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一大波新材料橫空出世，改變世界超出你想象

2018-11-15 11:42:37 作者：本網整理來源：有料YOLO 分享至：

稀土永磁

稀土永磁材料是將釤、釹混合稀土金屬與過渡金屬（如鈷、鐵等）組成的合金，用粉末冶金方法壓型燒結，經磁場充磁后制得的一種磁性材料。

稀土永磁材料是現在已知的綜合性能最高的一種永磁材料，它比九十世紀使用的磁鋼的磁性能高100多倍，比鐵氧體、鋁鎳鈷性能優越得多，比昂貴的鉑鈷合金的磁性能還高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不僅促進了永磁器件向小型化發展，提高了產品的性能，而且促使某些特殊器件的產生，所以稀土永磁材料一出現，立即引起全國的極大重視，發展極為迅速。我國研制生產的各種稀土永磁材材料的性能已接近或達到國際先進水平。

隨著科技的進步，稀土永磁材料不僅應用計算機、汽車、儀器、儀表、家用電器、石油化工、醫療保健、航空航天等行業中的各種微特電機，以及核磁共振設備、電器件、磁分離設備、磁力機械、磁療器械等需產生強間隙磁場的元器件中，而且風力發電、新能源汽車、變頻家電、節能電梯、節能石油抽油機等新興領域對高端稀土永磁材料的需求日益增長，應用市場空間巨大。

在應用稀土的各個領域中，稀土永磁材料是發展速度最快的一個。它不僅給稀土產業的發展帶來了巨大的推動力，也對許多相關產業產生相當深遠的影響。

能“揩”海洋油污“大絨布”

2018年年初，載有11.13萬噸凝析油的巴拿馬籍油船“桑吉”輪與中國香港籍散貨船“長峰水晶”輪相撞，導致“桑吉”輪全船失火爆燃，船上所載凝析油及燃料油大量泄漏，對沉船周邊海域生態環境造成極大威脅。

此時，一種樹脂型高分子聚合物吸油材料“臨危受命”，用它制成的魚鱗型吸油拖欄被固定在船只上對污染海域進行攔截，憑借其高吸附效能與快速的吸附能力迅速應對油污擴散，最短時間內便“吞”光油污。

該材料是吸附—催化降解耦合新材料，俗稱“吸油寶”，其外形酷似海綿樣的白色絨布，看起來并無特別之處。然而，正是這看似極為平常的“白色絨布”，已是油污治理的一大“法寶”，此前就參與過韓國“鑫川8號”貨輪撞橋燃油泄漏、大連原油泄漏等國內外40多起突發性事故的應急處置，尤其在美國墨西哥灣原油泄漏處置中效果突出，美方稱“驗證了吸油寶的神奇”。

其實，“吸油寶”從無到有，再到實際應用，可謂是“過關斬將”。早在上世紀六七十年代，美國和日本的科學家就基本判定吸油樹脂的吸油機理是基于范德華力，其吸油速度不可能快于4-6小時。

“權威”結論并沒有讓研究人員“止步”，研究人員先后針對數十種典型油類所含成分設計合成了近千種不同分子結構的單體和聚合物，再從中篩選出近百種吸附性能優異的單體進行組合，其間還不斷檢測聚合物對不同油品的吸附性能。經過數千次的實驗摸索，解決了產品吸油后鎖油能力低下、強度差等缺陷，并一舉推翻國外結論，讓吸油樹脂產品從幾個小時的飽和吸附時間大大縮短到令人難以置信的“11秒以內”，突破了世界性難題。

產品研發成功了，隨之而來的問題便是如何讓其投入應用，找到真正的“用武之地”。由于吸油樹脂產品呈顆粒狀，無法直接用于大面積水面浮油的清理，因而需要通過技術改造，將顆粒狀的吸油樹脂變成一種可漂浮于水面，并且能和機械裝備聯動配套使用的海綿狀輕質吸油材料，也就是由“點”及“線”，再編織成“面”。功夫不負有心人，研究團隊成功研制了材料成纖化裝備和編織裝備，實現了海綿狀吸附材料工業化量產。

