新材料與新工藝

新材料與新工藝

美國(guó)麻省理工學(xué)院研發(fā)更保暖的潛水服新材料

受海貍、水獺等哺乳動(dòng)物的啟發(fā)，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員計(jì)劃開(kāi)發(fā)一種類似于這些動(dòng)物毛皮的合成材料，未來(lái)或?qū)⒅谱鞒龈p、更保暖的潛水服。

據(jù)悉，海貍、水獺等哺乳動(dòng)物雖然沒(méi)有像海象和鯨魚(yú)一樣的厚脂肪層，但其毛皮中可以留存大量空氣，從而形成隔熱層，因此能夠長(zhǎng)時(shí)間生活在冰冷的海水中。潛水員需要長(zhǎng)時(shí)間在水下作業(yè)，對(duì)潛水服的保暖性能要求很高，而采用現(xiàn)有氯丁橡膠絕緣材料制作出的潛水服太過(guò)笨重，潛水員在水下行動(dòng)不便。MIT的研究人員將聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡膠通過(guò)模壓工藝制成了一種人工毛皮，并利用一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)精確控制毛皮的密度和長(zhǎng)度。此外，該材料比現(xiàn)有的潛水服材料更輕便，還可以留存空氣，在提高潛水員行動(dòng)靈活性的同時(shí)還具有良好的保暖性。 (威 鋒)

印度大幅提高熒光金屬有機(jī)框架材料導(dǎo)電性

印度科學(xué)教育與研究院的研究人員通過(guò)使用導(dǎo)電聚合物填充熒光金屬有機(jī)框架（MOF）多孔材料，成功將MOF的導(dǎo)電性提高了約10億倍，同時(shí)使其具有熒光性，有助于促進(jìn)MOF基光電設(shè)備的應(yīng)用。

MOF是利用有機(jī)配體與金屬離子間的金屬-配體配位作用，自組裝形成的超分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因其多孔和海綿狀結(jié)構(gòu)而具有良好的催化性能和氣體吸附性能。印度研究人員發(fā)現(xiàn)，與普通金屬材料不同，MOF的可調(diào)性和穩(wěn)定性使其具有導(dǎo)電性能的可塑性，而其這一特性可能促進(jìn)新一代電子產(chǎn)品的產(chǎn)生。研究人員用導(dǎo)電聚合物聚吡咯填充了鎘基MOF的孔隙，成功將其導(dǎo)電性提高了約10億倍。采用這種兼具導(dǎo)電性和熒光性能的MOF材料，可制造出適合光電設(shè)備的多功能材料，可用于太陽(yáng)能電池和成像設(shè)備等產(chǎn)品。 (科技部)

美國(guó)研發(fā)出能抵御電磁脈沖武器的混凝土

美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的研究人員研制出一種傳導(dǎo)性混凝土，可作為屏蔽層避免遭受電磁脈沖武器的攻擊。

電磁脈沖攻擊能夠徹底破壞電力系統(tǒng)，使數(shù)百萬(wàn)人置身于危險(xiǎn)境地，消散波能可消除其威脅性。這種傳導(dǎo)性混凝土使用磁鐵礦代替一些標(biāo)準(zhǔn)的混凝土材料，還加入了碳和金屬物質(zhì)，能夠吸收和反射電磁波，從而保護(hù)建筑物內(nèi)部的電力系統(tǒng)。據(jù)悉，該技術(shù)之前用于融化道路冰雪，但研究人員發(fā)現(xiàn)，其還能夠有效阻擋電磁能量。與依賴于金屬包裹層的傳統(tǒng)屏蔽技術(shù)相比，該技術(shù)成本較低，效果更好。

未來(lái)，該技術(shù)可用于新型建筑結(jié)構(gòu)，或通過(guò)噴涂方法改進(jìn)現(xiàn)有建筑，使建筑結(jié)構(gòu)更安全，適用于商業(yè)、軍事、金融等領(lǐng)域。 (騰訊)

中科院金屬所制備成功GH3535合金12t級(jí)錠型

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的研究人員在釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)（TMSR）用結(jié)構(gòu)高溫合金研究方面獲得突破，成功制備出了GH3535合金12t級(jí)錠型。該項(xiàng)研究成果的突破，標(biāo)志著TMSR用結(jié)構(gòu)高溫合金材料已進(jìn)入工程化應(yīng)用階段，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耐熔鹽腐蝕、耐高溫、抗輻照新型結(jié)構(gòu)材料將為我國(guó)先進(jìn)釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)的研發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)。

釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)是第四代先進(jìn)核反應(yīng)堆型之一，具有經(jīng)濟(jì)性、安全性，而且燃料使用率高、核擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)低。在中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“未來(lái)先進(jìn)核裂變能—釷基熔鹽核能系統(tǒng)”的支持下，中科院金屬所的研究人員完成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的抗輻照、耐熔鹽腐蝕、中溫下有較高使用強(qiáng)度和高穩(wěn)定性的熔鹽堆用結(jié)構(gòu)合金的成分設(shè)計(jì)與組織優(yōu)化，以及合金全面性能評(píng)測(cè)、工程化應(yīng)用等研究工作，申請(qǐng)相關(guān)專利8項(xiàng)。目前，該合金發(fā)明專利已獲得授權(quán)。 (KX.1013)

