先進材料的案例
先進復合材料的CAE虛擬技術
國際先進復合材料技術目前的發展更傾向于利用虛擬的設計-制造-驗證一體化環境，將真實的設計、制造、材料、驗證、應用乃至維修和全壽命管理等諸多環節統一起來，從而最大限度地縮短新品研制周期，降低研制成本，提高產品的市場競爭力，在這個過程中，CAE技術已成為國防工業創新設計以及數字化設計、制造技術的核心之一。
以碳纖維增強復合材料為代表的先進復合材料技術起源于國防領域，同樣，計算機輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）技術也起源于國防領域。在我國，航空先進復合材料已有近30年的發展歷史，這也恰是CAE技術在我國航空工業的應用歷史。可見，先進復合材料技術與CAE技術有著天然的內在聯系，事實上，它們之間的本質聯系就是材料工程數據體系。
先進復合材料技術發展現狀
復合材料技術是一項具有戰略意義的國防關鍵技術，在一定程度上，先進復合材料的研究水平和應用程度是一個國家科技發展水平的代表，特別是在飛機制造業，各種先進的飛機無不與先進的材料技術緊密聯系在一起。以武裝直升機為例，復合材料在先進武裝直升機上的用量已高達50%（重量比）左右，復合材料 應用的部位已從整流罩、地板、整體壁板等次承力結構向旋翼、框、梁等主承力結構方向發展，其典型代表有NH-90、波音-360、V-22、RAH-66等機型。
隨著復合材料在飛機上應用比例的加大，在復合材料制造領域，先進的數字化設計制造技術和計算機輔助工程技術等得到了廣泛應用。鋪層、下料、浸漬、成型、固化等工序的模擬技術和CAD/CAM/CAE技術的運用，大大降低了開發制造成本，提高了開發和制造效率。如今復合材料的制造技術正朝著自動化、低成本、整體化、數字化的方向發展。
在我國，復合材料技術還沒有達到數字化設計和制造的程度。
展開 先進復合材料在民用領域需求強勁
在風力發電、模塑料、壓力容器以及汽車(結構和車身)領域，對碳纖維復合材料的需求量分別從2009年時的7060噸、5300噸、1280噸、1800噸，增長到2015年的37580噸、7700噸、7250噸、4000噸，增長幅度分別高達432.29%、45.28%、466.4%、122.22%。
在能源領域中，先進復合材料可以應用在風電能源、碳纖維復合芯導線、抽油桿、鋰電池等產品中。
在風電領域中的葉片(6噸~8噸)、整流罩、機艙罩等的應用中，先進復合材料主要起到減輕重量的作用。
碳纖維復合材料作為復合芯導線應用時，具有載流量大、重量輕、弧垂小等特點。
2014年4月，中復集團的碳纖維復合芯導線在220千伏南京長江大橋熱曉線燕子磯大跨越改造工程中成功掛網通電，這是世界上首條使用碳纖維復合芯導線的大跨距工程。該工程不僅為今后全國各省市大跨越增容改造工程提供了范本，而且還為電網的智能化發展提供了技術支撐。
先進復合材料以其輕質、高強度、耐腐蝕等優勢可以很好地在抽油桿中應用。
碳纖維復合材料具有非常高的拉伸強度和鋰離子集成能力，可以同時作為鋰離子電池的結構電極和車身結構中的結構、能量一體化材料。目前，在瑞典的電動汽車中已有應用。
而步入2016年，汽車輕量化的趨勢漸成主流。在汽車領域中，先進復合材料可以使車重減少約10%，燃油經濟提升6%~8%。目前，已經有寶馬計劃突破車身等主體結構應用、低成本化工藝、修復技術這3大關鍵技術，進行碳纖維部件的擴產。大眾旗下的蘭博基尼也將牽頭推廣碳纖維車身技術，這種技術可使車架減重達到200公斤。
航空領域對于先進復合材料的需求也在日益增長。如商用飛機對于碳纖維的需求由2009年的3270噸增長至2015年的7910噸，增長幅度高達141.89%。
展開 先進結構陶瓷納入國家重點研發計劃“先進結構與復合材料”重點專項
資料來源：
