新材料與新工藝

新材料與新工藝

散熱性能優異的新型面料開發成功

美國斯坦福大學的研究人員綜合運用納米技術、光子學技術和化學技術，開發出一種新型面料。其具有比目前已有的天然或合成布料更好的散熱效果。在炎熱的夏季穿著用這種面料制作的衣服，即使在沒有空調的環境中，也會感覺涼爽舒適。

據悉，該新型面料由聚乙烯薄膜材料制成，其上布滿直徑50nm～1000nm的納米孔，可使可見光發生散射，從而使材料在可見光下變得不透明并減少外界光照的升溫作用，但不能阻擋紅外輻射。研究人員用聚多巴胺涂層對材料進行了親水性處理，使水蒸氣能夠通過材料的納米孔。這樣，改良后的面料就具備了可見光下不透明、透水透氣、允許熱輻射通過的特點。據稱，穿著新型面料制作的衣服，可比穿著棉布衣服的體感溫度低2℃。

目前，研究人員計劃進一步改進這種新型面料的舒適度和美觀性，并降低其生產成本，以使其得到廣泛普及。

（楠綜）

中科院磁性智能材料新體系研制獲重要進展

在北京市科學技術委員會的支持下，中國科學院物理研究所的研究人員研制出了在國際上具有原創性自主知識產權的磁性智能材料體系——d-metal合金，將推動國際磁相變新材料的發展。這對于確立我國在新一代磁相變材料領域的國際領先地位具有重要意義。

據介紹，磁相變材料是一類兼具晶體結構相變和磁性相變特征的智能材料，可通過環境條件進行感

知、傳感、響應，是制造傳感器和驅動器的關鍵核心材料，是物聯網時代連接信息流與人的關鍵環節。目前，國際上研發的磁性智能材料體系已有Heusler合金和MMX六角結構合金兩種。d-metal合金材料體系的結構和磁性相變性能不低于已有材料體系，且具備優異的綜合力學性能，解決了傳統磁相變材料因易發生脆斷而無法加工并影響使用的問題。

（W.XCL）

澳大利亞國立大學研制成功新型超疏水噴霧涂層

澳大利亞國立大學的研究人員開發出一種新型超疏水噴霧涂層。與現有超疏水涂層相比，其防水性能更持久，生產成本也更低。

超疏水涂層在商業和工業領域應用廣泛，其表面通常由規則排列的納米柱狀結構組成，比較粗糙，容易受到損傷，因而降低長期防水效果。研究人員新開發的超疏水材料涂層中加入了聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯，大幅增加了材料表面的粗糙程度，具有良好的耐磨損性能，而且能夠耐受酸溶液、紫外線，以及多種溶劑的腐蝕。僅需進行一次噴涂，就可以長久保持噴涂表面的防水性能。該新型超疏水材料涂層完全透明，未來或將應用到智能手機等電子消費產品的防水等方面，大幅提高電子設備的防水性能。

（威鋒）

我國制備出超薄硒化鉍二維層狀材料

中國科學院深圳先進技術研究院與武漢大學、香港城市大學的研究人員合作，成功制備出了超薄硒化鉍二維層狀材料，并成功將其應用于光聲成像引導的光熱治療。

作為二維層狀材料的一種，硒化鉍具有顯著的熱電和光電性能，同時具有良好的生物活性和生物相容性，引起了科學家的廣泛關注。為了制備出超薄超小的硒化鉍納米片，我國研究人員建立了一種簡單的液相合成方法，實現了硒化鉍納米片的大規模制備。制得的硒化鉍納米片厚度僅為1.7nm，片層大小約為31.4nm。研究發現，這種超薄硒化鉍納米片具有優異的近紅外光學性能，光熱轉換效率達34.6％。同時，其還具有較高的光聲轉換效率，可實現光聲引導的腫瘤光熱治療，并能夠有效代謝出體外，在生物醫學、光子學領域具有巨大的應用潛力。

