納米材料

全新氧化鉬二維材料問世

據報道，莫斯科國立鋼鐵合金學院國家研究型技術大學與美國內布拉斯加大學林肯分校合作，開展二維材料合成及其性能研究，并在納米技術科學期刊中發(fā)表了關于氧化鉬（MoO2）方面的工作成果。

二維材料的特征在于其厚度非常?。ㄍǔＰ∮?nm），因此可用于創(chuàng)建現(xiàn)代電子設備上使用的分層異質結構，比如晶體管、傳感器、太陽能電池和發(fā)光二極管等。二維材料的創(chuàng)建和研究是現(xiàn)代材料科學中最有前景的方向之一。莫斯科國立鋼鐵合金學院國家研究型技術大學研究人員德米特里·穆拉托夫表示，他們通過化學沉積法從氣相中獲得了二維材料氧化鉬，然后使用分析方法對其進行全面研究，并將進一步研究如何利用這些成果。他表示，新材料可用于創(chuàng)建異質結構和納米器件，如晶體管、傳感器、光電探測器等。

據悉，該大學功能納米系統(tǒng)和高溫材料教研室已經開發(fā)出用于太陽能電池、發(fā)光二極管和傳感器的過渡金屬硫屬化物，正在研究將氧化石墨烯作為改善各種鋼耐腐蝕性的涂層的方法。（科技日報）

美國萊斯大學制造出性能與銅制相當?shù)娜嵝约{米管薄膜天線

據報道，美國萊斯大學的科研人員利用液相工藝制造出了與銅等金屬性能相當?shù)募{米管（CNT）薄膜天線，可用于5G網絡、航空航天、以及物聯(lián)網等領域。研究人員將單壁納米管（長約8μm）溶解在酸性溶液中，將溶液置于兩個表面之間，利用2個表面間快速移動產生的剪切力，使溶液納米管排列對準，從而制造出連續(xù)可擴展的薄膜天線。納米管通過強烈吸引力的范德華力保持在一起，這使得材料的機械性能遠遠優(yōu)于銅。研究人員在美國標準與技術研究所的實驗室對這種CNT薄膜天線的輻射效率進行了測量，測試膜的厚度為1～7μm，在5GHz、10GHz和14GHz的頻率下的輻射效率可達94%，與銅天線相當，且所需的CNT膜的最小厚度隨頻率的增加而減少。此前的研究表明，CNT天線的性能很難達到銅等金屬天線的性能。萊斯大學的研究發(fā)現(xiàn)表明，由薄而堅固的柔性碳納米管薄膜制成的無金屬天線可以與普通銅天線一樣高效，為CNT薄膜天線在航空航天領域的應用鋪平了道路。該研究得到了美國空軍科學研究辦公室和美國國防部的支持，相關論文已在Applied Physics Letters期刊上發(fā)表。（航空工業(yè)信息網）

意大利科學家研發(fā)出透明的石墨烯天線

據報道，意大利國家研究委員會（CNR）納米技術研究所和巴利理工大學的科學家近期研發(fā)出一種完全透明的石墨烯天線。該天線可在微波頻段運行，有望應用于5G通信領域。該研究成果發(fā)表在《應用物理快報》上。

意大利科學家研發(fā)的透明石墨烯天線具有與金屬導體相當?shù)膶щ娦?，其薄層電阻值?8歐姆/平方米。通過理論計算和實驗測量證明，該天線能夠在較寬工作帶寬（>3.5GHz）下同時運行，實現(xiàn)相對較高的增益，可同時覆GPS、WIFI、藍牙和5G波段，這使其能以非常高的速度交換數(shù)據。此外，該石墨烯天線的透明度與柔韌性相結合，也為可穿戴設備的開發(fā)開辟了途徑，未來可將其直接附著在身體表面，或者集成到智能窗戶或隱形眼鏡等透明設備中，甚至應用到光伏系統(tǒng)中。（中國高新技術產業(yè)導報）

南京大學制備新穎二維材料

據報道，南京大學聶越峰教授課題組采用分子束外延技術對非層狀結構的氧化物鈣鈦礦材料進行單原子層精度的生長與轉移，結合王鵬教授課題組的透射電子顯微鏡的結構分析，成功制備出基于氧化物鈣鈦礦體系的新穎二維材料。由于氧化物鈣鈦礦體系具有優(yōu)異的電子特性，該成果開啟了一扇通往具有豐富強關聯(lián)二維量子現(xiàn)象的大門。6月6日，該成果以《單層氧化物鈣鈦礦二維晶體膜的實現(xiàn)》為題發(fā)表在《自然》雜志上。

目前已知二維材料，無論是機械剝離還是人工生長，都依賴于其特殊的層狀結構特性及原子層間的弱鍵合作用。盡管非層狀結構的氧化物鈣鈦礦體系由于電子的強關聯(lián)效應呈現(xiàn)出極為豐富的物理和化學特性及其豐富多彩的量子現(xiàn)象，其原子層厚度的超薄二維材料的制備仍然是有待攻克重大難題。

