《高性能新材料层出不穷 碳减排测氚水取得进展》

  • 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:2021-01-12
  • 日本金泽工业大学开发出新型碳纤维复合材料——高强度、高弹性且导电性优异。该材料有望应用于要求具备高比强度和高比弹性模量等机械特性的汽车及飞机相关构件和建材。

      东京大学的研究团队在全球首次成功实现周期性嵌入氮原子的纳米管分子(氮掺杂型纳米管分子)的化学合成。

      东京工业大学的研究团队发现最高水平氢离子传导率的新材料,燃料电池和氢传感器又将有进一步发展。此次发现的新型质子导体无需进行化学置换即表现出很高的质子传导率,因此不存在以往的材料稳定性和均匀性问题。

      东北大学与东京大学的联合研究团队成功合成铱离子呈蜂窝晶格状排列的新型氧化物Mn–Ir–O的人工超晶格。这项成果不仅能为量子自旋液的物质开发提供新方法,还有助于利用薄膜样本开发功能元件。

      早稻田大学和静冈大学共同开发出了碳纳米管的新生长方法,并成功制成了14cm的全球最长碳纳米管束。

      在环境保护与新能源方面,大阪大学与日本食品化工公司合作,用淀粉和纤维素开发出高强度高耐水性的海洋生物降解塑料。东京大学的研究小组发现,利用硼作为催化剂,无需使用重金属就能在室温下进行连接一氧化碳形成烃链(石油成分)的反应。该发现意味着二氧化碳合成人造石油有望取得新进展。

      九州大学与Nano Membrane公司联合研究发现,利用高分子分离膜性能,能通过多级膜分离技术,将空气中的二氧化碳最高浓缩40%以上。利用分离膜从大气中回收二氧化碳,将为削减温室气体开辟新道路。

      东京大学与科罗拉多州立大学组成的国际研究团队,在2013年至2019年期间,从福岛第一核电站南侧的地下水中持续检测出浓度超过天然存在标准的氚水,平均浓度约为20Bq/L。这是从核电站周边的地下水中连续检测出含氚地下水的首份报告。

  • 原文来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-01/12/content_460955.htm?div=-1
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    • 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:2020-01-06
    • 碳化硅(SiC)陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐辐照、强度大、硬度高、热膨胀率小等优异的综合性能,在能源安全领域扮演着重要的角色。目前陶瓷材料包括SiC陶瓷的成型主要采用传统的粉末方法,即从微粉制备、成型(包括压延、挤塑、干压、等静压、浇注、注射等方式)、烧结到加工这一过程。近30年来,陶瓷材料粉末成型新工艺层出不穷,在各个环节上都有所突破,但仍存在这一传统方法难以超越的局限性,主要包括难以获得均匀的化学成分、可精加工性差、不易制造复杂构件、难以解决陶瓷材料本征脆性等。陶瓷材料在加工成型方面的短板已影响到其应用领域的拓展。因此,在优化陶瓷传统成型工艺的同时研究陶瓷新型成型技术已成为陶瓷材料重要的研究方向之一。   先驱体转化陶瓷是含硅、硼、碳、氮、氧等元素的有机物通过裂解转化形成的陶瓷材料。其具有易加工成型、陶瓷化温度低、陶瓷组成均一、可引入增强相且可通过分子设计对先驱体化学组成与结构进行调控进而实现对陶瓷组成、结构与性能的优化等优点,是制备高性能陶瓷材料的一项变革性技术。先驱体转化陶瓷对先驱体分子结构设计、元素组成控制、陶瓷转化过程的物理化学行为、以及共价键陶瓷的晶形相变等都提出了挑战。中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室经过规划论证,将“高性能先驱体分子结构设计与陶瓷转化”作为重点学科发展方向之一,在中国科学院和宁波市“3315计划”A类的支持下,着重对先驱体的定制化、高效转化和工程化开展攻关,在2019年已取得以下阶段性进展。   通过SiC陶瓷先驱体的定制化,实验室在固态聚碳硅烷和液态聚碳硅烷的结构设计与合成工艺方面进行了深入研究,所合成的液态聚碳硅烷具有陶瓷产率高(1000℃下陶瓷产率可达78%)、存储时间长(>6个月)、氧含量低(~0.1wt%)、流动性好(复数粘度~0.01Pa·S)的特点,且通过结构设计结合交联工艺可实现液态聚碳硅烷瞬间或数分钟内交联固化成型。固态聚碳硅烷具有支化度低、可纺性好等特性,能够满足纤维等成型要求。(Appl. Organomet. Chem., 2019;33(2):e4720;Ceram. Int., 2019, 45(13):16380–16386;J. Am. Ceram. Soc., 2019, 102(3):1041–1048;申请专利:CN201910430199.4、CN201911016657.6、CN201911016637.9)。   结合先驱体结构定制化和良好的可熔可溶性质成型,实验室实现了SiC先驱体高效转化为中空SiC纤维、低热导多孔SiC泡沫、复杂3D打印SiC构件、静电纺丝SiC纤维、高强度复合材料等。使SiC陶瓷从“单一应用型”向“综合服务型”转变,实现价值最大化、功能多样化、产品差异化,对相关领域起到促进推动作用。(Ceram. Int., 2019, 45(18): 24007–24013;J. Eur. Ceram. Soc., 2019, 39(6):2028–2035;Adv. Appl. Ceram., 2019, 10.1080/17436753.2019.1707413;申请专利:CN201910090356.1)   近期,先进能源工程实验室在前期实验室小试的基础上,自主设计并成功搭建了固态聚碳硅烷和液态聚碳硅烷两个中试平台,这为后续工程化和应用研究奠定了坚实的基础。其中液态先驱体中试平台已通过运行调试,成功合成出公斤级聚碳硅烷目标产物。   上述工作获得宁波市“3315”创新团队项目、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院重点部署项目等的支持。 图1 基于先驱体转化制备SiC材料:(a)静电纺丝SiC纤维;(b)中空SiC纤维;(c)3D打印SiC先驱体;(d)3D打印SiC先驱体转化陶瓷;(e)多孔SiC泡沫;(f)多孔中空SiC纤维
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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2022-06-06
    • 碳/碳复合材料是航空航天、核工业以及半导体行业中广泛应用的关键材料之一,具有很高的抗拉强度,但是,其较低的抗弯强度,严重制约了碳/碳复合材料在弯曲构件上的应用。 近日,记者从海南大学获悉,该校李建林教授课题组与东华大学、萍乡学院的相关课题组合作,研究采用新工艺制备技术,破解碳/碳复合材料在极端环境中的应用难题。 李建林教授提出相变膨胀烧结原理,通过将纳米金刚石颗粒均匀包覆在编织碳纤维布表面,经叠成烧结后纤维布层间生成的纳米碳洋葱将碳纤维布牢固地粘结在一起,位于编织纤维丝束交叉处的石墨洋葱在纤维布层间形成独特的“榫卯结构”,进一步强化了烧结后块体的力学性能,其弯曲强度高达1.2 GPa。 据悉,此项研究工作开创了一种制备具有超高弯曲强度的碳/碳复合材料的新方法,避免了环境污染严重、能耗高和制备周期长等传统的碳/碳复合材料制备工艺中出现的问题,解决了因抗弯强度较低制约碳/碳复合材料在弯曲构件上应用的难题。该研究成果已获得相关专利授权3项。 相关成果以“榫卯结构使层状碳复合材料具有超高弯曲强度”为题,发表在结构材料领域的国际学术期刊《材料科学技术(英文版)》上。