（KX.0824）

日本發現具有低溫高熱電效應的鐵化合物

日本東京大學、名古屋大學和大阪大學的研究人員發現了一種以鐵為主要成分的化合物FeSb2，其在-260℃的低溫環境下顯示出了比鉍系熱電材料高100倍以上的熱電效應，有望為設計低溫環境下的熱電轉換元器件提供新思路。

據悉，熱電轉換材料能夠使電能與熱能直接轉換，可用于廢熱發電，以及不使用氟利昂的冷凍裝置。在目前的熱電轉換材料中，以鉍化合物較為常見，而超導材料等運行所需的極低溫熱電轉換元器件尚未實際應用，需要設計出新的低溫熱電材料。

日本研究人員合成了超高純度FeSb2單晶，并使用5種不同尺寸的單晶體（0.08mm～0.27mm）進行了電阻率、塞貝克系數和熱導率測定。結果發現，晶體的尺寸越大，FeSb2的實際熱電效應就越大，并在最大晶體尺寸情況下實現了高熱導率（770W/mK）和高塞貝克系數（-27mV/K）。回旋共振實驗結果表明，電子的有效質量比自由電子的質量高5倍，聲子運輸有效質量大的電子，會使塞貝克系數增大。最后，研究人員證實，FeSb2的巨大塞貝克系數和輸出因子是由在晶界散射的平均自由行程較長的聲子與有效質量大的電子相互作用造成的。

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（KJ.0913）

我國研制成功重型運載火箭用直徑10m級鋁合金環件

西南鋁業（集團）有限責任公司成功研制出了重型運載火箭用直徑10m級超大尺寸鋁合金環件，刷新了世界整體鋁合金環件紀錄，標志著我國深空探測裝備硬件能力得到大幅提升。

據介紹，重型運載火箭箭體結構為超大型薄壁結構，具有幾何尺度大、結構剛度低、形狀精度高等特點。直徑10m級超大型鋁合金環件是連接重型運載火箭貯箱筒段、前后底與火箭箱間段的關鍵結構件，其制造技術是重型運載火箭研制工作亟需突破的重大難題。

西南鋁已于2015年成功研制出了直徑9m級世界最大級整體鋁合金環件。相對于9m級整體鋁合金環件，10m級整體鋁合金環件必須具有更好的重載、高沖擊、超低溫性能，研制難度更大。西南鋁成立了集技術、生產、維護人員于一體的研發團隊，突破了軋制成型、熱處理、冷變形等多項關鍵核心技術，研制出了直徑10m的超大尺寸鋁合金整體環件，且環件指標性能優異，工藝控制穩定。該環件尺寸完全符合設計要求，表面光滑無缺陷，精度超出預期。

（CQ.0829）

我國研制成功世界首根百米級鐵基超導長線

中國科學院電工研究所成功研制出了國際首根100m量級鐵基超導長線，樹立了鐵基超導材料從實驗室研究走向產業化進程的里程碑，標志著我國鐵基超導材料研發走在了世界前列。

目前，美、日、歐等國家或地區的鐵基超導線制備尚處于米級水平，百米級高性能鐵基超導長線制備技術是鐵基超導材料實現規模化應用的關鍵難點。電工所的研究人員于2008年在國際上研制出首根鐵基超導線材后，在鐵基超導材料的成相物理化學、元素摻雜、線帶材成材、熱處理工藝、微觀結構等方面開展了大量研究，掌握了采用低成本粉末裝管法制備高性能鐵基超導線帶材的一整套關鍵技術。在此基礎上，研究人員開展了鐵基超導線材規模化制備工藝的探索研究，通過對超導長線結構設計和加工技術的優化，解決了鐵基超導線規模化制備中的均勻性、穩定性和重復性等技術難點，制備出了長度達到115m的（Sr，K）Fe2As2鐵基超導長線。經測試，其載流性能具有良好的均勻性和較弱的磁場衰減特性，在10T高磁場下的臨界電流密度超過12000A/cm2。

該項研究成果為鐵基超導材料在工業、醫學、國防等領域的實用化和產業化奠定了基礎。未來，電工所將進一步優化長線制備工藝，提高超導芯的載流性能，并降低制造成本，為我國超導產業鏈的創新發展和產業升級提供新的動力。

