新材料與新工藝

新材料與新工藝

美國麻省理工學院研發(fā)更保暖的潛水服新材料

受海貍、水獺等哺乳動物的啟發(fā)，美國麻省理工學院（MIT）的研究人員計劃開發(fā)一種類似于這些動物毛皮的合成材料，未來或將制作出更輕、更保暖的潛水服。

據(jù)悉，海貍、水獺等哺乳動物雖然沒有像海象和鯨魚一樣的厚脂肪層，但其毛皮中可以留存大量空氣，從而形成隔熱層，因此能夠長時間生活在冰冷的海水中。潛水員需要長時間在水下作業(yè)，對潛水服的保暖性能要求很高，而采用現(xiàn)有氯丁橡膠絕緣材料制作出的潛水服太過笨重，潛水員在水下行動不便。MIT的研究人員將聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡膠通過模壓工藝制成了一種人工毛皮，并利用一個數(shù)學模型來精確控制毛皮的密度和長度。此外，該材料比現(xiàn)有的潛水服材料更輕便，還可以留存空氣，在提高潛水員行動靈活性的同時還具有良好的保暖性。 (威 鋒)

印度大幅提高熒光金屬有機框架材料導電性

印度科學教育與研究院的研究人員通過使用導電聚合物填充熒光金屬有機框架（MOF）多孔材料，成功將MOF的導電性提高了約10億倍，同時使其具有熒光性，有助于促進MOF基光電設備的應用。

MOF是利用有機配體與金屬離子間的金屬-配體配位作用，自組裝形成的超分子網(wǎng)絡結構，因其多孔和海綿狀結構而具有良好的催化性能和氣體吸附性能。印度研究人員發(fā)現(xiàn)，與普通金屬材料不同，MOF的可調性和穩(wěn)定性使其具有導電性能的可塑性，而其這一特性可能促進新一代電子產品的產生。研究人員用導電聚合物聚吡咯填充了鎘基MOF的孔隙，成功將其導電性提高了約10億倍。采用這種兼具導電性和熒光性能的MOF材料，可制造出適合光電設備的多功能材料，可用于太陽能電池和成像設備等產品。 (科技部)

美國研發(fā)出能抵御電磁脈沖武器的混凝土

美國內布拉斯加大學林肯分校的研究人員研制出一種傳導性混凝土，可作為屏蔽層避免遭受電磁脈沖武器的攻擊。

電磁脈沖攻擊能夠徹底破壞電力系統(tǒng)，使數(shù)百萬人置身于危險境地，消散波能可消除其威脅性。這種傳導性混凝土使用磁鐵礦代替一些標準的混凝土材料，還加入了碳和金屬物質，能夠吸收和反射電磁波，從而保護建筑物內部的電力系統(tǒng)。據(jù)悉，該技術之前用于融化道路冰雪，但研究人員發(fā)現(xiàn)，其還能夠有效阻擋電磁能量。與依賴于金屬包裹層的傳統(tǒng)屏蔽技術相比，該技術成本較低，效果更好。

未來，該技術可用于新型建筑結構，或通過噴涂方法改進現(xiàn)有建筑，使建筑結構更安全，適用于商業(yè)、軍事、金融等領域。 (騰訊)

中科院金屬所制備成功GH3535合金12t級錠型

中國科學院金屬研究所的研究人員在釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）用結構高溫合金研究方面獲得突破，成功制備出了GH3535合金12t級錠型。該項研究成果的突破，標志著TMSR用結構高溫合金材料已進入工程化應用階段，擁有自主知識產權的耐熔鹽腐蝕、耐高溫、抗輻照新型結構材料將為我國先進釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)的研發(fā)奠定堅實的材料基礎。

釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)是第四代先進核反應堆型之一，具有經濟性、安全性，而且燃料使用率高、核擴散風險低。在中科院戰(zhàn)略性先導科技專項“未來先進核裂變能—釷基熔鹽核能系統(tǒng)”的支持下，中科院金屬所的研究人員完成了具有自主知識產權的抗輻照、耐熔鹽腐蝕、中溫下有較高使用強度和高穩(wěn)定性的熔鹽堆用結構合金的成分設計與組織優(yōu)化，以及合金全面性能評測、工程化應用等研究工作，申請相關專利8項。目前，該合金發(fā)明專利已獲得授權。 (KX.1013)

