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(jù)科技部網(wǎng)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(wèi)星等航天領(lǐng)域應(yīng)用的特種碳纖維生產(chǎn)線，從而有望使歐洲擺脫對該產(chǎn)品的進口依賴，確保材料供應(yīng)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(yù)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(xiàn)實驗室規(guī)模的預(yù)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(xiàn)行衛(wèi)星部件規(guī)范生產(chǎn)了2個組件，并通過了所有性能測試。項目負(fù)責(zé)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(yè)或大公司忽略的某些細(xì)分市場或小眾市場。然而，發(fā)展這種產(chǎn)品的制造能力會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，將極大提升歐洲在先進材料領(lǐng)域的技術(shù)水平和制造能力。另外，除了航天領(lǐng)域，項目也在積極開發(fā)特種碳纖維在汽車工業(yè)和能源領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。

烏克蘭成功研發(fā)出生物相容性鈦合金植入材料

據(jù)科技部網(wǎng)站2017年5月22日，烏克蘭國家科學(xué)院材料科學(xué)研究所成功研發(fā)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(yōu)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(jù)烏克蘭國家醫(yī)學(xué)科學(xué)院傷骨科研究所進行的對比試驗結(jié)果，這種新型鈦合金材料生物力學(xué)相容性比目前廣泛用于醫(yī)藥領(lǐng)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(wèi)生部、烏克蘭預(yù)防毒理學(xué)、食品安全和化學(xué)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(fā)出生物活性陶瓷支架用于培育病人的自體細(xì)胞，醫(yī)學(xué)專家在再生醫(yī)學(xué)中使用這種材料代替供體骨，用于恢復(fù)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(fā)現(xiàn)一種新的材料晶體增長模式

據(jù)科技部2017年5月18日報道，近日，意大利米蘭大學(xué)與英國曼徹斯特大學(xué)、俄羅斯薩馬拉大學(xué)、中國西北工業(yè)大學(xué)、澳大利亞科廷大學(xué)以及挪威科技工業(yè)研究院的材料與化學(xué)研究所的研究人員聯(lián)合發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)分解成其基本組成元素的動力學(xué)模型，描述了如何用一種新的分子學(xué)方法來預(yù)測不同晶體類型的增長。相關(guān)成果發(fā)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(shù)，但是晶體的復(fù)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(lián)合研究為利用晶體增長模式預(yù)測合成新的功能材料提供了可能。

瑞士嘗試開發(fā)新型蓄電池材料

據(jù)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(fēng)險，在瑞士國家科研基金會的支持下，瑞士聯(lián)邦材料研究所、日內(nèi)瓦大學(xué)、保羅謝爾研究所自2015年起聯(lián)合開展了一項科研項目，嘗試用鈉鎂材料替代鋰開發(fā)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(shè)計，電池中使用的是固體電解質(zhì)而不是一般常用的液態(tài)電解質(zhì)，這種固態(tài)電解質(zhì)是具有晶體結(jié)構(gòu)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(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生電流。試驗結(jié)果顯示，在20 ℃下，鈉離子即可在固體電解質(zhì)中運動，固體電解質(zhì)不會燃燒，并在300 ℃環(huán)境下仍保持化學(xué)穩(wěn)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(jié)果具有很重要的應(yīng)用價值。而鎂離子可在70 ℃的固體電解質(zhì)中運動，相比早期的研究結(jié)果，獲得同樣的導(dǎo)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(xué)穩(wěn)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(yīng)用3D打印技術(shù)開發(fā)新型聲阻尼材料

據(jù)科技部2017年5月12日報道，瑞士聯(lián)邦材料研究所(EMPA)應(yīng)用3D打印技術(shù)開發(fā)出一種新型聲阻尼材料。EMPA的科研團隊用選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)，將高聚物逐層打印成型并經(jīng)過激光燒結(jié)強化過程，獲得一種內(nèi)部具有特殊彈簧結(jié)構(gòu)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(guān)聯(lián)的環(huán)狀單元結(jié)構(gòu)，它們在聲波作用下，不僅能產(chǎn)生上下前后左右的三維運動，而且能沿其幾何對稱軸轉(zhuǎn)動。這種材料對聲波具有很強的阻尼作用，試驗結(jié)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(yè)具有廣泛應(yīng)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(xué)家開發(fā)從廢料中提取鋰的技術(shù)

