用于航空航天金屬玻璃材料

來源：搜狐科技

研究人員開發出一種新的非晶態金屬鈦硫合金，這種合金也稱為金屬玻璃，其性能與常規鈦合金完全不同，特別適合用作航空航天的輕質部件。

材料研究類似于數以千計的拼圖游戲，如果沒有找到合適的開始部分，要想獲得完整的圖片就非常困難。研究人員經過多年實驗，終于研制出一種強度非常高而又非常輕的合金。

與目前的無定形金屬材料相比，該合金具有許多優點：原料來源豐富，主要由鈦和硫組成，與其他基于鋯、鈀或鉑非晶態金屬不同，鈦相對廉價，而且鈦硫合金不會像通常使用的鈹磷合金那樣有高毒性。

以往沒有人嘗試用硫磺來做合金，本研究率先選擇了硫作為不同金屬的混合物。研究人員介紹說，他們首先發現了一種具有良好性能的含鈀和鎳的硫合金，然后又拿質量更輕、更便宜的鈦做試驗。經過約250次實驗，終于找到了鈦、硫和其他元素相互結合的最佳配比。尋找配方的過程非常復雜，一種元素用量1%的差異，對于一種合金是否具有所需特性起決定性作用。在相同重量下，新開發出的鈦硫合金強度大約是普通相同密度的鈦基金屬的兩倍。因此，它是生產更輕、更小部件的理想材料。

這種所謂金屬玻璃的生產工藝也相當關鍵，因為材料熔體要在1100℃以上的高溫下被急速冷卻，這樣不會形成規則晶格的合金。熔體在不到一秒鐘內冷卻，凝固的熔體呈現無序原子結構，這種結構狀態也被視為玻璃。混亂無序的結構使得金屬玻璃的性能與傳統的相同原材料合金相當不同，像鋼一樣堅固，但同時像塑料一樣具有彈性。

提高充電電池容量壽命新負極材料

來源：科技日報

日本的一個研究小組成功合成了氧化錳納米片和石墨烯交替重疊的材料。該復合材料作為鋰及鈉離子充電電池的負極材料，可將電池充放電容量提高兩倍以上，且能延長重復使用壽命，解決了容量和壽命不可兼得的問題。

高容量化是二次電池的目標之一，目前其負極使用的是碳材料，理論上過渡金屬氧化物具有高容量，有望成為碳材料的替代物。特別是具有分層結構的氧化錳，將其剝離制成單分子厚的納米片，作為負極使用，表面全部呈活性，可大幅提高容量。但氧化錳的難點在于反復充放電容易破壞結構，納米片也易于凝聚成團狀。

研究小組在溶液中分散氧化錳納米片并與石墨烯混合，合成了交互多層的層壓復合材料。氧化錳與石墨烯都帶負電，通常情況下會互相排斥。研究小組早在2015年通過化學修飾石墨烯使其帶正電，解決了排斥問題，并實現了當時金屬氧化物負極材料中最高容量和最長壽命。

此次通過把兩種物質從分子水平復合，得到了單獨材料難以實現的高特性。復合材料除用于充電電池之外，還可大幅提高超級電容器、電極催化劑等能量儲存及轉換系統的效能。

陶瓷多功能化新材料“白色石墨烯”

來源：粉末冶金商務網

科學家研究發現，在陶瓷中加入很少量的氮化硼會使材料得到更加優異的性能。

在碳酸鈣層之間滲入一層超薄六方氮化硼（hBN），這可能會形成一種有趣的具有多功能特性的雙層晶體。這種新材料可適用于核工業、耐火材料、石油、天然氣、航空航天和其他需要高性能復合材料的領域。

這種新的結合材料使陶瓷不僅堅韌耐用，而且耐高溫和輻射。通過Shahsavari的計算，插層二維hBN的碳酸鈣足夠堅固，可以用在核電站中起屏蔽作用。

這項研究發表在美國化學學會期刊《應用材料和界面》上。

二維hBN材料又叫白色石墨烯，它看起來像在石墨烯上面與六邊形形成超薄平面。但與石墨烯不同的是，它是由交替的硼和氮組成，而不是碳原子。

棉花廢棄物可制成多功能氣凝膠

來源：科學網

新加坡國立大學的研究人員已經研究出一種低成本、快速環保地利用棉制織物廢料的方法。例如研究人員可以將廢棄的服裝變成高度可壓縮和超輕型棉花氣凝膠，使其具有多種應用性。

氣凝膠是世界上最輕的材料之一，它具有非常多的孔,因此有很大的吸收能力和低導熱性。這些特性使其在漏油清理，個人護理產品（如尿布）以及熱量和聲音方面具有很好的應用。最近國大研究人員還表示，它們能夠有效控制大出血并保持軍用水瓶的冷卻。

深度滲透傷口或槍擊等行為會使血液迅速流失，這可能會危及生命。目前使用注射器里充滿了用殼聚糖（一種衍生自促進血液凝固的甲殼類動物殼的天然劑）包裹的纖維素海綿膠囊用于控制大出血。注射器放置在傷口內部，膠囊在擴張的位置被排出，并對傷口施加內部壓力以阻止血液流動。