（W.KX）

美國開發出多種可變形的4D打印結構

美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的研究人員開發出一種特殊的3D打印技術。采用該3D打印技術制造出來的結構能夠變形，當暴露于熱環境或受到電流刺激時，這種3D打印結構能夠折疊或展開以改變形狀，也就是說，其實現了4D打印。

據了解，這種4D打印結構是用LLNL自主開發的一種能夠響應環境變化的導電性聚合物制造的。研究人員采用一種用大豆油、共聚物和納米碳纖維制成的墨水通過3D打印創建出基本形狀，然后在設計溫度下（由其化學成分決定）將材料“編程”為一種臨時形狀，再通過環境熱能或電流加熱誘導出材料的變形效果，臨時形狀可恢復到原來的形狀。目前，研究人員已經采用該3D打印技術打印出了幾種類型的4D打印結構，包括一種暴露在熱環境中能夠變大的支架、一個彎曲的導電裝置等。

據稱，研究人員可以使用該3D打印技術創建出非常復雜的零件。該3D打印技術可應用于醫療、航空、航天（如陣列式太陽能電池或可展開天線），以及柔性電路和機械設備等領域。

（W.3DP）

鎂鋁輕合金復合材料工程研究中心成立

由西安工業大學申報的陜西省鎂鋁輕合金復合材料工程研究中心獲得陜西省批復，正式組建。

據了解，陜西省鎂鋁輕合金復合材料工程研究中心將依托西安工業大學材料科學與工程學科的研發力量，以及陜西汽車集團有限責任公司、陜西省鎂業集團有限公司的生產力量組建。該工程研究中心將圍繞陜西省國防科技工業和汽車工業對高強耐熱鎂、鋁輕合金及其復合材料技術的需求，建設高性能鋁合金、鎂合金、鋁鎂基復合材料及其部件精密成型研發平臺，在高性能鋁、鎂合金工程化應用技術和表面多功能長壽命防護技術等方面開展研究，致力于提高鋁、鎂基復合材料的技術成熟度及其在軍、民用汽車關鍵部件方面的應用水平。

（KX.0908）

我國將石墨烯單晶的生長速度提高了150倍

北京大學、香港理工大學、武漢大學和南方科技大學的研究人員合作，在大單晶石墨烯的生長方面取得了新的重要進展。研究人員利用化學氣相沉積（CVD）方法在1000℃左右熱解甲烷氣體，把多晶銅襯底上石墨烯單晶的生長速度提高了150倍，達到60μm/s，為可控、高速生長出更大尺寸的石墨烯單晶提供了必要的依據，具有重要的科學意義和技術價值。

該項技術的核心是把多晶銅片置于氧化物襯底上（兩者之間的間隙小于15μm）。理論模擬計算證明，氧化物襯底能夠為銅片表面提供連續的活性氧，顯著降

低甲烷分解的勢壘（從1.57eV降低到0.62eV），因而能夠高效催化銅表面的反應，提高石墨烯的生長速度。采用該項突破性技術，研究人員能夠在5s內生長獲得300μm的石墨烯大單晶疇。

（北大）

俄羅斯科學家發明耐高溫陶瓷材料

俄羅斯托木斯克國立大學和俄羅斯科學院西伯利亞分院強度物理與材料研究所的科學家開發出一種能夠耐受極端溫度的陶瓷材料，計劃首先用于航空、航天領域。

據悉，該耐高溫陶瓷材料是由基于碳化硅和二硼化鋯的陶瓷混合物所構成的多層陶瓷結構，能夠提升噴氣式發動機燃燒室的溫度，還能夠在空間飛行器再入大氣層時起到隔熱作用，或者用于制造測量發動機溫度的傳感器保護罩。

下一步，科學家將與俄羅斯聯邦航天局合作，用2200℃的等離子流進行陶瓷試件的耐受試驗，驗證該耐高溫陶瓷材料承受高溫的時間能否達到20s。據稱，該耐高溫陶瓷材料或可經受住3000℃高溫考驗。

（科技部）