<正>为了促进学科繁荣与发展，充分发挥中国硅酸盐学会的学术交流优势，以及《硅酸盐学报》、Journal of Materiomics、《无机材料学报》和npj Computational Materials作为开展学术交流、学术争鸣重要园地的作用，第16届无机非金属材料专题研讨会暨无机非金属材料学科优秀青年学者论坛将于2026年9月4日～6日在上海市举办。本届研讨会由中国硅酸盐学会主办，中国科学院上海硅酸盐研究所、关键陶瓷材料全国重点实验室、功能晶体与器件全国重点实验室等承办。
<正>1.专题介绍在电化学储能材料开发过程中难以满足产业界对高性能材料的迫切需求，且单一尺度/精度的计算方法难以应对当前电化学储能材料设计中所面临的化合物种类庞杂、数据多源异构和多目标性能评估等挑战。因此，为了突破瓶颈，通过智能计算与优化设计衔接基础理论知识和科学问题，研究模式由“经验指导实验”向“数据驱动建模与性能预测的AI赋能材料设计”转变已成为新的研究范式。
为提升超高韧性地聚物复合材料(EGC)配合比设计效率，降低试错成本，本工作构建了基于机器学习的EGC性能“预测—优化—反馈”闭环智能设计框架。首先，选取矿粉掺量、粉煤灰掺量、碱激发剂模数等11个变量作为输入参数，选定抗压强度、抗拉强度、拉伸应变率为目标性能参数，采用可逆神经网络等5类模型进行正向预测，预测精度高达0.99。其次，引入SHAP可解释性机制，量化解析关键配比参数对EGC性能的影响机制及贡献度。最后，融合CatBoost与NSGA-Ⅲ算法实现多目标性能优化与最优平衡解自动搜索，并通过开展试验研究，验证了所建智能设计框架的准确性与可行性。本工作提出的EGC智能设计框架解决了材料设计中难以避免的高强与高韧权衡问题，突破了传统EGC设计中的“黑匣子操作”与“经验驱动”局限，推动材料设计向智能化、精准化方向发展。
提出了一种融合物理先验知识与不确定性量化的高斯过程回归(GPR)框架，用于预测水泥基材料中钢筋腐蚀速率，并拓展至腐蚀风险等级划分与工程响应决策。通过在模型中嵌入电化学相关参数并开展不确定性评估，结果显示，该框架在预测精度、泛化能力及边界条件下的稳定性方面均优于传统GPR，尤其在高腐蚀环境中能够有效降低预测的系统性偏差。进一步分析表明，当水泥基材料孔溶液的氯离子与氢氧根离子浓度比处于0.2～0.6的区间时，模型的误差与不确定性显著增加，建议将该区间作为后续实验的重点关注范围。基于预测值及其置信区间，构建了包括常规监测、确认复核、谨慎使用与紧急应对的风险响应策略，以支撑耐久性评估与工程决策。
石灰石煅烧黏土水泥(LC3)以其低碳排放量和优异性能迅速成为新型胶凝材料的研究热点，但其性能常受到原料组分、处理工艺、制备方法等因素的影响，其中，基体配比是决定其性能的关键因素，基于此，本工作搜集整理了涵盖不同材料组分参数、制备条件、处理工艺的数据库，采用多种单一机器学习模型进行抗压强度预测，并通过贝叶斯优化优化各模型参数，提升模型性能，进而采用Boosting方法提升单一模型性能，得到性能良好的LC3基体抗压强度预测模型，在此基础上，提出了结合抗压强度、成本与碳排放的多目标优化框架，并利用遗传算法获得LC3基体的最优配合比。结果表明，该方法能够兼顾力学性能与可持续性，显著提升设计的科学性与工程适用性。本工作为新型低碳水泥材料的智能配比设计提供了有效思路。
人工智能(AI)技术为可持续混凝土研发开辟了新途径，能够在保障材料性能的同时，有效平衡成本、碳足迹和能耗等可持续性指标。本文系统回顾了面向可持续混凝土的AI技术，重点讨论了其可解释性和可信赖性提升方法。首先，总结了传统AI与先进AI方法在提升混凝土可持续性方面的应用现状；随后，分析了数据“质”与“量”、预测可靠性、多目标优化设计以及更广泛的社会性考量等当前面临的关键挑战；同时探讨了将AI与机理模型、全生命周期评估模型及信息物理系统相结合，以实现自动化与自适应混凝土生产的潜在路径；最后，提出了未来的研究方向，并规划了基于AI的可持续混凝土基础设施发展路径。旨在启发研究人员与工程师利用AI技术，共同推动绿色建筑环境的构建。
