中国科技期刊卓越行动计划推介：《硅酸盐学报》24年第七期

综合评述

二氧化钒在太赫兹超材料中的研究进展

高 敏，罗毅恒，路 畅，林 媛

超材料具有在亚波长尺度下操控电磁波的能力，近年来，通过对光场、电场、机械或温度场动态调控可以改变其光学特性的主动式超材料受到了广泛的研究。二氧化钒具有在68℃的临界温度下从低温绝缘相转变为高温金属相的特性，其电导率能够实现4~5个数量级的变化，将二氧化钒与超材料相互结合，能够满足可调谐性、高调制深度、多种调谐手段等优点。本文从二氧化钒的相变特性出发，归纳总结了二氧化钒在太赫兹超材料中的不同应用方向，主要包括可调谐太赫兹超材料吸波器、太赫兹调制器、太赫兹波前调控器以及可编程超材料，最后讨论了二氧化钒在太赫兹超材料应用中所面临的挑战和未来的发展方向。

黏土矿物衍生纳米材料作为锂离子电池负极材料的研究进展

黄海铭，李向军，韦寿淑，杜 静，谢捷洋，陈情泽，朱润良

黏土矿物因具有独特的微纳米结构、较大的比表面积和良好的热/化学稳定性等特点，其衍生纳米材料在锂离子电池负极材料领域的应用中展现出了巨大的潜力。本文综述了最新的国内外进展，重点介绍了黏土矿物衍生纳米材料的制备以及在锂离子电池负极材料领域的应用，并探讨了在商业化领域存在的挑战。

静电纺丝技术在锂离子电池负极材料中的研究进展

沈 丁，赵世宇，付晓帆，于浩然，吉彦臻，董 伟

静电纺丝技术具有制造装置简单、成本低等特点，采用该法能够方便制备具有纳米结构的碳纳米纤维，并且还可以负载金属氧化物、金属硫化物等活性物质用作锂离子电池的负极材料。本文首先简要综述了静电纺丝技术的原理和影响参数，然后系统介绍了锂离子电池碳纳米纤维及其复合纤维的静电纺丝方法、结构特征和电化学性能，包括单质、金属氧化物、多元氧化物以及金属硫化物等常见的静电纺丝负极电极材料优缺点以及研究方法，最后介绍了静电纺丝技术制备负极材料面临的挑战和未来的发展。

机器学习在晶体生长中的应用研究进展

杨明亮，王瑞仙，孙贵花，王小飞，窦仁勤，何 異，张庆礼

制备大尺寸优质晶体是材料领域的重要课题，当前晶体生长仍十分依赖于技术人员的生长经验，耗时长，成本高，导致研制进度十分缓慢。随着计算机科学的发展，机器学习有望加快大尺寸晶体生长工艺的探索速度。本文概述了机器学习在晶体生长中的应用，重点介绍了进化算法和神经网络算法，并概括了国内外相关领域的研究成果。在晶体结构预测方面，已成功开发出晶体结构预测软件，如Crystal Structure Prediction Network (CRYSPNet)、Universal Structure Predictor：Evolutionary Xtallography (USPEX)和Crystal structure AnaLYsis by Particle Swarm Optimization (CALYPSO)。在晶体生长条件优化方面，机器学习已成功用于铸锭炉热场优化、SiC、YAG、Si单晶温场以及生长工艺参数优化，取得了显著的效果。在晶体生长控制方法方面，机器学习已成功改进了激光晶体、Si单晶的直径控制，并在Si单晶晶体质量控制以及模型的自适应控制方法方面也取得了一定的进展。机器学习具有高精度、高效率的特点，可避开复杂的物理化学过程，通过从大量数据中挖掘信息和规律，实现晶体结构预测、晶体生长条件优化以及晶体生长精准控制。但机器学习在晶体生长中的应用也面临诸多挑战，包括大尺寸多元复杂体系的晶体结构预测、模型物理解释和数据处理、晶体生长过程的物理机制和控制规律以及多因素的耦合和复杂系统的模拟等。

高温溶液法生长4H–SiC单晶的助溶剂研究进展

丁 祥，钱 昊，梁刚强，陈雅薇，刘 源

碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料，不仅在化学性能上相对稳定，而且具有一系列突出的物理性能优势，如器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大及热导率高等，是目前相对成熟且应用最广的宽禁带材料。为满足SiC在新能源汽车、太阳能光伏及风力发电等领域的大规模应用需求，高质量、大尺寸、低成本的SiC单晶生长工艺仍是未来研究重点。其中，高温溶液生长法(HTSG)获得的SiC单晶具有晶体位错少、易扩径且易实现P型掺杂、成本低等优势，弥补了物理气相传输法(PVT)生长出的晶体缺陷多且高能耗、高成本等不足。在HTSG法生长SiC单晶中，助溶剂的合理选择是提高SiC晶体生长效率与生长质量的关键因素；目前，常用的助溶液体系为Si–Cr二元或Si–Cr–Al三元体系。4H碳化硅(4H–SiC)作为一种典型的SiC晶体结构，存在一个六方格点和一个立方格点，且双原子层以ABCB–ABCB形式连接，这种排列方式使得4H–SiC晶体具有较高硬度及热稳定性。本文首先总结了HTSG法生长4H–SiC单晶中助溶剂的研究历程，然后从热力学角度分析了助溶液体系对晶体生长的影响，并归纳总结了针对助溶剂的研究所采用的不同方法，最后提出了HTSG法生长4H–SiC单晶中助溶剂研究的重点和难点。

质子陶瓷电池氧电极材料设计及稳定性研究进展

张晓玉，马丽丽，王 睿，杨 磊，刘 魁，黄祖志，陈 婷，王绍荣

质子陶瓷电池(PCCs)可广泛用于发电、储能和可持续化学合成等研究领域，其工作温度适中、效率高，具有广阔的应用前景。然而，在中低温时，PCCs氧电极的氧析出反应(OER)和氧还原反应(ORR)动力学缓慢，材料稳定性差，导致其难以高效、稳定地运行。因此，设计和开发活性高、稳定性良好的氧电极对促进PCCs技术的发展至关重要。本工作探讨了PCCs氧电极的材料组分、结构与电化学性能之间的关系，重点阐述了影响氧电极材料稳定性的因素，分别讨论了电解质–氧电极界面，氧电极在高湿度、含CO₂气氛和含Cr气氛下的稳定性，以及抑制其衰减的策略，并就氧电极材料设计及未来发展方向进行了展望。