“先進結構與復合材料”重點專項2021年度項目申報指南
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《先進材料》高溫電容器介質薄膜重要進展！
薄膜沉積區照片、電介質薄膜表面納米絕緣層斷面掃描電鏡圖和薄膜高溫介電儲能特性
近年來，李琦副教授專注于先進電介質材料的基礎研究和產業化開發，在材料結構設計和加工方法等領域取得了多項重要成果。相關工作發表在《自然》（Nature）、《美國科學院院刊》（PNAS）、《先進材料》（Advanced Materials）、《材料研究年度評述》（Annual Review of Materials Research）等期刊上。
該論文第一作者為清華大學電機系2014級博士生周垚，通訊作者為清華大學電機系李琦副教授、何金良教授以及美國賓夕法尼亞州立大學王慶教授，合作者還包括清華大學電機系曾嶸教授、胡軍副教授及中科院電工研究所邵濤教授。該研究成果得到了國家自然基金面上項目和北京市自然基金的支持。
來源：清華大學
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先進材料幫助解決GDI發動機動力難題
如此一來，對材料的要求就更為嚴苛。只有高強度、耐腐蝕，特別是在高壓環境中耐應力腐蝕開裂的材料，才能保證燃料充分且安全地燃燒；再加上不同的使用環境，如海邊空氣中夾帶的鹽份、冬天道路上的融雪鹽以及油品內部含硫等，都會加大對包括油管和油軌等在內的發動機部件的腐蝕。換言之，只有應用強度更高、耐腐蝕性更好、能降低在高壓環境中應力腐蝕開裂風險的材料，才能保證GDI發動機的正常安全運轉。
這也是為什么市場迫切需要高性能材料來滿足汽車廠應對不斷增高的GDI發動機壓力的原因。
先進材料的發展
◆ 傳統材料逐漸不能適應GDI發動機的發展要求
為了適應GDI發動機越來越高的壓力要求，生產商面臨兩種選擇：1)，增加不銹鋼管厚度，以維持一定的機械性能。但材料變得笨重后，提高了管材加工、運輸難度和生產成本，不利于節能減排。2)，選用更為先進的材料，不但減少了零部件重量，而且提高了發動機性能，同時達到節能減排的目標。毫無疑問，這種方案越來越受到市場的青睞。
◆如何保證材料達到要求
一種新材料用于GDI汽車發動機時，需要經過材料廠本身以及汽車制造商苛刻的層層把關，確認材料的各項物理性能達到采購標準。例如，在將高壓油管和高壓油軌用于汽車發動機前，汽車廠需要進行反復測試，驗證材料性能。不僅如此，汽車廠商還會審核材料供應商的生產過程，確保供應商能夠始終穩定一致地為其供應安全、可靠、耐久的材料。
因此，只有那些具有嚴格可靠工藝和執行能力的優秀供應商才能達到汽車廠商的要求。以山特維克推出的全新PressurfectTM 無縫不銹鋼管系列產品為例，它從材料冶煉至成品實現一體化生產。這樣一來，整個生產流程及材料性能得到全方位掌控，可確保材料成分、表面質量、機械性能、耐腐蝕性能始終如一。
展開 布里斯托爾學術在研討會上提出了先進復合材料結構
博士萬德爾塞巴斯蒂安,讀者在結構工程,最近提出了土木工程研討會上發表主題演講先進復合材料的應用。
industry-promoted事件舉行8月22日在倫敦皇家丹麥大使館。 它匯集了一支團隊的設計師,制造商和學者討論的好處和未來交通基礎設施行業先進的復合結構。
塞巴斯蒂安博士的演講重點實驗室和現場技術來評估這些結構的長期性能。 他指出,提高可訪問性的低成本、高性能的傳感器可能導致實時性能評估的先進復合材料橋梁在長期的媒介。 其他演講者來自英格蘭和高速公路從前緣的咨詢公司設計先進的復合橋梁。
《會飲篇》之后,一個晚上表示從建筑師的“解壓墻”展覽的結構為由蛇形館海德公園。 這個26-metre-long 14-metre-high結構迅速由一組類似lego的模塊化單元由先進的復合材料。
