《盘点2018清华、浙大、北大等研发的10大新型材料,哪些会率先走进生活?》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-11-30
  • 材料行业是一国工业体系的基础,新材料的研发则关系着高新技术产业和新兴产业的发展。

    各大高校是新材料研发和推广的主力军,2018年国内高校的研发取得了哪些突破?新材料在线®本次为您盘点了10种登上国际顶级期刊的新型材料。

    以下盘点以时间倒序发布,排名不分先后。

    1、复旦大学发现新型磁性二维材料

    10月23日消息,复旦大学物理学系张远波教授团队在二维磁性材料领域取得重大突破——发现了一种新型的磁性二维材料Fe3GeTe2,为研究二维巡游磁性提供了一个全新的理想体系。

    本次研究发现的新型的磁性二维材料Fe3GeTe2,将为科学家们未来基于这种材料研发超高密度、栅压可调且室温可用的磁电子学器件提供一种可能,而新发现的二维材料解理方法将为未来二维材料的研究拓展新思路。研究成果已发布于《自然》。

    2、合肥工业大学首次成功研发新型量子点显示材料

    10月8日消息,合肥工业大学科研团队采用热聚法合成了具有类石墨烯二维片层结构的氮化碳粉末,然后通过超声剥离技术制备出量子点,并以该量子点作为发光层,采用溶液旋涂法制作了蓝色发光的QLED显示原型器件,荧光量子产率达49.8%。相关工作已发布于《Materials Today》。

    3、中山大学研发出全新光热转换全介质材料——碲(Te)纳米颗粒

    8月23日消息,中山大学杨国伟教授研究组的马楚荣博士生在基于光热转化效应的纳米光子学材料研究中取得重要突破,发现了一种全新的光热转换全介质材料即:碲(Te)纳米颗粒。

    它不仅可以实现全太阳光谱吸收而且具有极高的光热转换效率。这种表现超越了所有已经报道了的用于太阳能光热转换水蒸发的纳米光子学材料,包括等离激元和全介质材料。该成果已发布于《科学》子刊《科学进展》。

    4、合肥工业大学等研制出高性能透明柔性仿贝壳结构云母复合膜

    8月23日消息,合肥工业大学化学与化工学院陆杨教授研究组和中国科学技术大学俞书宏教授研究团队合作,创新性地采用“解组装-仿生组装”的两步策略,以廉价天然云母粉为原料,成功实现了高质量云母纳米片的大量制备,并组装成高性能透明柔性仿贝壳结构云母复合膜。

    这一高性能仿生复合薄膜在柔性透明电子器件等领域具有广阔的应用前景。相关成果已发布于《自然·通讯》。

    5、东南大学研制出世界首例无金属钙钛矿型铁电体

    7月16日消息,东南大学熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组在分子铁电领域取得重大突破——研制出世界首例无金属钙钛矿型铁电体。美国东部时间7月13日,相关研究结果在世界顶级学术期刊《科学》杂志在线发表。这是自2013年、2017年以来,该团队在《科学》杂志上以东南大学为第一完成单位发表的第三篇论文。

    东南大学的分子铁电团队,利用带电分子集团取代无机离子,成功地制备出了一大类共计23种全有机新型钙钛矿材料。其中,共有17种材料显示出了良好的铁电性。更值得一提的是,团队合成了4种材料的左手对映体、右手对映体及外消旋化合物,并分别证明了它们的铁电性。

    这类材料将在数据存储、逻辑运算、光量子通信、光学雷达、能源转换等应用中崭露头角。

    6、北京大学发现新型二维材料

    7月13日消息,北京大学物理学院研究员吕劲团队与杨金波、方哲宇团队研究成果表明,新型二维材料或将续写摩尔定律对晶体管的预言。他们在预测出“具有蜂窝状原子排布的碳原子掺杂氮化硼(BNC)杂化材料是一种全新二维材料”后,通过实验证实了这类材料存在能谷极化现象,并具有从紫外拓展到可见光、近红外以及远红外波段的可调能隙功能,相关研究近日发表在《纳米通讯》上。