據研究團隊帶頭人潘曉晴解釋，課題組采用了一種叫分子束外延的薄膜生長技術來制備氧化物鈣鈦礦二維材料。通過改進原位監(jiān)控技術與采用高精度的逐層生長方法，成功實現(xiàn)了超薄氧化物鈣鈦礦薄膜的制備與轉移的突破，獲得原子層厚度的高質量氧化物鈣鈦礦二維材料。王鵬教授課題組利用多種先進球差校正透射電子顯微鏡結構分析技術實現(xiàn)了二維極限下電鏡樣品制備、層數(shù)標定和精細晶體結構表征，直接觀測到鈣鈦礦BiFeO3薄膜在二維極限下出現(xiàn)若干新穎現(xiàn)象。這樣重大突破性工作的實現(xiàn)得益于先進的分子束外延薄膜生長技術與亞原子分辨電子顯微分析技術的有機結合及研究人員之間的密切合作。

據聶越峰介紹，電子在材料中的運動形式決定了材料的性能。在石墨烯等傳統(tǒng)二維材料中，電子的運動相對自由，不太受其他電子的影響；而在很多氧化物鈣鈦礦材料中，電子之間存在很強的相互作用，正是這種電子間的強關聯(lián)作用促成了包括高溫超導在內的各種新奇的量子態(tài)。實現(xiàn)鈣鈦礦二維材料，在二維體系中加入這種電子間的強關聯(lián)作用，有望獲得更豐富而有趣的強關聯(lián)二維量子現(xiàn)象及應用。

王鵬表示，高分辨電子顯微鏡技術在鈣鈦礦氧化物二維材料的發(fā)現(xiàn)過程中發(fā)揮了重要作用，這大大得益于最近十年來球差校正技術和先進表征方法的飛速發(fā)展?！拔覀兿嘈牛谖⒂^尺度上該二維材料中將有更多有趣和新穎的物理現(xiàn)象等待我們探索和發(fā)現(xiàn)?！?/p>

這項研究成果由南京大學、美國加州大學爾灣分校和美國內布拉斯加—林肯大學的研究人員合作完成。（南京大學）

新型納米材料可大幅提高鋰硫電池性能

據報道，近日，大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T團隊發(fā)明了一種三維石墨烯/納米碳管多孔氣凝膠材料，并將其應用于鋰硫電池的硫單質載體和中間層一體化正極，獲得了兼具高體積能量密度和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的鋰硫電池。相關研究成果發(fā)表在國際期刊《納米能源》上。

鋰硫電池被認為是一種非常具有應用前景的高比能電池。但由于硫單質存在質量密度低、導電性差，以及充放電過程中活性物質體積膨脹大，多硫化物穿梭嚴重等問題，導致其體積能量密度普遍較低、循環(huán)性能較差，大大限制了鋰硫電池的實際應用。因此，如何同時提高鋰硫電池的質量和體積能量密度，并延長其循環(huán)壽命是目前鋰硫電池應用研究的瓶頸之一。

該研究團隊開發(fā)出一種三維石墨烯/碳納米管多孔氣凝膠材料，并同時將其應用于鋰硫電池的硫單質載體和中間層，成功構筑出自支撐、無金屬集流體的一體化正極材料。該一體化正極材料具有很高的壓實密度、優(yōu)異導電性、良好的機械柔性，將鋰硫電池的體積能量密度提高了3倍，而且有效解決了鋰硫電池中由于多硫化物穿梭而導致的循環(huán)穩(wěn)定性差難題。在大電流的條件下，電池能夠穩(wěn)定循環(huán)500圈，且容量幾乎沒有衰減，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。這種硫單質載體和中間層一體化正極結構的設計策略為構建高體積能量密度、長循環(huán)壽命的鋰硫電池提供了新的思路。（經濟日報）

中科院蘇州納米所在石墨烯氣凝膠領域取得重要進展

石墨烯氣凝膠，經由石墨烯片層三維搭接、組裝而來的石墨烯宏觀體材料，具有三維連續(xù)多孔網絡結構，表現(xiàn)出高比表面積、高孔隙率、優(yōu)異導電性能及電化學行為，在能源存儲、傳感、吸附、復合材料等領域有重要應用前景。然而，目前常規(guī)石墨烯氣凝膠的三維組裝以石墨烯片層間的“面-面”局部搭接方式為主，進而形成具有三維無規(guī)連續(xù)多孔網絡。石墨烯片層間的這種“面-面”堆垛-搭接方式，是一種無規(guī)、隨機組裝，往往會使得部分石墨烯片層形成類石墨結構，造成石墨烯本征性能（如比表面積、力學、電學等）損失。此外，傳統(tǒng)石墨烯氣凝膠所具有的這種無規(guī)三維多孔網絡還引入高界面電阻及曲折離子通道問題，對電化學行為中的電荷-離子傳輸及有效電化學活性面積維持帶來負面影響，成為制約石墨烯材料在電化學能源器件中應用的瓶頸。因此，如何設計新的石墨烯組裝策略，制備高性能石墨烯氣凝膠材料，仍是一個重要挑戰(zhàn)。

