurson-Tvergaard-Needleman（GTN）损伤模型结合有限元仿真软件对高压铸造铝合金的断裂行为开展预测。结果表明：有限元逆向拟合得到高压铸造铝合金材料适用的损伤参数，可形核孔洞体积分数f _N为0.12，临界孔洞体积分数f _c为0.001，断裂孔洞体积分数f _F为0.001。同时开展基于微观特征的断裂行为预测，通过简化孔洞形貌为椭球体和忽略体积小于0.001 mm³的孔洞的方法，避免有限仿真计算效率低和不收敛问题。对比两种模型在预测铸造材料断裂行为方面的适用性，得出结合损伤力学的有限元模拟的计算效率更高，但基于微观特征的有限元模拟的预测准确性更高。

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。

微米级第二相和再结晶组织对5083-O态合金韧性、强度等性能有重要影响。为获取5083铝合金中微米级第二相和再结晶组织的三维形貌特征，基于双束显微镜系统采集了5083-O态合金多切片在5 kV加速电压下的能谱（EDS）数据和在20 kV下的电子背散射衍射（EBSD）数据。应用Avizo软件对EDS和EBSD数据进行了三维重构。应用三维重构软件获取了合金中主要微米级第二相Mg₂Si相和富Fe相的尺寸、形态、分布、体积分数等信息。结果表明：5083-O态铝合金中Mg₂Si相、富Fe相和再结晶组织的体积分数分别为0.46%，0.25%和11.7%。Mg₂Si相形状多为近球形、近椭球形或棒状，沿轧向伸长，表面较为圆滑；合金中富Fe相棱角分明，球形度相对较低；三维EBSD的结果表明小尺寸再结晶组织颗粒的球形度大，大尺寸的再结晶组织颗粒的球形度小；在退火过程中，再结晶颗粒是由球形小颗粒开始长大的，再结晶颗粒沿轧向生长最快；三维EBSD结果更真实地反映了再结晶组织的形态。

分别以4-氟苯磺酰氯和4-氰基苯磺酰氯为原料，通过磺酰化和离子交换分别合成氟代和氰基取代的磺酰亚胺锂（LiFBTFSI和LiCBTFSI），进一步通过溶液浇铸法制备两种PEO基聚合物电解质（PEO₂₀-LiFBTFSI和PEO₂₀-LiCBTFSI），并对其微观形貌、热稳定性及电化学性能进行表征。结果表明：在60 ℃、EO/Li⁺=20时，两种固态电解质的离子电导率均达到10^-4 S/cm，电化学稳定窗口均大于5 V，与磷酸铁锂组装的电池均具有较高的首次放电比容量（0.1 C，≈150 mAh·g^-1）。相比于氟代PEO₂₀-LiFBTFSI固态电解质，含氰基的PEO₂₀-LiCBTFSI固态电解质具有更优异的电化学稳定性和界面相容性，循环50次后，电池的放电比容量为137.4 mAh·g^-1，容量保持率为93.0%。此外，含氰基的PEO₂₀-LiCBTFSI固态电解质与锂金属具有良好的电化学稳定性，组装的锂对称电池在电流密度0.1 mA/cm²下稳定运行500 h而不发生短路。

未来高推重比先进航空发动机的发展对新型高性能轻质高温压气机整体叶盘需求迫切。激光增材制造TC25G-TiAl4822双金属梯度结构材料作为轻质高压压气机整体叶盘备选的一种重要材料体系，其梯度过渡层合金的成分选择和凝固组织研究对指导相关构件结构性能设计具有关键影响。为理解（1-x） TC25G-xTiAl4822 梯度成分合金随粉末原料中TiAl4822 预合金粉末含量变化而出现的凝固组织演变行为，利用激光快速熔炼技术制备了两种单一原料（TC25G和TiAl4822）成分合金锭和9种混合原料成分合金锭，并采用光镜、扫描电镜、XRD和透射电镜等材料表征设备和硬度测量装置进行研究。研究结果表明：随原料中TiAl4822合金粉末含量的增加，合金凝固晶粒特征变化为树枝晶→等轴晶→树枝晶。合金室温显微组织发生如下的转变：α_p+α_s+β+α₂ →α_p+α_s+α₂+β/B2→α+α₂+β/B2→α₂+B2→γ+γ/α₂+B2→γ+γ/α₂；由于不同成分合金中的相类型和含量变化，合金维氏硬度值呈先增加后减小的变化趋势，且在粉末比例为50%~70%时具有极大突变，硬度由620HV降到450HV。上述相关研究结果为双金属过渡层合金的成分选择需避开中间比例粉末含量范围提供了基础依据。

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。

为了探究低温条件下几种常用本构模型对我国隔震支座用橡胶材料的适用性及温度相关性问题，针对4种不同配方的隔震支座用橡胶材料开展了23~-60 ℃温度范围内的单轴拉伸实验。用最小二乘法拟合得到了7种本构模型的材料参数，分析了不同本构在低温下的适用性。利用ABAQUS软件，对4种橡胶材料进行不同温度下的单轴拉伸模拟，验证了各本构模型参数的正确性及模型的稳定性。结果表明，在23~-40 ℃温度范围内，与其他几种本构相比，Yeoh模型的稳定性好且计算精度高。在-60 ℃时，橡胶材料完全固化，考察的7种本构模型均不能精确反映橡胶材料的力学特征。通过对Yeoh模型温度相关性的研究，提出了一个考虑温度相关性的Yeoh修正模型，据此可对不同温度下相近剪切模量的橡胶材料力学性能进行预测。

