通过测量板状材料中Lamb波的频散曲线可以反演出材料的特性参数，因而这种方法在材料表征、评价和无损检测等领域具有广阔的应用前景。基于移动激光源法测量了薄板中Lamb波的频散曲线，通过高速转镜使聚焦的激光线源在样品表面以与相应Lamb波模式匹配的速度移动，当激光移动速度与Lamb波相速度一致时，可以以较高的效率激发出此Lamb波模式。通过改变转镜的转速，即改变激光线源的移动速度，记录不同移动速度下所激发的Lamb波频谱，可以得到Lamb波的频散曲线。在此基础上，结合粒子群优化算法反演了铝板以及聚苯乙烯板中的纵波波速与横波波速。在仿真中，开展了不同模式和频厚积处频散特性对材料参数的敏感度分析，并比较了不同噪声水平下以及不同模态频散数据选取所对应的拟合效果，讨论了2500~4000 m/s相速度区间基于频散曲线的反演敏感度问题。最终基于移动激光源实验中所提取的铝板中Lamb波的频散数据进行参数反演，结果显示，纵波声速和横波声速的反演误差均小于1.5%，证明了该方案的有效性。

采用波长为1070 nm的连续激光对亚音速切向空气流下玻璃纤维增强树脂基复合材料（GFRP）的穿孔效应进行了研究。通过实验研究了功率密度（848~1556 W/cm²）和切向气流流速（0~1个马赫数）对穿孔形貌、穿孔点温度和穿孔时间的影响。结果表明：切向气流流速为0.5个马赫数（Ma）时靶材穿孔时间随功率密度的增加而减小，最大减小了46%；功率密度为848 W/cm²时穿孔时间随气流流速的增加呈先减小后增加的规律，与无气流（0 Ma）时相比，最大仅减小8%。激光功率密度的增加加速了热解气体的产生，使得孔隙压力升高，促进了靶材的剥蚀。切向空气流对作用过程的影响主要包括：降低树脂基体热解所产生的残炭含量，进而改变靶材吸收方式；产生切向剪切力，加速靶材的力学剥蚀；加速对流换热，降低靶材表面温度。当切向气流速度较小（≤0.4 Ma）时，切向气流的作用主要是促进树脂热解，降低残炭含量，转变靶材吸收方式；当切向空气流速较大（0.8~1.0 Ma）时，气流的冷却作用表现得较为明显。

为了研究超短激光脉冲与双液滴相互作用过程中的光学击穿和等离子体分布, 基于麦克斯韦方程组和电离速率方程, 构建了飞秒激光与双液滴的瞬态耦合模型, 使用有限元分析方法, 对飞秒激光辐照微米量级双液滴的自由电子密度和光场分布进行了计算, 得到了双液滴结构对液滴光学击穿和等离子体变化的影响。结果表明, 第2个液滴的击穿阈值约为同等条件下单液滴击穿阈值的35%; 等离子体的形态和击穿点的位置随双液滴间距发生变化, 且在聚焦区域产生纳米等离子体射流; 第2个液滴对激光能量的吸收随着双液滴间距的增加而减少; 当分别使用满足击穿阈值的光强入射, 双液滴吸收的能量约为单液滴的3%; 第2个液滴对激光能量的吸收随光强增大而增大, 能量吸收比例最终趋于0.01, 仅为单液滴的1.5%。该研究为激光诱导水击穿和激光在大气中的传输提供了一定的参考。