锌离子电池(ZIBs)因环境友好、成本低、容量高且氧化还原电位适宜等优点，在可再生能源中展现出广阔的应用前景。与锌负极相匹配的众多正极材料中，锰氧化物价态多样、价格低廉，成为当前最有潜力的正极材料。然而，锰氧化物仍存在着结构坍塌、电极溶解和副产物复杂等问题，同时，ZIBs的储能机理存在争议，严重制约了锰氧化物正极材料的进一步发展。还原氧化石墨烯(rGO)具有独特的二维结构和优异的柔韧性、导电性，使其可作为导电基底与锰基氧化物复合。这不仅提高了锰氧化物的比容量，还能改善MnO2的比表面积，防止团聚。本文综述了MnO2/rGO纳米复合材料在锌离子电池正极材料方面的研究进展；对比分析3种不同晶型MnO2(α、δ和γ)的结构特点，探讨出最适合ZIBs的MnO2晶型；揭示出最有益于电池循环稳定性的MnO2/rGO制备方式；探寻储能机理中的共性规律；并对高性能ZIBs正极材料的发展方向与优化策略进行展望。
采用注射成型结合热等静压烧结(HIP)工艺制备了细晶氧化锆增韧氧化铝(ZTA)陶瓷，研究了骨架黏结剂及固相含量对喂料流变性能的影响；使用热重–红外联用技术分析喂料中黏结剂的热分解行为；研究了ZTA陶瓷经过不同温度空气预烧及HIP处理后的微观形貌和力学性能。结果表明：以聚丙烯为骨架黏结剂的喂料呈现典型的剪切稀化流变行为，固相含量为56%(体积分数)时，喂料具有最低非牛顿指数；黏结剂混合未改变其降解顺序及产物，说明黏结剂之间具有良好的工艺兼容性；经过1500℃空气预烧结合1450℃HIP处理获得的ZTA陶瓷综合力学性能最优：其相对密度为98.81%(4.15 g/cm3)；硬度为(21.73±0.42) GPa；抗弯强度为(656±24) MPa。采用该工艺制备的陶瓷劈刀具有良好的精度及表面光洁度。
抑制氧化锆在高温时从四方相到单斜相的相变过程是其作为热障涂层等高温结构材料领域应用的核心需求。目前，实验上广泛采用掺杂的方法实现这一目标，但是对于抑制相变的动力学原理尚不清楚。基于第一性原理计算和过渡态搜索的方法，系统研究了氧化锆从四方相向单斜相转变的可能路径和不同相变路径对应的能垒和原子弛豫机制。计算结果表明，单斜相中3配位和4配位氧原子混合的结构比四方相全4配位氧原子结构具有更高的平均键合强度，是其低温下热力学稳定的根源。四方相向单斜相转变有2条路径：第1条路径以原子面切变方式一步转变为单斜相，对应能垒低(2.4 meV/f.u.)、动力学阻力小；第2条路径以一个亚稳相过渡，经历配位数改变和不同配位氧原子空间分布重构2步完成，相变过程最高能垒达27.03 meV/f.u.。不同配位氧原子空间分布重构对应的能垒远大于配位数改变的能垒，是阻碍四方相向单斜相转变的重要动力学机制。
为满足太阳能电池对高迁移率透明导电氧化物薄膜的需求，本工作提出一种利用ZrO2、CeO2、Ta_2O5和TiO2多组分共掺杂方案，制备In_2O3基陶瓷靶材(IZCTO)，并研究烧结温度和时间对靶材结构与性能的影响。结果表明，IZCTO靶材呈现单一立方铁锰矿In_2O3相结构，具有细小致密堆积的晶粒及均匀的元素分布。随着烧结温度升高和保温时间延长，靶材中的气孔得到有效消除，致密性显著提升。尤其在1550℃烧结6 h后，靶材的综合性能达到优异水平，其相对密度高达99.35%，电阻率低于1.181×10–3Ω·cm。因此，本工作设计及制备的IZCTO靶材可为磁控溅射沉积高迁移率TCO薄膜提供研究基础。