縱覽“國內(nèi)材料最新突破”—物理所研獲超疏水、密度最小、長壽命的冰
2016-04-22 10:12:03
作者：本網(wǎng)整理 來源：國內(nèi)材料周報(bào)
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國內(nèi)材料的科研進(jìn)展一直保持著奮發(fā)前行的勁頭，隨著國家逐漸重視材料的發(fā)展，我們相信我國的材料產(chǎn)業(yè)總有一天會達(dá)到世界一流水平。下面就一起去領(lǐng)略國內(nèi)材料研究的最新突破。
超疏水功能新材料在眾多領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，但常見的多數(shù)超疏水材料普遍存在著壽命短、功能單一等問題，理想的材料現(xiàn)實(shí)生活中確實(shí)很少見。近期，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）孟勝研究組黃永峰等利用二氧化鈦納米顆粒和聚二甲基硅氧烷（PDMS）設(shè)計(jì)了一種新型層狀材料。該材料能在紫外光處理后迅速發(fā)生由超親水到超疏水的性能轉(zhuǎn)變并能長時間保持極佳的超疏水性能。
相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于Advanced Materials和Science Advances。
近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所應(yīng)用等離子體研究室環(huán)境與放射化學(xué)課題組利用自組裝的方法合成了多功能的、獨(dú)立的柔性薄膜材料，并應(yīng)用于對水體中放射性離子Sr和Cs的去除與分離，同時通過對其表面改性后得到疏水性材料用于去除油性物質(zhì)。該研究工作為以后的廢水處理和分離技術(shù)提供了新思路。
鈦硅碳（Ti3SiC2, TSC）具有優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕、高溫準(zhǔn)塑性，是高溫條件下應(yīng)用的Cf/C復(fù)合材料焊接層候選材料之一，但采用傳統(tǒng)的高溫（1600°C）熱壓燒結(jié)工藝，會破壞Cf/C復(fù)合材料中的纖維結(jié)構(gòu)使得Cf/C復(fù)合材料失效。近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所特種纖維與核能材料工程實(shí)驗(yàn)室成功將FAST（電場輔助燒結(jié)）技術(shù)應(yīng)用于碳化硅陶瓷連接領(lǐng)域，在1300°C的低溫下成功實(shí)現(xiàn)了SiC陶瓷的連接，整個連接過程僅需15min。該研究成果將為航空航天及核用陶瓷基復(fù)合材料的連接提供實(shí)驗(yàn)和理論支撐。
部分研究成果已發(fā)表于 Journal of Nuclear Materials。
高比強(qiáng)度鋼(HSSS)作為新一代汽車用鋼的候選，體現(xiàn)出節(jié)約能源和減少溫室氣體排放的優(yōu)勢，成為輕質(zhì)高強(qiáng)鋼的研發(fā)熱點(diǎn)。中國科學(xué)院力學(xué)研究所非線性力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員深入研究了這種HSSS的拉伸行為和微結(jié)構(gòu)演化過程，針對塑性變形和加工硬化機(jī)理，提出了不同的理解，并在此基礎(chǔ)上獲得了更加優(yōu)異的力學(xué)性能。這對深入理解高比強(qiáng)度鋼的變形物理提供了新的思路，對含金屬間化合物強(qiáng)化相的輕質(zhì)高強(qiáng)鋼微觀組織設(shè)計(jì)和強(qiáng)韌化提供了有價值的建議。
固態(tài)照明被譽(yù)為是繼白熾燈、熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代電光源，具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，但LED目前所采用的硅膠和環(huán)氧樹脂混合陶瓷熒光粉存在較大的散熱和穩(wěn)定性問題，這極大地限制了LED在大功率方面的應(yīng)用。中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所特種纖維與核能材料工程實(shí)驗(yàn)室研究人員經(jīng)過四年的努力，解決了兩相復(fù)合陶瓷界面相容性問題和低光散射損耗的高透明陶瓷制備技術(shù)，成功將陶瓷熒光粉鑲嵌入熱膨脹系數(shù)匹配的鋁基透明陶瓷基體中，將傳統(tǒng)封裝中的被動發(fā)光模塊的熱導(dǎo)率提高了兩個數(shù)量級。
聚合物太陽能電池中大部分聚合物都是基于苯并二噻吩構(gòu)筑單元，為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽能電池效率的進(jìn)一步突破，人們急需基于新設(shè)計(jì)策略和新構(gòu)筑單元的太陽能電池材料。近日，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄭慶東課題組首次將不對稱茚并噻吩作為構(gòu)筑單元，成功制備了9.14%的高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池。另外在無添加劑的條件下，實(shí)現(xiàn)了近1V的高開路電壓太陽能電池。該工作拓寬了聚合物太陽能電池領(lǐng)域的給電子構(gòu)筑單元的選擇范圍。
L-H轉(zhuǎn)換機(jī)理是磁約束核聚變界30多年懸而未決的難題，是實(shí)現(xiàn)磁約束核聚變能源的重要物理基礎(chǔ)之一。近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所針對"L-H轉(zhuǎn)換"物理機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究，在剪切流如何抑制湍流這一關(guān)鍵問題上取得了突破性進(jìn)展，首次獲得磁約束核聚變等離子體從低約束模式（L模）向高約束模式（H模）轉(zhuǎn)換過程中邊界湍流徑向波數(shù)譜移動的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
作為鋰離子電池的正極材料，硫的高理論容量引起了人們的極大關(guān)注，但硫具有不導(dǎo)電、中間產(chǎn)物溶于電解質(zhì)、體積膨脹嚴(yán)重等缺點(diǎn)，這些問題使得鋰硫電池的大規(guī)模應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)。為了克服這些問題，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所功能高分子材料研究中心發(fā)展了一種在三維多孔碳結(jié)構(gòu)中原位制備并負(fù)載硫的新方法，負(fù)載量達(dá)到90%，創(chuàng)造了硫的最高負(fù)載量紀(jì)錄，電極材料的充放電循環(huán)穩(wěn)定性顯著提高，為新一代鋰離子電池電極材料的設(shè)計(jì)開拓了新思路。
具有"富勒烯"結(jié)構(gòu)類型的高對稱性納米團(tuán)簇一直是科學(xué)家們所追尋的明星分子，但目前已知的鈦氧簇分子的結(jié)構(gòu)對稱性都較低，高核高對稱性鈦氧簇的合成與表征仍然是一個極具挑戰(zhàn)性的課題。中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張健等，利用溫和的溶劑熱反應(yīng)，通過調(diào)控鈦酸酯在異丙醇溶液中的水解聚合，成功合成了首例具有富勒烯結(jié)構(gòu)類型的高核鈦氧團(tuán)簇分子(Ti42)。這項(xiàng)研究成果不僅豐富了富勒烯類分子的組成，同時也為新型高對稱性鈦氧簇材料的研究提供了一個新的思路。
最近，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所超晶格國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員沈國震課題組成功研制出一種基于石墨烯材料的新型柔性觸覺傳感器，實(shí)現(xiàn)了類似人體皮膚功能，可快速感知微小壓力變化，從而構(gòu)筑了具有高靈敏度和高穩(wěn)定性的人造仿生電子皮膚。該器件具有極好的傳感特性，其靈敏度能夠達(dá)到15.6 kPa-1，響應(yīng)時間在5 ms, 可循環(huán)工作10萬次以上，該項(xiàng)工作為電子皮膚、可穿戴人體健康監(jiān)測系統(tǒng)提供了一個新的思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表于 Nano Energy
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