陶瓷, 是一种历史悠久且应用广泛的无机非金属材料, 在人类文明进程中扮演着至关重要的角色。如今, 陶瓷因其优异的物理和化学性能得到大量的研究和使用, 结构和功能属性复杂的先进陶瓷材料尤其在机械电子、能源环保、航空航天、生物医疗等高新技术领域占据不可或缺的地位。然而, 陶瓷材料固有的高硬度和高脆性, 使得在制造高度复杂的三维空间形状或定制化结构与功能产品的时候, 传统的模具成形和加工技术往往面临难度高、周期长的技术局限。 增材制造的出现则为突破上述局限提供了全新思路。增材制造技术最早被称为无模制造或快速原型技术, 直到21世纪才日渐普及并通称为3D打印技术。美国在20世纪80年代发明的适用于有机树脂溶液的“立体光刻-Stereolithography (SL)”光固化增材制造技术, 和90年代诞生于德国适用于金属粉末的“选区激光熔化-Selective Laser Melting (SLM)”增材制造技术是具有划时代意义且最具代表性的增材制造技术。国际上已经开发了十余种应用于各类材料的增材制造技术。与有机材料和金属材料相比, 一般陶瓷材料的物理和化学活性较低且熔点较高, 因此部分用于有机和金属材料的增材制造工艺无法直接用于陶瓷增材制造。尽管如此, 目前已知的大部分陶瓷增材制造技术仍源自有机材料和金属材料增材制造技术, 导致陶瓷材料的增材制造发展困难, 且发展历史也相对短暂。增材制造在制造高度复杂结构时所展示的独特灵活性, 以及组织与功能的定制化优势, 让国内外研究人员趋之若鹜, 纷纷投身于陶瓷材料增材制造及其应用研究当中。 近年来, 我国在陶瓷增材制造领域涌现出许多优秀的研究团队与企业。根据2021年7月由深圳大学陈张伟教授等学者创办的“第一届中国陶瓷增材制造前沿科学家论坛(FAME2021)”的初步统计, 目前我国已有超过60所专门从事陶瓷增材制造与应用探索研究的科研院所, 而发展和制造与陶瓷增材制造技术相关的材料、打印工艺装备以及后处理工艺装备的生产商则超过了20家。目前, 产学界以陶瓷粉末和树脂或黏接剂混合的浆料进行光固化, 以SL和数字光处理(Digital Light Processing, DLP)或墨水直写(Direct Ink Writing, DIW)增材制造工艺的研究占绝大多数。除此以外, 其他研究则以激光选区烧结(Selective Laser Sintering, SLS)和激光定向能量沉积(Laser Directed Energy Deposition, LDED)等采用陶瓷混合粉末及高功率激光的工艺进行直接增材制造为主。在陶瓷材料种类方面, 大部分学者围绕氧化物陶瓷材料, 如SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃及其混合或复相材料, 以及PZT、BTO、TCP等先进陶瓷材料开展研究。主要应用方向包括承重组件或功能性部件, 如催化载体、铸型、隔热、压电、传感、人工骨、齿科、超高温部件、精密光学件等。而近年来研究人员也纷纷面向结构功能一体化部件, 围绕非氧化物陶瓷如SiC、Si₃N₄、AlN, 甚至更为复杂、可生成多元陶瓷的聚合物前驱体转化陶瓷(Polymer-Derived Ceramics, PDCs)体系等进行增材制造工艺研究, 并取得突出进展。 总体而言, 陶瓷增材制造过程是以陶瓷基材料为“墨”, 以光能、机械能、热能等能源为“笔”, 就如同中国神话故事“神笔马良”一样“画出”各种结构功能一体化的复杂陶瓷器件。值得注意的是, “神笔马良”最终练就的是“所画即所得”的效果。笔者认为, 这恰恰就是增材制造或3D打印追求的终极目标, 即“所打(印)即所得”。当然, 在陶瓷增材制造领域实现“所打即所得”还需要克服诸多挑战。由于陶瓷具有纷繁复杂的材料性质, 在采用各类方法进行增材制造的过程中均涉及材料体系的制备、成形工艺的适配、热处理或后处理工艺的优化等问题。正因如此, 在用于成形制造、变形和缺陷抑制、组织和性能调控等方面的材料选取及控制上均需要予以细致全面的考虑和权衡。 2021年下半年, 在FAME2021大会召开之际, 《无机材料学报》编辑部邀请香港城市大学吕坚院士和深圳大学陈张伟教授担任特邀编辑, 以“无机材料增材制造”为主题组织征稿并制作专辑, 华中科技大学吴甲民副教授亦参与了这次专辑的组织工作。本专辑收录了我国部分陶瓷增材制造的最新研究成果和综述文章, 体现了我国陶瓷增材制造研究的前沿进展。由于时间和篇幅所限, 还有一些优秀的研究未能及时收录在本专辑中。希望本专辑能够抛砖引玉, 为促进我国陶瓷增材制造研究与应用发展提供有益参考。我们相信在全球学者的不懈努力和推动下, 聚能为笔, 化陶成墨, 陶瓷增材制造一定能够镌刻神笔马良新篇章, 完成从“聚沙成塔”的工艺工程研究到“点石成金”的高附加值普及应用的飞跃。

通过建立激光与液滴相互作用的物理模型，采用数值仿真研究了激光冲击液滴形成的速度场对液滴变形和流动的影响规律。使用流体体积法，结合层流模型，确定了变形的主要特征和流动的精确细节。结果表明，液滴变形过程和破裂时间与已报道的实验结果有很好的一致性。同时，利用Rayleigh－Taylor不稳定性分析，确定了液滴形变、破裂时间与韦伯数的依赖关系。当韦伯数低于110.7时，液滴向前推进，不会发生整体破碎；韦伯数越高，液滴形变越剧烈，且液滴破裂的碎片越小。另外，液滴破碎后，由于涡量的作用，细小液滴出现自旋、融合、破裂等有趣的现象。