材料发展新范式:结构-功能一体化的跨尺度协同设计

摘要

随着现代科技对材料性能要求的不断提高，结构-功能一体化材料成为材料科学领域的重要发展方向。综述并分析了陶瓷材料在结构-功能协同设计方面的研究进展，重点探讨了其在力学性能与光学性能协同优化、光致变色智能响应、光催化与电催化性能提升以及质子导电与能源存储等领域的应用。通过微观结构调控、元素掺杂、异质结设计等策略，实现了材料在智能穿戴、能源转换与存储等领域的多功能集成与性能突破。最后，综述展望了结构-功能一体化材料在人工智能辅助设计、跨尺度协同调控及智能系统构建等方面的未来发展趋势，相关研究成果可直接支撑内蒙古白云鄂博稀土资源高值化利用，并为“轻稀土绿色提取”教育部重点实验室在智能陶瓷领域的产业化提供理论依据与技术路径。

关键词

陶瓷材料 / 性能优化 / 光电催化 / 质子导体 / 能源存储