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。

基于天然纤维织物制备的柔性储能器件因其来源丰富、价格低廉和结构设计成熟可靠等优点而备受关注，但是天然纤维本体存在比表面积低、储能密度低等问题。本工作采用高温碳化、N，S-共掺杂、强碱刻蚀造孔调节孔容孔径与比表面积、浸渍负载电化学活性材料MXene等多步处理法对商用棉布进行处理，通过对材料化学组成、微观形貌、微孔结构、储能行为等展开研究，探索多步处理手段对材料的影响。结果表明，经过多步处理后的材料保持了较好的柔性特征，实现了N，S 元素共掺杂，同时改善了碳布材料的微观结构。碳布材料表面的平均孔径从36.44 nm减小至2.03 nm，其比表面积从1.78 m²/g增加到1043.37 m²/g，比表面积的增幅达到了58516%，总孔容也从0.0162 mL/g提高到了0.53 mL/g。经过复杂的处理，碳布材料取得了530.83 F/g的高比电容。但是本材料也存在倍率性能差、储能性能不稳定的问题亟需后续的工作改进。本工作为进一步改善柔性碳基材料的储能性能指明了方向并提供了技术和理论参考。

采用电弧增材工艺制备18Ni350马氏体时效钢（M350）直壁构件，通过直接时效热处理调控其微观组织与力学性能，研究不同时效条件（时效温度，时效时间）对电弧增材制造M350组织和性能的影响。结果表明：电弧增材制造M350钢凝固组织由柱状树枝晶和胞状树枝晶组成，在枝晶间区域发现Ni，Mo和Ti三种元素偏析。直接时效过程中，在Ni，Mo和Ti三种元素偏析的枝晶间区域发生马氏体相向奥氏体相逆转变，且随时效温度升高和时效时间延长，逆转变奥氏体尺寸与数量增加。显微硬度、屈服强度和极限抗拉强度呈现先增大后减小趋势，在530 ℃时效3 h时达到峰值，分别为534HV，1600，1658 MPa，同时断后伸长率保持在13.0%以上。此外，电弧增材制造M350力学性能在水平方向和垂直方向存在各向异性，在峰值时效条件下各向异性差值达到最大，屈服强度差值为360 MPa，极限抗拉强度差值为287 MPa。

高熵非晶合金结合了传统非晶合金的结构无序性与高熵合金的化学无序性，具有良好的热稳定性、磁学性能、耐腐蚀性以及生物相容性等，因此成为近年来的研究热点之一。本文首先介绍了高熵非晶合金的概念与起源，随后对其成分体系、制备方式以及各种性能做出总结，从材料体系与制备方式两方面分析了高熵非晶合金形成非晶结构的原因，并解析了高熵非晶合金具有良好力学性能、热稳定性以及耐腐蚀性的机理，最后展望了采用材料计算实现高通量的材料设计，重点探究材料的组合性能、涂层等新的制备方式，并且指出解决基础理论问题是促进该材料发展的重要前提。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）能量转换效率高，发电效率受负载变化影响小，有害物和碳排放少。双极板是其关键结构部件之一，承担传递电子、分配气体、电池内水管理、支撑膜电极组件等作用。复合双极板有质轻、耐腐、成本低等优势，受到了较多的关注。然而，为了保持燃料电池的稳定运行，应保证膜电极充分润湿的情况下，确保积累在流道内的液态水顺利排出，这对于双极板的表面特性提出了新的要求。对于复合石墨板而言，可以通过极板组分与制备工艺的改变，实现接触角的调节，进而调控电池的水、气状况。本工作在鳞片石墨-树脂复合材料中，加入化学气相沉积制备的纳米碳纤维（CF-CVD）作添加剂，调控复合双极板的亲水性。同时，通过改变鳞片石墨粒径，验证其对复合双极板亲水性调控的影响。结果表明，极板表面的亲水性随着碳纤维含量的升高而增强，接触角降低幅度可达10.28°。鳞片石墨粒径影响复合双极板的接触角调控效果，为配合CF-CVD实现极板最佳亲水性，应选择500~1500目石墨作为导电基材。CF-CVD含量为3%、鳞片石墨为1000目的亲水复合双极板综合性能最佳，电导率达到239.33 S/cm，抗弯强度达到73.47 MPa。

TiC陶瓷的长期抗氧化性是其航天航空领域应用的关键参数，必须在高温和各种气流环境下进行细致的评估。采用热压烧结法制备TiC单相陶瓷，通过热重-差示扫描热分析仪（TG-DSC）分析TiC陶瓷室温至1500 ℃的非等温氧化性能。通过管式氧化炉分析TiC陶瓷在不同环境（温度：1000，1200，1500 ℃，气氛：静态空气，单向空气流，低氧分压气流）下的等温氧化性能，采用单位面积质量变化表征其氧化速率。结果表明：TiC陶瓷在1200~1500 ℃时的扩散活化能约为378.78 kJ/mol，反应活化能约为17.82 kJ/mol。TiC陶瓷氧化后，具有TiO₂氧化层、TiC _x O _y 中间层和TiC基体3层结构。氧化动力学结果表明：TiC陶瓷在1200 ℃时氧化速率由反应速率控制，在1500 ℃时由氧的扩散控制，而在1000 ℃时初始阶段（前100 min）为扩散控制，之后则为反应控制。在低氧分压的气流环境下，TiC陶瓷高温氧化的反应速率和扩散速率均受到抑制，可以形成较为致密的TiO₂氧化层。