透明環氧樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=hysz
展開 Altair Multiscale Designer如何重塑先進材料研發范式
Altair Multiscale Designer如何重塑先進材料研發范式
在先進制造領域，材料始終是創新的核心驅動力。從航空航天的輕量化復合材料到海洋工程的耐腐結構材料，再到汽車工業的短纖維增強塑料部件，材料性能的精準把控直接決定產品的安全性、可靠性與經濟性。然而，傳統材料研發模式長期受困于"微觀結構-宏觀性能"的認知斷層，物理測試成本高昂、設計迭代周期漫長、仿真精度不足等痛點，成為制約行業升級的關鍵瓶頸。
作為仿真驅動創新的全球領導者，Altair推出的Multiscale Designer多尺度材料建模與仿真平臺，憑借其對異質材料全尺度行為的精準刻畫能力，徹底打破了這一壁壘。作為深耕Altair產品體系十余年的評測專家，筆者認為，這款產品的核心價值不僅在于技術層面的突破，更在于構建了從材料研發到結構設計的全流程數字化鏈路，推動行業從"經驗驅動"向"模型驅動"的根本性轉變。
專業評測：三大核心優勢重構材料仿真邏輯
在眾多材料仿真工具中，Altair Multiscale Designer的差異化優勢尤為突出，其核心競爭力集中體現在"全尺度覆蓋、高效率建模、強生態集成"三大維度，這也是筆者基于大量工程實踐驗證后得出的核心結論。
首先，全尺度建模能力實現從微觀到宏觀的精準映射。不同于傳統工具僅聚焦單一尺度的局限性，Multiscale Designer構建了微觀（纖維/基體界面）-細觀（單胞結構）-宏觀（部件結構）的完整仿真鏈路。通過內置的參數化單胞庫，可輕松應對連續纖維、短切纖維、編織復合材料、蜂窩芯材等多種異質材料類型，同時支持用戶自定義單胞模型，精準表征材料微觀結構與組分交互行為。這種全尺度覆蓋能力，使得仿真結果能夠真正反映材料的真實性能，避免了傳統宏觀等效模型帶來的精度偏差。
展開 先進陶瓷材料的研發與產業化應用發展狀況報告
Saint－Gobain公司是世界百強企業之一，是全球工業工程材料的先驅者，名列財富500強企業第188位。年銷售收入達到300多億美元，其中高性能陶瓷材料占15％。不久前圣戈班收購了美國著名的Carborundum和Norton陶瓷公司。賽瑯秦克公司（Caram Tec）是德國最大的技術陶瓷公司，它生產各類先進陶瓷材料，應用于現代工業和生物醫療各個領域。英國Morgan公司是英國一家企業，以碳材料和先進陶瓷為主要產品，在60多個國家設立了160多個生產廠。
美國擁有一些知名的陶瓷公司，如美國 CoorsTec公司、康寧公司（Corning）賽瑞丹公司（Ceradyne）、還有一些國防軍工用先進陶瓷的專業制造商如 Raythen公司和Surmet公司。
美國雖是先進陶瓷生產大國，但它更是先進陶瓷最大的消費國，其生產少于消費，因此有許多產品從日本和歐洲以及中國進口，美國較大的生產先進陶瓷的公司包括CoorsTec公司和康寧公司。CoorsTec技術陶瓷公司是美國技術陶瓷市場最大的供應商，生產各種精密陶瓷部件、電真空陶瓷、半導體工業用陶瓷基板和半導體設備用陶瓷部件，部分產品如圖1（左）所示。康寧公司成立于1851年，是特種玻璃和新型陶瓷材料的全球領導商，基于160多年在材料科學和制造工藝領域的知識與積累，康寧創造出眾多被用于高科技消費電子、移動排放控制、電信和生命科學領域產品的關鍵組成部分已成為全球的光纖、光纜及光電材料、智能手機觸摸屏高功能玻璃、蜂窩陶瓷載體及汽車尾氣過濾器的主要供應商，見圖1（中、右），其蜂窩陶瓷技術和生產處于世界領先地位，康寧公司在全球有一百多處生產和研發基地。
