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材料工程
中国航发北京航空材料研究院
材料工程

中国航发北京航空材料研究院

曹春晓

月刊

1001-4381

matereng@biam.ac.cn

010-62496276

100095

北京81信箱44分箱

材料工程/Journal Journal of Materials EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊创刊于1956年，现由北京航空材料研究院主办，国内外公开发行。该刊主要刊登有关材料科学与工程方面的学术论文及研究报告，同时刊登综合性评述，报道新材料、新工艺、新产品信息，及时准确反映我国材料领域最新成就和最新进展。《材料工程》涉及航空航天及各种军民用材料领域，专业包括：金属材料（含金属间化合物），非金属材料，复合材料（聚合物基，金属基，陶瓷基），陶瓷材料，功能材料，工艺（铸造，热变形，焊接，粉末冶金，热处理，表面处理，非金属成型等），理化测试，性能表征，无损检测，失交分析，材料标准化等。该刊是美国工程索引（EI）和金属文摘（MA）收录期刊，据1998年统计，本刊在EI收录的中国科学技术论文数较多的100种期刊中排名第四（167篇）。是中国科技论文统计分析用刊，同时入选《中文核心期刊要目总览》、中国科学引文数据库、中国学术期刊综合平价数据库、中国学术期刊（光盘版）及万方数据“数字化期刊群”和中国期刊网。在国内外材料科技期刊有一定的地位和影响。
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收录年代

    锂金属负极界面及体相稳定化策略研究进展

    关旭泽李杨刘兴江
    1-14页
    查看更多>>摘要：随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展,便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池,但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限,难以满足上述需求.因此亟需发展更高能量密度的电化学体系.锂金属负极具有极高的理论容量(3860 mAh·g-1)和最低的氧化还原电势(-3.04 V vs SHE),被认为是实现下一代高能量密度电池的理想材料.然而在几十年的发展过程中,锂金属电池较低的循环寿命和安全性问题严重制约了其实用化.本文从锂金属电池的发展历程出发,分析锂金属负极反应活性高、锂枝晶、死锂和体积膨胀等问题及作用机理,并就上述问题分别从界面设计和体相设计方面综述应对策略,包括非原位/原位生成的界面层保护、合金化锂负极以及三维复合锂负极,最后针对实效电池的约束条件、电极串扰及大容量电池的失效机制等实用化锂负极未来发展进行探讨和展望.

    锂金属负极二次电池界面设计体相设计

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    锌离子电容器正极材料设计策略与研究进展

    余翼星杨萍萍任富成陶雯艳...
    15-24页
    查看更多>>摘要：锌离子电容器是一种由电池型负极和电容型正极组成的混合型超级电容器,具有高能量密度、高功率密度、高安全性、低成本等优点.锌离子电容器能量密度仍受限于正极材料的储能能力,因此,如何设计高比电容的正极材料是提高其能量密度的关键.本文首先对锌离子电容器的发展历程、结构和原理进行了概述,并分析了限制锌离子电容器应用的原因;其次,系统归纳了典型碳基材料和赝电容材料作为正极材料的器件性能及其优点与不足;再次,选取代表性研究工作重点总结了纳米结构设计、复合材料构建、杂原子掺杂三种正极材料设计策略及研究进展;最后,对正极材料的发展前景进行了展望,具体指出深入研究和发现新的电化学机理、开发新型高性能正极材料、探索有效的碳材料改性策略和研制功能性(如柔性)电极材料等研究方向,为制备出具有优异电化学性能的正极材料提供重要思路.

    锌离子电容器正极材料纳米结构材料复合掺杂

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    过渡金属低维纳米材料在电催化领域中的研究进展

    吕贝贝李亚如任永鹏王长记...
    25-41页
    查看更多>>摘要：随着环境问题的日趋严重和能源危机的不断攀升,利用电催化技术开发可持续的绿色新能源迫在眉睫.过渡金属低维纳米材料具有高活性表面、高效的电子转移速率和丰富的表面空位,能够有效提升电催化反应的效率和稳定性.本文基于材料维数,将过渡金属低维纳米材料分类,并分别阐明其优势,重点综述零维、一维、二维纳米材料在电催化领域中的研究成果,揭示低维纳米结构与电催化活性、稳定性之间的关系,明确了低维纳米化是提高电催化性能的有效方法.最后,指出过渡金属低维纳米催化剂应根据需求合理设计并优化其结构.未来低维纳米催化剂的发展方向应是基础研究与计算研究相结合,用理论来引导设计,搭配机器学习预先选择合适的结构模型以及朝着改进现有材料结合更多更高效的复合材料进一步发展.

