本综述系统总结了多种超快材料合成技术：
使用脉冲电流加热目标材料，加热速率可达105 K/s，能在毫秒内将前驱体加热至数千开尔文。包括原位合成、接触合成和非接触（辐射）合成三种形式。
通过光热过程将激光能量转化为晶格振动，具有高空间和时间分辨率，可精确制备纳米材料和纳米结构。
利用高频电磁辐射作为能源并迅速转化为热能，具有快速启动和停止、快速加热、非接触加热等优点。
利用火焰通过燃烧反应将前驱体转化为产物，分为气相进料气溶胶火焰合成（VAFS）和液相进料气溶胶火焰合成（LAFS）。
利用部分电离气体中的高活性能量物质和对流热能，广泛用于材料改性（还原、氧化、蚀刻、涂层等）。
使用红外辐射快速加热前驱体，非接触、辐射式、易于获取，适用于卷对卷工艺。
利用电磁感应在导电金属基底中产生涡流，非接触、快速、可扩展、清洁、高效且可控。
图2：典型超快制造方法介绍
图1：超快合成与制造方法及相关应用总结
分析结果：该图总结了多种超快合成方法及其在能源和环境领域的应用，展示了这些技术的多样性和广泛应用前景。
图3：超快技术的温度控制
分析结果：通过调节电输入功率和脉冲持续时间，焦耳加热可以精确控制最高温度和加热/冷却曲线。激光辅助技术通过单次发射的激光功率确定温度曲线和峰值温度。微波辅助技术虽然可控性较差，但仍能获得瞬时高温并保持相对稳定的温度曲线。
图4：典型超快合成技术的过程与合成机制
分析结果：通过原位TEM研究和MD模拟展示了焦耳加热前后纳米颗粒的超快合成过程。激光扫描烧蚀法和火焰合成法能够制备复杂结构的功能纳米颗粒，如核壳结构纳米颗粒。
图5：超快合成亚稳态材料的特性
分析结果：超快合成技术能够轻松制备亚稳态材料，如高熵合金纳米颗粒（HEA-NPs），包括五元、六元、七元和八元体系。与传统热方法相比，超快合成具有高冷却速率，可以生成过冷液态合金，形成亚稳态多金属合金甚至金属玻璃。
图6：跨尺度超快合成材料
分析结果：超快合成方法可以制备从亚纳米到毫米级别的材料，结构可从0D到3D可调，如单原子、（核壳）纳米颗粒、纳米线、多孔材料、薄膜、表面甚至3D打印块状样品。
图7：超快合成在电池中的应用
分析结果：超快合成技术在电池的各个组成部分（阳极、阴极、电解质、电极/电解质界面和集流体）中都发挥着重要作用，可以解决锂枝晶穿透、界面电阻大等问题，显著提高电池性能。
图8：超快制造超级电容器
分析结果：飞秒激光辅助方法可以在天然落叶上制造微型超级电容器（MCSs），书写速度高达50 mm/s。空间整形飞秒激光（SSFL）可用于高通量印章制造，仅在10分钟内就可以制造超过30000个MSCs。
图9：超快合成太阳能电池和水分解
分析结果：大气等离子体路线结合喷涂沉积实现了12 m/min的出色沉积速率。氩等离子体技术处理时间短至2秒，产生了20.4%的出色PCE。单原子催化剂（SACs）在析氢反应（HER）和氧还原反应中表现出优异的性能。
图10：超快合成在环境中的应用
分析结果：超快合成技术可用于气体处理、水处理和固体废物处理。火焰热解合成可以制备高温稳定的Pt单原子催化剂，提高CO消除性能。微波辅助合成可用于MXene功能化，高效去除水中的碘。闪蒸焦耳加热方法可以将塑料废物回收并转化为更高价值的石墨烯。
图11：超快合成在电池回收中的应用
分析结果：超快辐射合成可以从废电池正极材料中制备双功能NiMnCo纳米颗粒催化剂。使用闪蒸焦耳加热，废石墨阳极也可以再生和修复，表现出优异的倍率性能。
图12：0D材料的超快制造方法
分析结果："液滴到颗粒"气溶胶连续合成技术可以制造各种类型的纳米颗粒。闪蒸焦耳加热方法可以快速、可扩展地从廉价碳源（如煤、生物炭、碳黑、塑料等）自下而上地制备克级石墨烯。
图13：1D材料的超快制造方法
分析结果：焦耳加热方法可以将有缺陷的氧化石墨烯（GO）纤维以可扩展的方式转化为高度结晶的石墨烯纤维。红外辐射加热可以通过集成打印头设计打印连续碳纤维复合材料。
图14：2D制造的超快方法
分析结果：可扩展的卷对卷焦耳加热技术可以将还原氧化石墨烯薄膜转化为高导电和导热薄膜。红外辐射辅助卷对卷制造工艺可以避免反溶剂浴步骤，实现高速打印。快速等离子体处理方法可以在露天条件下实现连续在线处理。
图15：3D制造的超快方法
分析结果：激光辅助增材制造可以快速熔化前驱体粉末。超快合成方法允许烧结具有尖锐成分异质结的3D打印陶瓷。与传统炉子制造的材料相比，超快合成制备的材料具有更清晰的边界。
图17：高通量和数据驱动的材料发现
分析结果：多元素金属纳米颗粒催化剂可以通过高通量方式制备和测试。可以进一步与机器学习算法结合，加速数据驱动的材料发现。
图18：超快制造的未来应用
分析结果：超快合成和制造技术的应用将远远超出能源和环境领域，在医疗、食品、航空航天等多个领域都有广阔的应用前景。