先進制造

研制全天然仿木氣凝膠

中國科學技術大學俞書宏院士團隊利用天然生物質和天然礦物為原料，制備了一種具有優良隔熱和耐火性能的純天然仿木氣凝膠。相關成果發表于《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）。木材具有低密度、低導熱、良好的機械性能和可持續性等特性，用途廣泛。為解決目前材料的不可持續性問題，開發低成本、低能耗、環保的新型構筑基元將對仿木氣凝膠的發展起到至關重要的作用。新制造的這種全天然仿木氣凝膠的隔熱和防火性能優于天然巴沙木和大多數商業海綿，有望成為現有商業隔熱材料的理想替代品，其天然的原料來源和低能耗低排放的制備工藝使得這種氣凝膠具有良好的生物降解性和可持續性。

全天然氣凝膠的隔熱和防火性能（圖片來源于中國科學技術大學網站）

新型超高強鋼的設計制造

東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室王國棟院士/袁國教授研究團隊，在超高強鋼鐵材料增塑機制及組織創新設計方面取得新進展。相關成果發表于《科學》（Science）。強度和塑性的同時提升是鋼鐵領域長期以來的重大難題，尤其當強度達到2000兆帕級別時，塑性出現斷崖式下降，均勻延伸率普遍低于10%。其根本原因在于傳統馬氏體的初始高密度位錯難以繼續增殖，且無序排列的幾何取向結構微觀塑性變形極不均勻，容易產生局部應力/應變集中。新研究針對2000兆帕級馬氏體超高強鋼塑性低的問題，創新提出“馬氏體拓撲學結構設計+亞穩相調控”協同增塑新機制，成功制備出系列低成本新型超高強鋼。

數碼合成高分子的數據儲存應用及展望

上海交通大學系統生物醫學研究院董瑞蛟研究團隊撰寫綜述論文，系統性評述了近十年數碼合成高分子在信息儲存領域的研究進展。相關成果發表于《化學學會評論》（Chemical Society Reviews）。人們對信息的寫入、讀取和存儲的高通量技術的要求越來越高，隨著傳統硅基信息器件局限性的顯現，人們開始尋找數據存儲的替代品。數碼合成高分子在高效編碼、解碼、編輯、擦除、加密和修復數據等各個方面都表現出更優越的性能，廣泛應用于數據存儲、分子信息學、分子識別、編碼產品標簽和防偽技術等。文章根據聚合物的種類對數碼合成高分子進行分類，并從編碼、解碼、編輯、擦除、加密和修復等方面概述了這類高分子材料的特征。

開發具有耐受溫度變化的高效鈣鈦礦太陽能電池

河南大學材料學院李萌教授團隊和德國科學家合作，開發出高效耐變溫鈣鈦礦太陽能電池。相關成果發表于《科學》（Science）。自2009年鈣鈦礦太陽能電池研究首次被提出，其光電轉換效率得到了迅速的發展。截至目前，其效率幾乎與工業化應用的晶體硅太陽能電池相當。但在日夜溫差巨大的實際環境中，溫度變化會引發鹵化物鈣鈦礦材料的相變和晶格應變，致使器件性能迅速衰減直至損壞，這是目前制約鈣鈦礦太陽能電池走向應用的關鍵挑戰和難題。文章揭示了β-聚（1,1-二氟乙烯）可以有效改善鈣鈦礦薄膜結晶性能、鈍化薄膜晶體表面界面缺陷、優化鈣鈦礦界面能級排列、促進載流子傳輸，從而提升這個結構鈣鈦礦器件光電特性。