在歐洲和美國的環境保護立法是很多新一代陶瓷產品商業化的推動因素。
展開 波音先進復合材料飛機螺栓型緊固件簡介
在以前的飛機上，大多數應用于商用飛機的復合材料作用于次要結構，一般用松配合孔安裝在金屬結構上，其性能不足以承受重大軸向載荷。對于這些結構，由于其典型的薄片外形應用而不能依靠緊固件傳遞載荷。
隨著先進復合材料作為主要結構件在現代飛機尾翼和地板梁上的使用，新型飛機上更多復合材料接頭需要用機械性緊固件來承受更大的載荷，同時，機械固定的復合接頭承受的飛機內載荷變的越來越多。這樣，就給了螺栓型緊固件更多的用武之地。下文就先進復合材料結構所使用的幾種典型螺栓型緊固件做一個大概的介紹。
鎖螺栓：
鎖螺栓鎖緊銷柱上有凹槽被切斷到桿上面或者包裹在桿上面.鎖螺帽沒有凹槽但是當被用力旋到銷柱上時，銷柱的一部分就會在裝配中脫落，控制安裝時的力量（扭矩），安裝鎖螺栓時需要特殊工具。在復合材料上用的鎖螺栓由特殊的防護材料。為防止腐蝕，鎖螺帽不用鋁合金制作，為減少接觸應力，有一個法蘭安裝在復合材料上。其銷柱上安裝時脫落的部分也是為了考慮減少接觸應力而做的設計。鎖螺栓的安裝快速又方便，但是需要開闊的接近部件的空間，當接近困難時，需要用其它形式的緊固件。
HI-LOK螺栓：
HI-LOK螺栓有線狀螺紋。它的鎖螺帽也有線狀螺紋。安裝壓力受控于鎖螺帽的凹槽，這部分在安裝過程中會被螺桿鎖定機構剪切掉。在復合材料的應用中，它和鎖螺栓相似有防護，，鎖螺帽不用鋁合金制作，為減少接觸應力，有一個法蘭安裝在復合材料上。特定的動力工具需要在HI-LOK螺栓安裝中用到，六角鍵和標準的扳手也可以用來手工安裝。
Eddie 螺栓：
Eddie 螺栓的螺柱上也由線狀螺紋。其螺栓一部分的螺紋被機加工形成3個凹槽。當鎖螺帽安裝時鎖螺帽上的圓形突出部分旋進凹槽中，旋轉模提供了機械鎖緊，并控制了鎖螺帽的扭矩。
展開 中科院合肥分院在電磁屏蔽且導熱的先進電子封裝材料研究方面取得新進展
近期，中科院合肥分院應用所先進材料中心田興友研究員和張獻副研究員團隊在同步實現導熱絕緣及電磁屏蔽性能的先進電子封裝材料制備方面取得了新的研究進展，相關成果發表在Composites Part A 117 (2019) 56–64復合材料領域的TOP期刊上。
近年來，隨著電子器件逐漸向大功率、小型化及高集成度方向發展，散熱問題逐漸成為制約下一代高功率密度電子器件發展的瓶頸問題；同時，電子元件分布密度過高或高頻電路造成的電磁干擾問題愈加嚴重，尤其是隨著高頻高速5G時代的到來，對電磁屏蔽材料提出了更高的要求。因此，如何同步實現電子封裝材料的高導熱絕緣與抗電磁干擾性能成為目前急需解決的關鍵技術問題。
復合材料隔離雙網絡結構的制備示意圖及導熱性能
電子封裝材料在某些場合下具有電絕緣特性的要求，而目前碳系復合材料在改善導熱性能的同時，通常會引起導電性能的提升，從而影響了封裝材料的實際應用。本課題組以聚偏氟乙烯(PVDF)為研究對象，構筑了多壁碳納米管(MWCNT)與氮化硼(BN)的隔離雙網絡結構，滿足材料導熱與抗干擾性能的同時，兼顧了電子封裝材料的電絕緣性能。首先原位制備了PVDF@MWCNT復合微球，在微球內部形成了導電網絡又提高了PVDF的導熱性能；然后在微球外部，采用絕緣BN導熱填料構建了完整的導熱網絡通路，并通過整體包覆降低了復合微球的導電性能，從而使得復合材料在實現導熱和電磁屏蔽性能同步提升的基礎上，兼具有良好的電絕緣性能。
復合材料的電絕緣與抗電磁干擾性能
本方法工藝簡單、成本低廉，易于規模化，且獲得的復合材料具有良好的導熱絕緣及抗電磁干擾性能，有望在大功率集成電路、5G通訊、高功率雷達、太赫茲通信設備等領域廣泛應用，滿足新一代裝備對電磁兼容與散熱的迫切需求，具有廣泛的應用前景。
展開 汽車材料搶先看：AUTO TECH China 2025 廣州國際先進汽車材料技術展覽會即將來襲！