奧地利開發(fā)出可打印永久磁體的3D打印機

奧地利維也納技術大學的研究人員研制出一種特殊的3D打印機，能夠打印出擁有復雜形狀和精確定制磁場的永久磁體，為特殊磁體的制造開辟了新途徑，可用于制造磁性傳感器等器件。

通常，采用噴射成型方法制造磁體時，研究人員需先在計算機上設計磁體，并不斷調整其形狀，還需制造模具，耗時且昂貴。維也納技術大學的研究人員開發(fā)的磁體打印機與傳統(tǒng)的3D打印機功能類似，但其以特制的磁性微顆粒長絲為原料，打印機加熱材料并使用噴嘴點對點地將材料涂覆在合適位置，得到的三維物體由90%的磁性材料和10%的塑料組成。打印出的產品最初處于非磁化狀態(tài)，經過強外磁場的磁化后，轉變成永久磁體。

據(jù)稱，該磁體打印機能夠處理多種磁性材料，可在單磁體內使用多種材料，設計出強磁性和弱磁性之間的平滑過渡，快速且具有較高的性價比。 (KJ.1027)

我國石墨烯材料在化學發(fā)光傳感方面的應用研究獲進展

北京林業(yè)大學的研究人員在石墨烯新材料應用于化學發(fā)光傳感方面的研究中取得新進展。

研究人員結合最新化學發(fā)光理論和化學發(fā)光聯(lián)用技術研究成果，系統(tǒng)總結了基于石墨烯的化學發(fā)光傳感體系的優(yōu)缺點，研究了石墨烯在催化、免疫、分子印跡、能量轉移、電化學傳感等方面的應用情況和前景，提出了基于石墨烯的新材料化學發(fā)光體系構建方法，闡述了化學發(fā)光猝滅和能量轉移基本原理，構建了制備石墨烯發(fā)光復合材料進行自組裝催化發(fā)光、邏輯門催化發(fā)光應用于生物檢測的工作模型。該項成果為拓展石墨烯應用領域、利用石墨烯特性制備生物基發(fā)光材料等提供了新思路。 (W.KX)

南京理工大學熱電材料研究獲新突破

南京理工大學的研究人員通過簡單易操作、低成本的低溫化學合成技術制備出了硒化錫—硒化鉛相分離塊體。作為一種新型的熱電材料，該塊體具有制備工藝更簡單、機械性能更穩(wěn)定、生產成本低、便于規(guī)模化生產應用、熱電優(yōu)值高等優(yōu)點。

熱電材料是實現(xiàn)熱能和電能相互轉換的新型能源材料，對于節(jié)能減排、保護環(huán)境有重要意義，但其較低的熱電效率制約了熱電器件的大規(guī)模應用。研究人員制備的硒化錫—硒化鉛相分離塊體實現(xiàn)了熱電材料性能的新突破，使熱電材料的熱電優(yōu)值提升至1.7，打破了硒化錫塊體多晶材料性能最高值紀錄。該項研究對于推動熱電材料的研發(fā)與應用，進而實現(xiàn)產業(yè)化具有重要意義。 (KX.1117)

美國休斯頓大學研制出高效防冰新材料

美國休斯頓大學的研究人員開發(fā)出一種高效防冰新材料——“磁性光滑表面”（MAGSS），可用于任意表面的防冰，性能超過所有已有防冰材料，有望大幅提升飛機和能源設施的防冰性能。

結冰會造成多種危害，如飛機機翼結冰會引起飛機抖動、電力線結冰會導致線纜崩斷等。現(xiàn)有除冰方法包括加熱融冰、外力除冰、溶解除冰，以及疏水表面處理等，其中，疏水表面處理具有良好的防冰效果，但這些疏水表面在較低溫度下難以克服冰的高結合強度，效果有限且成本較高。為了解決以上問題，休斯頓大學的研究人員研制出了MAGSS，其內層是磁性涂層，外層是由懸浮氧化鐵納米顆粒組成的磁流體層。當水滴接觸到材料表面時，磁流體會有效阻擋水滴接觸和潤濕，使水滴滑落而防止結冰。據(jù)悉，已有防冰材料的最低適用溫度為-25℃，而MAGSS可在-34℃的溫度下有效防冰，效果提升明顯。

目前，研究人員正在開發(fā)該防冰新材料的噴涂工藝。 (志偉)