    低维纳米材料过渡金属电催化

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    金属硒化物储能机理及其在锂离子电容器中的应用

    魏文品梁初孙现众王凯...
    42-50页
    查看更多>>摘要：锂离子电容器(lithium-ion capacitors,LICs)是一种兼具锂离子电池和双电层电容器优点的新型功率型储能器件.然而,电池型负极的缓慢电化学动力学性能限制LICs的应用.金属硒化物因其良好的导电性、快速的反应动力学和高理论比容量等优点备受关注.本文对金属硒化物的分类、结构和性质进行系统介绍,并重点讨论插层机制、转化机制和合金化机制的三种储能机制.最后,分析结构调控、碳材料协同和双金属硒化物构筑等改性方案对电化学性能的影响,并介绍由以上三种改性方法制备的结构稳定和高离子/电子传输能力的金属硒化物材料在锂离子电容器中的应用.

    锂离子电容器负极材料金属硒化物材料结构储能机理

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    MXene/芳纶纳米纤维柔性自支撑电极的构建及其在超级电容器中的应用

    王思凡郭雪张钰欣魏取福...
    51-58页
    查看更多>>摘要：随着可穿戴电子产品的微型化发展,开发轻柔、灵活、体积小、能量密度高的柔性储能器件成为研究的热点.以芳纶纳米纤维(aramid nanofiber,ANF)作为纤维增强柱撑材料,采用真空抽滤的方法制备MXene/ANF柔性自支撑电极,避免引入集流体和黏合剂等"死体积",并将其组装成全固态对称超级电容器.随着ANF含量增加至15％(质量分数),MXene/ANF自支撑电极的拉伸断裂强度增加至151.5 MPa,而电导率降低至1371.1 S/cm,在1 A/g的电流密度下表现出432.7 F/g的高比电容.组装的柔性对称全固态超级电容器的能量密度为25.7 Wh/kg,对应的功率密度为523.1 W/kg,具有优异的柔韧性和长循环寿命(10000周次循环充放电后,电容保持率为88.9％).

    芳纶纳米纤维MXene纤维增强柔性自支撑电极全固态超级电容器

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    二维纳米棒结构CoMn2O4/CC电极材料的制备及其电化学性能

    刘家宏卢世晨王立奎刘燕红...
    59-68页
    查看更多>>摘要：金属氧化物因其高容量、低成本、适于商业化、环保等特点而常被应用于超级电容器电极材料.以Mn-MOF为前驱体,将其置于乙醇中与Co(NO3)2进行离子交换和刻蚀反应,然后在空气中热处理,最后在碳布(carbon cloth,CC)基体上得到高度结晶的CoMn2O4二维纳米棒结构.对不同Co(NO3)2添加量下制备的CoMn2O4/CC和直接热处理得到的Mn2O3/CC进行SEM和XRD分析,并且通过循环伏安测试、恒电流充放电测试和交流阻抗测试等进行电化学性能测试.结果表明:0.3 g Co(NO3)2刻蚀后CoMn2O4/CC的母体结构相对保留良好,形成中空的纳米空心结构,热处理后在碳布上原位生长的垂直纳米棒结构均一密集地包裹碳纤维,由于无任何黏合剂的添加,确保较高的力学稳定性和导电性.在1.2 mA·cm-2的电流密度下,电极材料具有809.8 mF·cm-2的面积比电容;在5 mA·cm-2的电流密度下循环5000周次后电容保持率为79.1％,是具有潜在应用前景的一种电极材料.