x-oss-process=image/format,jpg/auto-orient,1/interlace,1/resize,p_70/quality,q_90"></p><p><br></p><p>在全球汽車產業深度變革的當下，汽車材料技術的創新成為推動行業發展的關鍵力量。<strong>2025 年 11月21日-24日，第十二屆廣州國際先進汽車材料技術展覽會（AUTO TECH China 2025）將在廣州·中國進出口商品交易會展館D區隆重開幕</strong>，為行業人士帶來一場汽車材料領域的饕餮盛宴。</p><p><br></p><p><strong>規模宏大，匯聚行業精英</strong></p><p><br></p><p><strong>中國廣州國際先進汽車材料技術展覽會是 AUTO TECH China 2025 主要專題展之一，將于2025年11月21-24日在廣州·中國進出口商品交易會展館D區</strong>盛大舉辦，與汽車內外飾技術展、新能源汽車技術展、汽車電子技術展、汽車軟件與安全技術展、汽車測試測量技術展等聯袂呈現；屆時將匯集全球500多家領先參展商向廣大汽車工程師展示先進的輕量化技術及汽車材料產品；同時組委會邀請諸如廣汽、日產、豐田、本田、比亞迪、特斯拉、小鵬、蔚來、理想、東風、長安、上汽、吉利、長城、奇瑞、通用、奔馳、寶馬 、大眾、一汽、博世、大陸、寧德時代、電裝、延鋒等汽車OEM廠商及Tier 1 & 2 供應商的上萬名采購、技術工程師匯聚一堂，共同探討汽車材料技術的發展趨勢，尋求合作機會。</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://file.dripcar.cn/news/202505281611449913.jpeg?
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《先進材料》相變液體涂層可以使表面長時間持續無霜
該研究發表在《先進材料》(Advanced Materials)雜志上。該團隊在以下視頻中描述了這種材料。
全文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201807812 來源：cnBeta.com
《先進材料》復旦大學超高速存儲器重要進展！
基于前期發表在《自然.納米技術》上的二維材料半浮柵存儲器成功將動態隨機存儲器的超快寫入速度特性和閃存的數據保持能力有效的結合，使得存儲器的數據寫入速度得到顯著提升，但二維半浮柵存儲器擦除速度滯后的的問題阻礙了其在準非易失性存儲器中的應用。
為了解決這一難題，近日，復旦大學微電子學院研究生栗敬俁在張衛教授、周鵬教授指導下利用二維材料異質結精準轉移堆疊技術，結合對前階段二維半浮柵存儲器架構的總結和改進，利用橫向PN結對浮柵充放電實現電子的超高速寫入和擦除功能，成功將準非易失性存儲器的擦除速度提升到納秒級別，構造了對稱性的40納秒超快寫入擦除操作，優化了準非易失性存儲器性能，獲得了準非易失存儲器在擦除速度上的重要突破。相關成果發表在《先進材料》（Advanced Materials）。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201808035
準非易失存儲器超快寫入擦除速度
存儲器作為計算機架構體系中重要的組成體系，一直以來都影響著微電子領域的發展，而對于存儲器特性：寫入速度，擦出速度，數據保持能力等性能的優化探索，也決定了存儲器能否更好的滿足實際的應用。通常，傳統存儲器性能無法同時兼具超高速寫入擦除和超長數據保持兩個優勢。
展開 電機轉子薄板的先進材料-非晶態金屬：過去，現在和未來
