材料研究学报

npj:给我一张元素周期表,还您一个材料新世界 

来源:材料研究学报 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2020-10-08

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MAX相材料是由三种元素组成的天然层状碳氮化物无机非金属类材料, 其具有金属的导电和导热性质, 也具备结构陶瓷的高强度、耐高温、耐腐蚀等苛刻环境服役能力。MAX相材料在高温润滑、耐氧化涂层、事故容错核材料、自修复复合材料和能源材料等领域获得了广泛的关注, 国内外材料学家都在积极开展大量的探索研究。我国在MAX相结构材料和MXene能源材料领域均取得了显著的成绩, 随着合成技术的发展和多学科交叉的深入探索, 目前已经有越来越多的国内材料研究小组投身此类新颖材料的研究。

1.MAX和MXene:元素周期表的另一种诠释

MAX相的晶体结构由Mn+1Xn结构单元与A元素单原子面交替堆垛排列而成, 兼具金属和陶瓷的诸多优点, MAX相的A层原子被刻蚀之后获得成分为Mn+1XnTx(Tx为表面基团)的二维纳米材料, 即MXene。目前,该类材料的诸多特性有何机制尚缺少全新诠释。中国科学院宁波材料技术与工程研究所黄庆研究员介绍了近年来国内外MAX相和MXene材料领域在成分与结构、合成方法、性能与应用研究等方面的研究动态, 据此展望未来几年该类新颖材料的发展方向。

DOI: 10.15541/jim;

原文题目:三元层状碳氮化合物(MAX相)及其衍生二维纳米材料(MXene)研究趋势与展望

2. MXene柔性材料:做成燕尾服还是运动衣?

随着可穿戴柔性电子技术的发展, 高灵敏度和宽感应范围的柔性力敏传感器的需求量逐渐增大, MXene材料因其导电性好、柔韧性高、亲水性好以及合成可控等优点成为一种极具潜力的导电敏感材料。但此类材料真的能做成可传感的燕尾服或是运动装吗?中国科学院上海硅酸盐研究所孙静研究员就MXene基柔性力敏传感器的类型、敏感材料的微结构设计方式、传感性能及传感机理等方面的研究进展进行了阐述和总结。

DOI:10.15541/jim20190282

原文题目:MXenes在柔性力敏传感器中的应用研究进展

http://www.jim.org.cn/CN/10.15541/jim20190282

3. 传统相图:这个点热平衡了吗?

传统MAX相中的A位可能被更多的过渡族金属元素替代, 形成新型的MAX相, 而不同A位元素的MAX相性能差异很大, 但其热力学稳定性如何亟待揭示。中科院宁波材料所常可可研究员探究了新型MAX相在不同温度下的热力学稳定性。使用相图计算(CALPHAD)方法建立起研究体系的热力学数据库, 耦合第一性原理得到的新型MAX相生成焓数据, 最终得到包含新型MAX相的三元相图。他们为确定新型MAX相的热力学稳定性提供了系统的研究方法, 可应用于指导合成更多未知的MAX相材料。

DOI:10.15541/jim20190184

原文题目:亚稳相图研究及其在特种陶瓷涂层中的应用进展

http://www.jim.org.cn/CN/10.15541/jim20190282

4. MAB相超高温陶瓷:真能确保穿过大气层的炙烤?

Cr4AlB4是一种近期发现的三元层状硼化物MAB相陶瓷。该材料可形成具有保护性的氧化膜, 在高温结构材料领域有巨大应用潜力,但其物相稳定性和力学行为的机制如何尚待证明。哈尔滨工业大学柏跃磊教授基于第一性原理的“线性优化法”和“键刚度”理论模型分别研究了Cr4AlB4的物相稳定性和力学行为。他们发现,声子谱中没有虚频出现, 表明Cr4AlB4具有本征稳定性。而与其它Cr-Al-B系内的竞争相相比, Cr4AlB4具有最低的能量, 表明其在热力学上也是稳定的。Cr4AlB4具有类似于MAX相的高损伤容限和断裂韧性。

DOI:10.15541/jim20190160

原文题目:新型三元层状硼化物Cr4AlB4的物相稳定性和力学行为分析

http://www.jim.org.cn/CN/10.15541/jim20190160

5. 电磁屏蔽薄膜:和雷达探测玩个躲猫猫?

高强电磁屏蔽薄膜材料在柔性器件、汽车电子和航空航天等领域具有广泛应用前景, 但要实现战机和战舰能与敌方躲猫猫还需更多突破。受珍珠母微纳米结构及其优异机械性能的启发, 北京化工大学张好斌教授利用简单的溶液共混及真空抽滤方法, 将纤维素纳米晶(CNC)和MXene混合, 经层层组装制备了高性能MXene基复合薄膜。薄膜的机械性能有了显著提高, 同时保留了复合薄膜的高电导率(104S/m)和优异的电磁屏蔽性能, 厚度8 μm时可达40 dB以上。

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