    超级电容器锰基金属有机骨架衍生物电极材料柔性

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    嵌段共聚物电解质的制备及其电化学性能

    张锟刘娜田君梁晓嫱...
    69-77页
    查看更多>>摘要：通过设计聚合物分子结构,采用热引发自由基聚合方法合成聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的二嵌段共聚物电解质PEGMEMAm-GMAn-Br(PGA-Br),并研究其电化学性能.结果表明:将PGA嵌段或接枝到聚合物电解质上,可提高聚合物电解质的离子电导率,室温下的离子电导率达1.05×10-4 S·cm-1.同时,PGA-Br嵌段共聚物电解质具有较低的玻璃化转变温度(-65℃)、较高的热分解温度、较宽的电化学稳定窗口(5.1 V)和阻燃特性.PGA-Br共聚物电解质组装下的固态Li|Li对称电池具有增强的电极/电解质固-固界面,可实现金属锂均匀沉积,有效抑制锂枝晶的生长.在0.1 C倍率下,基于PGA-Br嵌段共聚物电解质组装的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)|PGA-Br|Li固态全电池可实现较高的首周放电比容量(160.1 mAh·g-1),且循环100周次后容量保持率高达91.5％,库仑效率稳定在98.5％以上.

    固态锂金属电池嵌段共聚物电解质锂金属负极锂枝晶热引发聚合

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    炭气凝胶隔热材料研究进展

    门静王鲁凯冯军宗姜勇刚...
    78-91页
    查看更多>>摘要：新型高速航天飞行器的不断发展对耐高温、轻质、高效隔热材料提出了迫切需求,炭气凝胶因其纳米尺度孔隙和颗粒链结构,不仅具有传统气凝胶的低密度、高孔隙率、高比表面积及低热导率等优异的特性,还具有耐超高温(惰性气氛)、高红外比消光系数等优点,使其在作为隔热材料应用于超高温部位热防护具有显著优势.本文首先基于热传导理论,分别从气凝胶密度和微观结构(孔径、粒径)等方面阐述了炭气凝胶隔热性能的研究现状,然后综述了近年来国内外炭气凝胶隔热材料制备工艺及性能优化的研究进展,主要包括力学性能增强、耐烧蚀/抗氧化、低成本化及超轻超弹四个方面,并对各方面存在的优缺点进行了总结.最后提出低成本、高性能炭气凝胶隔热材料的后续研究方向,并对其在民用及其他特殊领域的发展应用进行展望.

    炭气凝胶隔热材料热导率力学性能抗氧化低成本

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    铋系光电催化剂降解水中有机污染物的研究进展

    李碧秋李希成熊俊夫李金韩...
    92-108页
    查看更多>>摘要：光电催化技术通过电场协助光催化,能有效抑制光生载流子复合,提高有机污染物的去除率,具有简便、高效、易操作等优点.光电极材料是光电催化技术的关键,相较于其他传统催化剂,铋系半导体具有独特的层状结构和适宜的禁带宽度,对光的利用率更高.层状结构使铋系材料能在层内诱导内部电场,促进光生电子和空穴分离,加速载流子转移,提升光催化性能.本文介绍了一元铋系化合物、二元铋系化合物、卤氧化铋系化合物和含氧酸型铋系化合物的制备、表征及性能,简述了铋系材料作为光电极材料的优势.综述了其对有机污染物降解的研究,对铋系材料应用于光电催化进行废水处理进行了总结,新型催化剂的开发和如何推进建立催化剂全生命周期内对环境产生的影响评价体系是后续研究的重点方向.

    光电催化铋系材料废水处理复合电极

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    阻尼合金研究进展

    赵太霖牛犇王清董闯...
    109-121页
    查看更多>>摘要：阻尼合金作为一种能通过组织内部的缺陷运动使振动能转化为热能耗散的材料,兼具较高力学性能和一定功能特性,在航空航天、武器装备等领域的开发和研究具有重要意义.不同合金体系之间存在微观组织上的差异,即对阻尼起主导作用的缺陷种类不同,而组织缺陷的性质(种类、密度及可动性)是影响合金阻尼性能的关键因素.本文从组织缺陷(面缺陷、线缺陷和点缺陷)的角度出发,阐述了不同合金体系的阻尼源种类和性能特点,针对合金阻尼性能、力学性能以及功能特性(耐蚀性、铸造性能等)之间的关系综述了各类阻尼合金的发展现状,进而归纳出不同阻尼合金的发展规律和差异.最后,本文对阻尼合金的研究方向做出展望,由于合金阻尼源种类过于单一会严重限制减振性能的提升,而通过材料复合化及高熵合金化可实现合金中多种阻尼源的共存,产生多阻尼机制耦合效应,实现合金阻尼性能的二维扩展,改善合金力学性能及功能特性,为提升合金综合性能起到重要指导.

    阻尼合金缺陷高熵合金多阻尼机制

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