科技成果

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科技成果

歐盟研制成功航天專用特種碳纖維材料

據科技部網站2017年5月23日，由葡萄牙、西班牙和愛爾蘭的科研團隊合作完成的歐盟EUCARBON項目，成功建立起歐洲第一條面向衛星等航天領域應用的特種碳纖維生產線，從而有望使歐洲擺脫對該產品的進口依賴，確保材料供應安全。EUCARBON項目于2011年11月啟動，致力于提升歐洲在航天用碳纖維和預浸漬材料方面的制造能力。項目歷時4年，總投入320萬歐元。目前，項目團隊已成功實現實驗室規模的預浸漬材料制造，并可向有意愿采用該材料的公司提供樣品。為測試材料適用性，項目團隊按現行衛星部件規范生產了2個組件，并通過了所有性能測試。項目負責人表示，航天專用碳纖維是一種典型的利基市場，即被大企業或大公司忽略的某些細分市場或小眾市場。然而，發展這種產品的制造能力會產生連鎖反應，將極大提升歐洲在先進材料領域的技術水平和制造能力。另外，除了航天領域，項目也在積極開發特種碳纖維在汽車工業和能源領域應用的潛力。

烏克蘭成功研發出生物相容性鈦合金植入材料

據科技部網站2017年5月22日，烏克蘭國家科學院材料科學研究所成功研發出一種全新鈦基(Ti-Si-Nb)生物相容性合金，這種鈦合金材料的特點是彈性模量低，從而優化與骨材料的相容性。鈦合金材料元素對人體無毒性，在一定程度上對人體有益。根據烏克蘭國家醫學科學院傷骨科研究所進行的對比試驗結果，這種新型鈦合金材料生物力學相容性比目前廣泛用于醫藥領域的金屬材料(不銹鋼，鈦合金ВТ6)的性能超過5%～20%。烏克蘭國家衛生部、烏克蘭預防毒理學、食品安全和化學品國家科研中心對該種鈦合金材料植入體運用給予積極評價。此外，該研究所還成功開發出生物活性陶瓷支架用于培育病人的自體細胞，醫學專家在再生醫學中使用這種材料代替供體骨，用于恢復大量喪失的骨組織。在鈦植入體表面使用無菌生物活性陶瓷涂層，可提高骨植入體的可靠性，符合強度要求，同時確保植入體與傷口感染處骨組織的快速融合。

研究人員發現一種新的材料晶體增長模式

據科技部2017年5月18日報道，近日，意大利米蘭大學與英國曼徹斯特大學、俄羅斯薩馬拉大學、中國西北工業大學、澳大利亞科廷大學以及挪威科技工業研究院的材料與化學研究所的研究人員聯合發現了一種新的材料晶體增長模式。研究人員利用一個將晶體結構分解成其基本組成元素的動力學模型，描述了如何用一種新的分子學方法來預測不同晶體類型的增長。相關成果發布在《自然》雜志上。在對沸石晶體、配位聚合物、方解石、尿素和L-半胱氨酸等晶體的模擬過程中，研究人員證明這些基本組成元素被組織起來形成各種可能形狀的晶體，這一模型具有普適性，為材料的原子模擬開辟了新途徑。目前為止，盡管研究人員使用了先進技術，但是晶體的復雜性和多樣性阻礙了普適性的增長模型的形成，而這項多國聯合研究為利用晶體增長模式預測合成新的功能材料提供了可能。

瑞士嘗試開發新型蓄電池材料

據科技部2017年5月18日報道，鋰電池由于材料來源有限和易燃易爆的風險，在瑞士國家科研基金會的支持下，瑞士聯邦材料研究所、日內瓦大學、保羅謝爾研究所自2015年起聯合開展了一項科研項目，嘗試用鈉鎂材料替代鋰開發蓄電池，取得階段性成果。科研團隊提出一種全固體蓄電池設計，電池中使用的是固體電解質而不是一般常用的液態電解質，這種固態電解質是具有晶體結構的含鈉離子或鎂離子的化合物，鈉離子和鎂離子可在其中運動，由帶正電荷的離子在電池電極間的運動實現電子的轉移產生電流。試驗結果顯示，在20 ℃下，鈉離子即可在固體電解質中運動，固體電解質不會燃燒，并在300 ℃環境下仍保持化學穩定性，安全性大大增加。因鈉元素材料的來源廣泛，因此這一結果具有很重要的應用價值。而鎂離子可在70 ℃的固體電解質中運動，相比早期的研究結果，獲得同樣的導電性能需要400 ℃，考慮到鎂離子比鋰離子攜帶的電荷多一倍，材料來源較多，化學穩定性更好，用鎂取代鋰作為電池材料具有更好的前景。