    7、清华大学打造接近单根碳纳米管理论强度的超长碳纳米管管束

    5月16日,清华大学化工系魏飞教授团队与清华大学航天航空学院李喜德教授团队合作,在超强碳纳米管纤维领域取得重大突破,在世界上首次报道了接近单根碳纳米管理论强度的超长碳纳米管管束,其拉伸强度超越了目前发现的所有其它纤维材料。

    这项工作揭示了超长碳纳米管用于制造超强纤维的光明前景,同时为发展新型超强纤维指明了方向和方法。相关成果已在线发表于《自然·纳米技术》。

    8、北大郭少军团队在强耦合作用钼基金属杂化材料研究中取得重要进展

    4月8日消息,北京大学工学院郭少军团队提出了一种具有强耦合作用钼基金属杂化材料的制备新策略提升电催化产氢性能,并发现强耦合材料对于储钠展现了优异的容量、倍率和稳定性。该工作为下一代新型高性能能源材料的设计提供了新策略和指导思路。

    相关工作发表于《Advanced Materials》。

    9、浙大首次成功制备高弹性无机材料

    3月12日消息,浙江大学高分子科学与工程学系高超教授团队在多年积累的石墨烯相关技术的基础上,设计制备出高度可拉伸的全碳气凝胶弹性体,同时具有超低密度、高拉伸比、低能量损耗、优异抗疲劳性能、宽温度适用范围等优异性能。

    为其在柔性器件、智能机器人及航空航天领域的应用奠定了理论基础。相关研究成果已发布于《自然·通讯》。

    10、东华大学等研制出新型智能面料

    2月25日消息,东华大学王宏志课题组与美国佐治亚理工大学艾尔莎·瑞秋曼尼斯课题组合作,在智能致动材料领域获新进展。

    基于研究人员开发出的一种响应速度极快且性能稳定的商品化全氟磺酸树脂的气体响应致动材料,该团队研制出一种对体表温度与湿度具有调节作用的智能面料。该面料在人体温度和湿度发生变化时,可产生开/关孔道致动行为,进而对体表湿热环境进行有效调节,提高人体体表舒适感。