據報道，針對石墨烯氣凝膠目前存在的問題，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張學同研究員領導的氣凝膠團隊通過“局部氧化刻蝕”在氧化石墨烯片層上進行造孔，獲得孔洞氧化石墨烯，隨后將孔洞氧化石墨烯與還原劑分散液高度濃縮，實現(xiàn)其液晶化，進一步經原位溶膠凝膠及超臨界干燥獲得各向異性“孔洞石墨烯”氣凝膠。所得各向異性“孔洞石墨烯”氣凝膠由孔洞石墨烯片層經有序排列而成，表現(xiàn)出規(guī)整的三維多孔網絡（規(guī)整的孔道/孔壁及孔壁上的大量微孔）、低密度、高導電性、高比表面積等諸多優(yōu)點。最后將該氣凝膠作為電極材料，輔以共晶混合物“水-甲酰胺”作為低溫電解液，構建出可在溫度低至-40℃的環(huán)境中正常工作的柱狀低溫熱電化學池，表現(xiàn)出低離子傳輸阻力及高輸出功率。當15個熱電化學池進行串聯(lián)組裝成器件時，可實現(xiàn)約2.1V電壓的穩(wěn)定輸出，在低溫能源器件應用中表現(xiàn)出重要應用前景。（中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所）

全球首條紡絲級單層氧化石墨烯10t生產線試車成功

據報道，由浙江大學高超教授團隊成果轉化并建設的全球首條紡絲級單層氧化石墨烯10t生產線6月6日試車成功。國際石墨烯產品認證中心當日為該生產線生產的單層氧化石墨烯及其應用產品多功能石墨烯復合纖維分別頒發(fā)了全球首個產品認證。

國際石墨烯產品認證中心是全球化的獨立第三方認證機構，于2018年1月18日正式成立，總部設在美國。該機構的成立得到中國石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟及多個國際相關組織的支持。

“石墨烯是國家重點支持的戰(zhàn)略前沿和新興材料產業(yè)，一直以來，高品質單層石墨烯粉體類原料無法量產，使得石墨烯諸多優(yōu)異性能無法充分發(fā)揮出來，導致其產業(yè)化之路困難重重。”高超說，他與團隊突破了全單層反應、高效分離提純、粉末再溶解等十多項科學技術工程難題，掌握了原創(chuàng)的全套量產技術。

據了解，紡絲級單層氧化石墨烯十噸生產線生產的產品單層率大于99%，能夠支撐多樣化的下游應用。

國家新材料產業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會委員、中國石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長李義春表示，有了高品質石墨烯原料的穩(wěn)定供應，石墨烯科學研究及下游應用產品開發(fā)將加速進入健康有序高質高速發(fā)展軌道。（人民網）

國內首條稀有金屬特種納米氧化鈮新材料生產線一期工程投產

近日，位于江西省九江市出口加工區(qū)的江西海協(xié)稀有金屬材料有限公司建成國內首條稀有金屬特種納米氧化鈮新材料生產線一期工程投產。該項目擁有自主知識產權，是九江市重點科技項目。

據了解，該項目生產線集成了目前國內鉭鈮產業(yè)納米材料生產最新技術，產品粒度中值達到D50≤300nm，產品的氧化活性、流動性、松比指標超過國內先進企業(yè)最高水平，產品指標的穩(wěn)定性、一致性經專業(yè)機構檢測重復性較高，完全達到了理論設計要求。稀有金屬特種納米氧化鈮材料是光電子、鍍膜、晶體等重要用材，應用于信息儲存、傳輸、人工智能、5G、高能電池、電容、功能陶瓷、催化劑等領域。

一期工程建成達標后，可年產100t鈮納米氧化物材料，預計可實現(xiàn)年銷售收入6 000萬元，為九江稀有金屬新材料提供新的產業(yè)技術路徑。（潯陽晚報）

年產1萬t陶瓷膜項目簽約

據報道，6月10日，浙江巍華陶瓷膜材料有限公司年產1萬t陶瓷膜項目簽約儀式在浙江東陽市巍山鎮(zhèn)巍華化工有限公司舉行。

浙江巍華化工有限公司引進投資方，共同投資設立浙江巍華陶瓷膜材料有限公司，投資規(guī)模1億元，生產能力1萬t，產值10億元，稅收8 000萬元，爭取今年年底試生產。

納米陶瓷膜材料是一種通過溶膠凝膠技術制備的無機＼有機雜化材料，是納米級二氧化硅在醇中的分散液。形成的陶瓷膜的主要成分是二氧化硅，具有高硬度耐刮傷、疏水疏油易清潔、耐高低溫、耐紫外線及良好的化學穩(wěn)定性，是一種多功能的惰性保護膜。

該項目技術處于國際先進水平，是國內首創(chuàng)的新材料商業(yè)化量產，可引導混凝土涂裝技術的升級換代，解決城市道路交通基礎設施亮化耐久性，創(chuàng)新建筑防水防霉方法，市場廣闊，可做地坪料、防水功能性外墻涂料、防霉功能性內墻涂料、清水混凝土涂料、金屬防護涂料等。（東陽日報）