瑞士應用3D打印技術開發新型聲阻尼材料

據科技部2017年5月12日報道，瑞士聯邦材料研究所(EMPA)應用3D打印技術開發出一種新型聲阻尼材料。EMPA的科研團隊用選擇性激光燒結3D打印技術，將高聚物逐層打印成型并經過激光燒結強化過程，獲得一種內部具有特殊彈簧結構同時具有一定強度的新材料。新材料的基本單元是直徑約4 cm的相互關聯的環狀單元結構，它們在聲波作用下，不僅能產生上下前后左右的三維運動，而且能沿其幾何對稱軸轉動。這種材料對聲波具有很強的阻尼作用，試驗結果顯示，它對頻率為800 Hz的聲波能吸收99%，而且材料對光線的阻礙很小，在建筑、汽車和航空工業具有廣泛應用前景。科研人員將首先把這種材料嵌入工程高分子材料，作為高性能的新型太空分隔和隔音材料。

俄科學家開發從廢料中提取鋰的技術

據科技部2017年5月10日報道，俄羅斯國家研究型大學莫斯科鋼鐵與合金學院的專家建成了一套工業試驗裝置，能夠從礦石廢料和廢舊鋰離子電池中提取鋰，其終端產品的成本將低于從國外進口的同類產品。國家研究型大學莫斯科鋼鐵與合金學院有色金屬與黃金教研室的專家們開發出一種含鋰物質的酸處理技術，并已完成從螢石礦區巖石樣本和廢鋰離子電池中提取鋰的試驗。預計多年后，通過該工藝方法可生產出超過4萬噸的碳酸鋰，從而滿足整個俄羅斯的國內需求，使俄羅斯擺脫原材料進口。新技術使得鋰的提取和加工可以并行處理，不僅能制備純鋰，而且能根據國內的產業需求生產各種鋰鹽。該設備目前處于調試階段，其基礎試驗將于2017年秋季進行。

俄羅斯研制出新型激光監視器

據科技部2017年5月4日報道，俄羅斯托木斯克理工大學和俄羅斯科學院西伯利亞分院大氣光學研究所的研究人員研制出新型激光監視器，能夠觀察諸如焊接等人眼所無法察覺的快速工序過程。此前，研發團隊在單束激光器基礎上，研制出了監視器原型機。這種新型激光監視器能夠獲得更清晰的圖像，甚至能觀察到工序中伴隨的X射線輻射。新型監視器使用2個有源元件雙激光器：一個補充照明研究客體或過程，另一個過濾曝光并增強獲得圖像的效果。單激光監視器觀察工序過程的最遠距離為3 m。一些工序過程不僅帶有背景反射信號，還伴有可能導致電子產品故障的X射線輻射。雙激光收發分置監視器的觀察距離能夠達到10 m，并能再現復雜過程。此外，新型激光監視器可以獲得對比度更高的客體圖像，并擴大系統可視區域。項目獲得俄羅斯科技型小企業發展促進基金會的資助。此新型激光監視器將率先在焊接和鑄造領域得到應用。

美研發人員在石墨烯電子器件領域取得進展

據科技部2017年5月3日報道，美國北卡羅來納州立大學的研究人員開發了一種將帶正電荷(p型)的還原氧化石墨烯(rGO)轉化為帶負電荷(n型)還原氧化石墨烯的技術，可用于開發基于還原氧化石墨烯的晶體管，有望在電子設備中得到應用。相關成果發表于美國物理聯合會(AIP)《應用物理》期刊網站上。研究團隊首先將rGO集成到藍寶石和硅晶片上，然后使用大功率激光脈沖周期地沖擊晶片上的化學基團。這種沖擊可有效將電子轉移，使p型rGO轉化為n型rGO。整個過程在室溫和常壓下進行，完成時間小于1/5 μs。這種激光輻射退火方法提供了高度的空間和深度控制，使開發基于p-n結的二維石墨烯電子器件成為可能。

日本首次合成碳納米帶

據科技部2017年5月3日報道，日本名古屋大學的研究團隊最近首次成功合成了國際學界60年前理論上提出的筒狀碳分子“碳納米帶”。“碳納米帶”比同樣為筒狀結構的碳納米管(CNT)短，用于鑄模可獲得期望結構的碳納米管，將促進碳納米管的迅速普及，相關成果發表在《科學》雜志電子版上。以前，碳納米帶因有彎曲而導致不穩定，無有效的合成手段。這次合成的碳納米帶直徑約0.8 nm，經過多種分析證實它與CNT具有相似的結構及性質，顯示出CNT的部分結構。CNT具有與眾不同的特性，但由于結構不同性質的差異，以前的制備方法只能得到大小及結構不同的混合物，阻礙了CNT的應用。如果使用碳納米帶，可以分別制備特定功能單一結構的CNT，這有助于開辟CNT的真正應用。