奧地利開(kāi)發(fā)出可打印永久磁體的3D打印機(jī)

奧地利維也納技術(shù)大學(xué)的研究人員研制出一種特殊的3D打印機(jī)，能夠打印出擁有復(fù)雜形狀和精確定制磁場(chǎng)的永久磁體，為特殊磁體的制造開(kāi)辟了新途徑，可用于制造磁性傳感器等器件。

通常，采用噴射成型方法制造磁體時(shí)，研究人員需先在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)磁體，并不斷調(diào)整其形狀，還需制造模具，耗時(shí)且昂貴。維也納技術(shù)大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)的磁體打印機(jī)與傳統(tǒng)的3D打印機(jī)功能類似，但其以特制的磁性微顆粒長(zhǎng)絲為原料，打印機(jī)加熱材料并使用噴嘴點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地將材料涂覆在合適位置，得到的三維物體由90%的磁性材料和10%的塑料組成。打印出的產(chǎn)品最初處于非磁化狀態(tài)，經(jīng)過(guò)強(qiáng)外磁場(chǎng)的磁化后，轉(zhuǎn)變成永久磁體。

據(jù)稱，該磁體打印機(jī)能夠處理多種磁性材料，可在單磁體內(nèi)使用多種材料，設(shè)計(jì)出強(qiáng)磁性和弱磁性之間的平滑過(guò)渡，快速且具有較高的性價(jià)比。 (KJ.1027)

我國(guó)石墨烯材料在化學(xué)發(fā)光傳感方面的應(yīng)用研究獲進(jìn)展

北京林業(yè)大學(xué)的研究人員在石墨烯新材料應(yīng)用于化學(xué)發(fā)光傳感方面的研究中取得新進(jìn)展。

研究人員結(jié)合最新化學(xué)發(fā)光理論和化學(xué)發(fā)光聯(lián)用技術(shù)研究成果，系統(tǒng)總結(jié)了基于石墨烯的化學(xué)發(fā)光傳感體系的優(yōu)缺點(diǎn)，研究了石墨烯在催化、免疫、分子印跡、能量轉(zhuǎn)移、電化學(xué)傳感等方面的應(yīng)用情況和前景，提出了基于石墨烯的新材料化學(xué)發(fā)光體系構(gòu)建方法，闡述了化學(xué)發(fā)光猝滅和能量轉(zhuǎn)移基本原理，構(gòu)建了制備石墨烯發(fā)光復(fù)合材料進(jìn)行自組裝催化發(fā)光、邏輯門催化發(fā)光應(yīng)用于生物檢測(cè)的工作模型。該項(xiàng)成果為拓展石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域、利用石墨烯特性制備生物基發(fā)光材料等提供了新思路。 (W.KX)

南京理工大學(xué)熱電材料研究獲新突破

南京理工大學(xué)的研究人員通過(guò)簡(jiǎn)單易操作、低成本的低溫化學(xué)合成技術(shù)制備出了硒化錫—硒化鉛相分離塊體。作為一種新型的熱電材料，該塊體具有制備工藝更簡(jiǎn)單、機(jī)械性能更穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、便于規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用、熱電優(yōu)值高等優(yōu)點(diǎn)。

熱電材料是實(shí)現(xiàn)熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的新型能源材料，對(duì)于節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境有重要意義，但其較低的熱電效率制約了熱電器件的大規(guī)模應(yīng)用。研究人員制備的硒化錫—硒化鉛相分離塊體實(shí)現(xiàn)了熱電材料性能的新突破，使熱電材料的熱電優(yōu)值提升至1.7，打破了硒化錫塊體多晶材料性能最高值紀(jì)錄。該項(xiàng)研究對(duì)于推動(dòng)熱電材料的研發(fā)與應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。 (KX.1117)

美國(guó)休斯頓大學(xué)研制出高效防冰新材料

美國(guó)休斯頓大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種高效防冰新材料——“磁性光滑表面”（MAGSS），可用于任意表面的防冰，性能超過(guò)所有已有防冰材料，有望大幅提升飛機(jī)和能源設(shè)施的防冰性能。

結(jié)冰會(huì)造成多種危害，如飛機(jī)機(jī)翼結(jié)冰會(huì)引起飛機(jī)抖動(dòng)、電力線結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致線纜崩斷等?，F(xiàn)有除冰方法包括加熱融冰、外力除冰、溶解除冰，以及疏水表面處理等，其中，疏水表面處理具有良好的防冰效果，但這些疏水表面在較低溫度下難以克服冰的高結(jié)合強(qiáng)度，效果有限且成本較高。為了解決以上問(wèn)題，休斯頓大學(xué)的研究人員研制出了MAGSS，其內(nèi)層是磁性涂層，外層是由懸浮氧化鐵納米顆粒組成的磁流體層。當(dāng)水滴接觸到材料表面時(shí)，磁流體會(huì)有效阻擋水滴接觸和潤(rùn)濕，使水滴滑落而防止結(jié)冰。據(jù)悉，已有防冰材料的最低適用溫度為-25℃，而MAGSS可在-34℃的溫度下有效防冰，效果提升明顯。

目前，研究人員正在開(kāi)發(fā)該防冰新材料的噴涂工藝。 (志偉)