更為難得的是，“吸油寶”對于淤泥的處理也是“手到擒來”。由于淤泥中含有大量束縛水，使其難以焚燒造成污染。而將“吸油寶”鋪在淤泥上，數秒內便能將淤泥中的大部分水吸收掉，便可直接焚燒淤泥。“吸油寶”迅速被投放到企業，在陜西延長油田、中石油克拉瑪依油田等多地建立油水分離中心處理站，并且在河道治理、印染、農藥、化工、噴涂等行業建立起數十個廢氣和廢水處置工程，極大地降低了企業污染治理的成本負擔，取得了良好的經濟效益和巨大的社會環境效益。

能夠自我潤滑的材料

即使你被蚯蚓惡心到了、盡管它們生活在泥土里，但不可否認的是這些生物通常都很干凈。這是因為它們會不停地分泌一種潤滑黏液，這樣污垢就無法附著在上面。現在，有科學家利用蚯蚓的這種特性打造了一種新材料，它將能找到許多用途。

來自德國萊布尼茨新材料研究所的一個科研團隊研發出了一種表面有微小孔洞并含有硅油液滴的橡膠聚合物。

通常情況下，硅油停留在聚合物里面。但當對它施加壓力之后，液滴就會改變形狀，它們會從小孔洞中滲出到材料表面。之后，它們就形成了一個潤滑層，當與周圍環境發生摩擦時，這種潤滑層就會不斷地得到硅油補充。

有趣的是，聚合物的表面并非光滑而是粗糙的，這實際上能夠起到增加潤滑的作用，因為它可以使油更好地附著在聚合物表面。經過對光滑表面聚合物和粗糙表面聚合物的對比測試發現，粗糙表面的油饃大概能維持1萬次的摩擦，而光滑的則只能維持3000次。

可以想象，這種材料可以在任何物體需要滑過或穿過固體結構的情況下使用，另外它還可能具有生物醫學用途，因為在其表面生長的微生物會不斷脫落。

新材料只用光和二氧化碳即可生長

科研人員即將推出可“自我修復”的材料。一旦面市，很可能作為自我修復涂料得到廣泛應用，比如用于汽車修理、手機和織物。當表面裂開或劃傷時，它可通過接觸空氣和陽光填補裂縫，無需采取其他措施。此外，這種材料運輸成本低、能耗少，因為能夠以輕小型尺寸運抵制造商和建造商。到達目的地后再暴露在空氣和陽光中，它就會膨脹、固化和硬化。

研究人員說，這種材料不僅可避免使用化石燃料，而且還可吸收空氣中的二氧化碳，這顯然有利于環境和氣候。

麻省理工學院化學工程教授說：“我們人類可以選擇，要么從地下開采石油建設世界，制造我們隨處可見的塑料，要么遵循自然使用空氣中的碳。第一步是設想可以像植物和樹木一樣生長和自我修復的材料，下一步就是付諸實踐。然后，經過改良和優化，我們就能用這些可以不斷更新的新型材料代替現在會腐爛的材料了。”

這種產品的美妙之處就在于“它除了空氣中的二氧化碳和環境光之外什么都不需要，而這兩樣東西無處不在。這些材料吸收空氣中的碳物質，不斷地自我修復，而且無需任何外部刺激。以二氧化碳和外界光構建的材料使用的能源是我們今天唾手可得的。這是回歸最基本定義的可持續發展”。

斯特拉諾的實驗室最近創造出一種材料——可與空氣中的二氧化碳進行化學反應，繼而生長、固化甚至實現自我修復。科研人員說，與材料領域其他研究不同的是，他們研究的這種材料無需外部輸入任何能量，比如熱能、紫外線、化學品或機械應力。研究的結果就是一種膠狀合成聚合物，并利用了科研人員從菠菜葉子中提取的葉綠體（即植物進行光合作用的生物成分）。這種聚合物不斷把二氧化碳轉化成自我強化的碳基物質。

納米材料nanocardboard問世

每個人都熟悉紙板，這種紙制品通常用于制作各種各樣的紙盒。紙板的問題在于，雖然它重量輕且具有相當的強度，但該材料不適合多種用途。對于需要更高強度和耐用性的用途，研究團隊創建了一種名為nanocardboard的新材料。