    同时,研究人员还将该材料与光子晶体技术结合,设计出了一种可根据空气湿度变化产生变形—变色双重响应能力的智能薄膜。相关成果近日发表于《自然·通讯》杂志。

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=350018
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    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2017-12-28
    • 工业制造,材料先行。作为我国七大战略性新兴产业和“中国制造2025”重点发展的十大领域之一,新材料产业被认为是21世纪最具发展潜力并对未来发展有着巨大影响的高技术产业。 伴随着国家政策的扶持和新一轮科技革命和产业变革的兴起,新技术新产品实现群体性突破,产业升级、材料换代步伐加快。与此同时,高校的科研能力也不断与时俱进,出现爆 炸性的突破。 将高校的研发成果转化成高价值专利,进行推广应用,不仅关系到发明人的利益,也关系到企业利益、行业的转型升级乃至整个国民经济的发展。年关将至,新材料在线®从高校科研成果出发,盘点2017年有哪些高校研发出创造性的新材料,以及他们突破了哪些技术难点。 1.北京理工大学发现金属有机骨架材料滤除PM2.5高达99.5% 图片来源于网络 材料简介:2月8日,北京理工大学王博教授及其团队将金属有机骨架材料化合物(MOFs)材料应用于空气过滤、净化与治理等方面的研究成果。MOFs材料是一种多孔结晶材料,由有机骨架和金属离子组成,这种材料可以通过静电吸附作用实现对大量的细微颗粒物的捕获。 材料优势:这种材料是目前世界上已知的吸附储存气体分子能力最强的一类材料,比表面积最高可达8000平方米每克,是活性炭、分子筛的10多倍。这种材料在可见光照射下,实现日光催化,将有害有机物分解为二氧化碳和水。进而使得滤除效率得以持续保持,长效作用,无二次污染,且滤除率超过99%。 2.全球首创!香港城市大学成功研制最强镁合金 图片来源于网络 材料简介:5月4日,国际顶尖的科学学术期刊《自然》发表了一篇题为“双相纳米结构铸就最强镁合金”的封面文章,这是中国结构材料界本世纪首次在《自然》杂志上发表封面文章,引发业界广泛关注。该科研团队研制了双相纳米晶结构的镁合金材料,通过磁控溅射法将直径约6 nm的MgCu2晶粒均匀地嵌入约2nm厚的富含镁的无定形壳中,生产获得具有非晶/纳米晶双相结构的镁基超纳尺寸双相玻璃晶(SNDP-GC),该材料强度是近乎理想的3.3 GPa,这也是迄今为止强度最大的镁合金薄膜。 材料优势:这种材料可用于生物降解植入,具有超高耐磨性能,病人可因此避免进行第二次手术以取出零件。同时,镁是对身体有益的元素,有助于康复。 另外,镁合金密度低,是一种理想的轻型结构材料,在消费电子工业、航空及汽车领域都有广泛的应用前景。 3.《nature》发表!北科大团队研发出新型超高强钢 图片来源:材料性能和测试 材料简介:《Nature》于4月10日刊登北京科技大学吕昭平教授团队研究成果,该团队基于晶格错配和高密度纳米析出的理念,设计并制备出超高强马氏体时效钢,强度最高达2.2GPa,还具有很好的塑性(大约8.2%)。而且由于采用廉价质轻的Al等元素代替高成本的Co、Ti等合金元素,还能大幅度削减成本。 材料优势:材料屈服强度进入2GPa的超高范围时,进一步改善材料延展性的难度几乎是成倍提高,高强高韧马氏体钢是满足轻量化及节能减排的重要手段。 4. 浙大高超教授团队发明高导热超柔性石墨烯膜 高导热超柔性石墨烯膜 (图片来源:新华网) 材料简介:浙江大学高分子系高超教授团队研发出一种高导热超柔性石墨烯组装膜,通过将石墨烯膜高温加热,膜中的含氧官能团在高温下分解释放出气体,石墨烯膜内部形成微气囊;再经过机械辊压成膜,微气囊的气体被排出,形成微褶皱,从而使新型石墨烯膜由“脆”变“柔”,并兼顾了良好的导热性能。 材料优势:导热率接近理想单层石墨烯导热率的40%,可反复折叠6000次、弯曲十万次,有望应用在电子元件导热、新一代柔性电子器件及航空航天等领域。 5、中南大学研发出耐3000℃烧蚀的新材料 或为高超声速飞行器研制铺平道路 超高音速飞行器在大气中飞行(图片来源:新华社) 材料简介:8月21日从中南大学获悉,中南大学黄伯云院士团队通过大量实验,开发了一种新型的耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及其复合材料。这种陶瓷是一种多元含硼单相碳化物,具有稳定的碳化物晶体结构,由Zr、Ti、C和B四种元素组成。研发团队采用熔渗工艺将多元陶瓷相引入到多孔炭/炭复合材料中,进而获得一种非常有潜力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂层改性的炭/炭复合材料。 材料优势:这种新型陶瓷涂层及其复合材料可耐3000℃烧蚀,这一发现有可能为高超声速飞行器的研制铺平道路。 