據(jù)科技部2017年5月10日報道，俄羅斯國家研究型大學(xué)莫斯科鋼鐵與合金學(xué)院的專家建成了一套工業(yè)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(chǎn)品的成本將低于從國外進口的同類產(chǎn)品。國家研究型大學(xué)莫斯科鋼鐵與合金學(xué)院有色金屬與黃金教研室的專家們開發(fā)出一種含鋰物質(zhì)的酸處理技術(shù)，并已完成從螢石礦區(qū)巖石樣本和廢鋰離子電池中提取鋰的試驗。預(yù)計多年后，通過該工藝方法可生產(chǎn)出超過4萬噸的碳酸鋰，從而滿足整個俄羅斯的國內(nèi)需求，使俄羅斯擺脫原材料進口。新技術(shù)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(jù)國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)需求生產(chǎn)各種鋰鹽。該設(shè)備目前處于調(diào)試階段，其基礎(chǔ)試驗將于2017年秋季進行。

俄羅斯研制出新型激光監(jiān)視器

據(jù)科技部2017年5月4日報道，俄羅斯托木斯克理工大學(xué)和俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院大氣光學(xué)研究所的研究人員研制出新型激光監(jiān)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(fā)團隊在單束激光器基礎(chǔ)上，研制出了監(jiān)視器原型機。這種新型激光監(jiān)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(jiān)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(jiān)視器觀察工序過程的最遠(yuǎn)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(dǎo)致電子產(chǎn)品故障的X射線輻射。雙激光收發(fā)分置監(jiān)視器的觀察距離能夠達(dá)到10 m，并能再現(xiàn)復(fù)雜過程。此外，新型激光監(jiān)視器可以獲得對比度更高的客體圖像，并擴大系統(tǒng)可視區(qū)域。項目獲得俄羅斯科技型小企業(yè)發(fā)展促進基金會的資助。此新型激光監(jiān)視器將率先在焊接和鑄造領(lǐng)域得到應(yīng)用。

美研發(fā)人員在石墨烯電子器件領(lǐng)域取得進展

據(jù)科技部2017年5月3日報道，美國北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種將帶正電荷(p型)的還原氧化石墨烯(rGO)轉(zhuǎn)化為帶負(fù)電荷(n型)還原氧化石墨烯的技術(shù)，可用于開發(fā)基于還原氧化石墨烯的晶體管，有望在電子設(shè)備中得到應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于美國物理聯(lián)合會(AIP)《應(yīng)用物理》期刊網(wǎng)站上。研究團隊首先將rGO集成到藍(lán)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(xué)基團。這種沖擊可有效將電子轉(zhuǎn)移，使p型rGO轉(zhuǎn)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(fā)基于p-n結(jié)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(jù)科技部2017年5月3日報道，日本名古屋大學(xué)的研究團隊最近首次成功合成了國際學(xué)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(jié)構(gòu)的碳納米管(CNT)短，用于鑄模可獲得期望結(jié)構(gòu)的碳納米管，將促進碳納米管的迅速普及，相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志電子版上。以前，碳納米帶因有彎曲而導(dǎo)致不穩(wěn)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(jīng)過多種分析證實它與CNT具有相似的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，顯示出CNT的部分結(jié)構(gòu)。CNT具有與眾不同的特性，但由于結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)的差異，以前的制備方法只能得到大小及結(jié)構(gòu)不同的混合物，阻礙了CNT的應(yīng)用。如果使用碳納米帶，可以分別制備特定功能單一結(jié)構(gòu)的CNT，這有助于開辟CNT的真正應(yīng)用。