第二種方法是將這種材料的線圈纏繞成類似于電機形狀的結構，然后切掉該線圈中需要去除的部分。這種方法的切割方法受到更多限制，包括電火花加工（EDM）-線切割EDM和火花塞EDM-以及水射流切割，已經嘗試了激光，目前只能切割相對較小的結構。水刀切割方法的優點是形狀非常靈活，允許生產帶有極靴的整體式軸向電動機定子。
第三種方法，本質上是徑向切割鐵心或分段鐵心方法適應非晶態材料，在這里，無定形材料被纏繞成所需的子形狀，然后連接到最終的電動機組件中。
第四種方法既是嘗試過的最古老的生產方法之一，也是某些最新專利的主題。早在1980年代初期，通用電氣（GE）便嘗試直接鑄造具有整體磁極形狀的同心異形帶，以構造徑向電機，這種非常有趣且具有挑戰性的方法取得了一定程度的成功，但從未進行商業化生產。
未來先進材料和加工方法
在改進非晶態金屬的配方方面正在進行大量的研究工作，主要致力于增加這些材料的飽和磁通密度。市場上出現將銅和磷添加到鐵硼硅熔體中，從而使鐵百分比提高到90％以上。磷趨于快速氧化，這會導致熔化和鑄造問題。這種材料非常廉價，就成為繼續努力開發具有極具吸引力的有競爭力的磁性配方的動力。還有許多其他努力在尋找其他添加劑，以達到更高磁通飽和度和高磁導率的的配方。
在過去20年中，沖壓薄而硬的材料的能力得到了很大提升，新的模具材料以及在模具和沖頭之間保持較高精度的能力已大大提高，機器人堆疊和其他拾放機的速度也大大提高。同樣，水刀和激光切割的功能和精度也有所提高，這增加了可以使用這些技術切割的速度和穿透距離。近年來，水刀和激光切割設備的成本也急劇下降，這樣的改進可能會導致將來的經濟生產。激光切割已經用于原型層壓板已有很多年了，通過熔化材料并使用氣體輔助工具來噴射熔化的材料來完成的。由于需要物理移動激光頭和氣體噴嘴，因此速度受到限制。
展開 《先進材料》中美合作實現獨立三維細微觀結構，電子器件及形狀可編輯的智能系統
然而，受成型三維結構尺寸及材料種類的限制，現有三維微結構的制備、組裝方法難以滿足當前三維微器件的快速發展需求。2015年《科學》的一篇封面論文報道了一種基于力學引導的三維屈曲組裝方法，依托一個預拉伸的彈性基底作為組裝平臺，能夠實現不同材料（金屬、聚合物、硅等）的跨尺度（微米至厘米）三維結構組裝，為解決上述問題提供了一種新的途徑。不過，該方法需要克服的一個挑戰是如何將形成的三維微結構與彈性基底分開并獨立存在，因為基底的存在很大程度上限制了該方法在機器人，生物醫療器件等領域中的應用。
近日，美國西北大學約翰?羅杰斯（John A. Rogers）課題組與清華大學航天航空學院張一慧課題組合作在《先進材料》（Advanced Materials）期刊上發表了題為Freestanding 3D Mesostructures, Functional Devices, and Shape‐Programmable Systems Based on Mechanically Induced Assembly with Shape Memory Polymers的研究論文。該成果原創性地提出了基于力學引導三維組裝，利用形狀記憶聚合物（SMP）的固形特性來制備獨立三維微觀結構及器件的新方法。該方法成功地實現了獨立的跨尺度多功能三維結構及器件，為三維微觀結構在未來多領域的應用提供了一條新途徑。
該研究團隊首先闡述了利用力學引導的三維屈曲組裝方法制備多尺度三維形狀記憶聚合物（SMP）結構的可行性。如圖一所示，該研究團隊制作了蝴蝶，章魚，螺旋結構等十多種從微米到厘米尺度的三維SMP結構，這些三維 SMP結構的大小，特征尺寸，以及厚度分別達到500微米，10微米和5微米，超過了已經報道的三維 SMP結構所能達到的尺度范圍。
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