6、上海交大研制出超强纳米陶瓷铝合金 或成下一代航空新材料 图片来源:新华网 材料简介:上海交大材料科学与工程学院教授王浩伟领衔的科研团队研制出超强纳米陶瓷铝合金,让铝里“长”出陶瓷。该材料的研发采用“原位自生技术”,通过熔体控制自生,陶瓷颗粒的尺寸由几十微米降低到纳米级,突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低、加工难等应用瓶颈。 材料优势:这种新材料不仅轻,强度和刚度甚至超过了“太空金属”钛合金,具有重量轻、高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点,有望带动航空、汽车、高铁领域步入更轻、更节能的新材料时代。 7、川大教授联合哈佛博士后开发出“自愈”橡胶材料 图片来源于网络 材料简介:四川大学校客座教授吴金荣联合哈佛大学博士后研究员蔡立恒通过使用一种分子绳来将共价键和可逆键结合在一起,允许它们在分子尺度上均匀混合,从而制造出一种透明、坚韧可以“自愈”的橡胶。 材料优势:采用这种橡胶,轮胎爆胎后可以在机动车行进中自我修复,并像天然橡胶一样强韧,极大提高机动车的整体安全,并有助于减少交通事故。 8、合肥工业大学研发智能水凝胶 一分钟实现96%自修复 纳米复合水凝胶的自修复性能 (图片来源:合肥工业大学新闻文化网) 材料简介:合肥工业大学11月1日消息,该校科研人员成功设计出一种新型材料,能在1分钟内实现96%的自修复。该校科研人员将单分散的金纳米颗粒作为水凝胶三维网络结构的交联剂,利用金纳米颗粒优异的光热性能和配位键在高温下的动态不稳定性,成功实现了纳米复合水凝胶自修复性能的大幅提升。 材料优势:在波长808纳米的近红外光诱导下,该新型材料在1分钟内即可实现96%的自修复。同时,该课题组对凝胶的生物安全性评估结果表明,该材料具有良好的可注射性能及生物相容性,可作为药物载体负载抗癌药物在近红外光下进行可控释放。 9、香港大学研制出防水防油物料 不用再为洗衣服发愁 图片来源于网络 材料简介:11月14日,香港大学工程学院机械工程系教授王立秋带领团队研发出崭新的防水及防油物料。新物料的设计模仿了节肢动物跳虫的表皮构造,以增加物料的强韧度和防水能力,有效地解决了防水能力和强韧度难以兼容的矛盾。 材料优势:只要将它覆盖于纺织品、金属、玻璃等表面上,便能达到防油防水的效果。这一物料使得不洗衣服成为可能且制造方法成本较低,每平方米只需0.7港元至1.3港元。 10、《Science》发表西安交大研发新型相变材料--钪锑碲合金 突破相变存储速度极限 新式钪锑碲(SST)相变存储器件~0.7纳秒的高速写入操作以及其微观结晶化机理(图片来源于网络) 材料简介:11月16日,西安交通大学马恩教授,研发出一种新型相变材料——钪锑碲合金,该材料的成功研制突破了相变存储速度极限。该材料利用结构适配且更加稳定的钪碲化学键来加速晶核的孕育过程,显著降低形核过程的随机性,大幅加快结晶化即写入操作速度。现研究成果已发表于《Science》 材料优势:这一研究成果对深入理解和调控非晶态材料的形核与生长机制具有重要的指导意义,并为实现我国自主的通用存储器技术奠定了基础。
  • 《浙大研发新型催化剂可将制氢成本降低80%》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-05-14
    • 13日,记者从浙江大学获悉,该校化学工程与生物工程学院侯阳研究员,通过将高度分散的镍单原子锚定在氮—硫掺杂的多孔纳米碳基底,设计开发出了一种单原子OER催化剂,能使电/光电催化水裂解析氧反应更加高效,从而提升氢气制备的效率。这种新型催化剂可降低80%的制氢成本,并大幅提升OER反应的稳定性。该成果已被知名学术期刊《自然通讯》在线报道。 通过水裂解产生氧气,进而形成氢气,是最常见的氢气制备方法,其产生的电/光电催化析氧反应(OER),会限制整体的能量转换效率。此前有科研人员研究出了金属铱作为催化剂来提升反应效率,但其价格十分昂贵。因此,研制出既保证催化效果又价格低廉的替代品,成了学界面临的难题。 侯阳课题组通过仿生学方法,从材料的原子结构开始剖析。他们发现叶绿体中存在一种金属——氮配位卟啉结构,可收集太阳能,利用光合作用氧化反应分解水,并释放出氧气。侯阳介绍,他们还通过分析发现了镍—氮配位掺杂的碳材料。 “在这一特殊结构中,四个氮原子‘拉着’金属镍原子,吸引氢氧根离子吸附,降低了各种中间环节的转换难度,进而加速氧气析出。”侯阳称,课题组创新性地用一个硫单原子替换了一个氮原子,进一步优化材料表面的电荷分布,同时采用特殊工艺,将镍—氮材料“锚定”在碳基底上,规避了材料的不稳定性,最终使这种新型催化剂电极在碱性条件下表现出优异的电催化水裂解析氧活性和稳定性。 “OER析氧反应是水裂解器件和金属—空气电池的核心过程”。侯阳表示,这项成果或将助力新一代氢能汽车大规模降低燃料成本。