研究人員開發了一種可壓縮的混合棉花氣凝膠顆粒，該顆粒對深度出血傷口更有效，而且能解決顆粒緩慢擴張與控制出血相關的吸收率問題。

這種顆粒由棉和氣凝膠的最佳混合物組成，并覆蓋在殼聚糖上。它們制造起來簡單且成本低廉，當納入臨床注射器時可以容易地用作出血控制裝置，而且由于顆粒具有生物相容性，因此它們可以安全地用于治療。

在保持其結構完整性的同時，每個棉花氣凝膠顆?？稍?.5秒內膨脹至原尺寸的16倍，它膨脹的是比現有纖維素基海綿快3倍以上。棉花氣凝膠的獨特形態使其具有更大的吸收能力，而可壓縮性使材料能夠更快地膨脹從而對傷口施加壓力。

棉花氣凝膠也被應用于軍隊中水壺的輕質保暖套。水壺是士兵生存裝備的關鍵，它攜帶液體用于補充水分和抵抗熱傷害。水壺可以保持一公升水的涼爽時間通常約30分鐘，但是這個保暖套能允許一個冰漿,碎冰和水,保持在0.1到1°C超過四個小時。

該水壺套嵌入了常用織物中的棉氣凝膠層，約重200克，與商用絕緣水瓶相比，它具有更好的隔熱性能。

新型棉花氣凝膠的隔熱性能也可應用于各種消費品，如冷藏袋，可以保持食品新鮮。我們也預見到其他巨大潛力的高價值應用，如管道絕熱和液化天然氣的在低溫下的儲存運輸。

該研究團隊還發現，棉花氣凝膠可以很容易地被壓縮，并且在放入水中時可以快速恢復97％的原始尺寸。

研發的這種新型環保棉花氣凝膠是在以前使用廢紙研發的氣凝膠基礎上的一項重大改進。它具有高度的可壓縮性，因此可以大大降低儲存和運輸成本。此外，這些棉花氣凝膠可以在八小時內完成生產，這比我們早期的發明快九倍，比現有商業制造工藝約快20倍。它們也更強大，更適合大規模生產。雖然已經通過研究發現棉花氣凝膠可以有效控制出血和隔熱，但我們將繼續探索這種先進材料的其他新功能！

能吸收超高頻輻射新材料

來源：科技日報

科研人員研究出一種獲取磁鐵礦空心細顆粒（鐵的氧化物變種）粉末的快速經濟方法，用以制造吸收超高頻輻射的材料。利用這種材料，可以生產軍事裝備的外殼，使其對雷達隱身，并保護它不受電磁輻射；也可用來保護光纜和其他IT設備，在高速傳輸數據時不受高頻干擾。

研究人員介紹說：“磁鐵礦微粒子擁有獨特的電磁特性，使上述材料在被用作超高頻輻射吸收劑方面具有前景。”

研究人員利用一種獨特的等離子體加速器裝置，可在一毫秒內獲得不同的鐵氧化物粉末，而其他化學技術需要一個晝夜到3個星期。這種方法還能節約資源，生產過程僅耗電費5盧布左右。

此外，有證據顯示，涂抹含有該粉末的藥膏還能改善凝血，未來可能成為白血病患者的福音。

含碳纖維的高溫3D打印復合聚合物材料

來源：3D打印世界

研究人員開發高溫3D打印復合聚合物材料，成功地3D打印出耐300°C高溫的增強聚合物復合材料部件。測試所用的材料是含有碳纖維線材的高溫熱固性樹脂，具有高強度、耐久性和輕量級等特點。

研究人員表示，這是復合材料增材制造領域的一個非常有影響力的突破。這些3D打印部件可承受高于300攝氏度的溫度，可用于渦輪發動機更換部件或發動機排氣周圍的高溫區域。

碳纖維增強聚合物的強度與某些金屬的強度相似，且重量較金屬材料輕。對于空軍而言，輕型替代品是非常吸引人。復合材料可以打造出更輕的飛機，有助于增加飛機航程，優化燃料消耗并最終削減成本。

據研究人員介紹，激光燒結工藝中使用中聚合物粉末遇到了許多挑戰。如使用非增強的聚合物粉末，打印出來的部件在后處理測試中會很容易融化掉。但在聚合物中添加碳纖維填料時，結果會有明顯改善。這種技術能夠3D打印高溫聚合物復合材料部件，甚至可能制造出有史以來“最高溫度”聚合物復合材料部件。

研究人員表示高溫材料的加工非常困難且費用昂貴。事實上，高溫3D打印材料對空軍有很大的用處，不僅具有成本效益且耐用，更為重要的是其重量輕。但由于這類材料通常用于軍事特定應用，因此供應商并不多。這類材料將有望成為整個行業“革命性”的突破。 

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責任編輯：殷鵬飛

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