納米材料

英國(guó)開發(fā)出迄今最小的納米像素

據(jù)報(bào)道，英國(guó)劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)出迄今最小的像素，其尺度以納米計(jì)算，只有目前智能手機(jī)像素的百萬分之一大小，有望用于制造超大幅面的柔性顯示屏，相關(guān)研究發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

這種像素的中心只有幾個(gè)納米大小的金粒子，它的外面包裹著聚苯胺分子涂層。如果外界施加的電流發(fā)生變化，這種像素就會(huì)改變顏色。這是目前已知最小的像素，由此組成的屏幕所展示的顏色在陽光下可見，且無需持續(xù)通電來保持屏幕色彩。人們可使用氣溶膠噴涂方法，在柔性塑料薄膜上大規(guī)模生產(chǎn)這種屏幕，從而降低成本。

這種納米像素有許多用途，如制造低成本、低能耗可覆蓋于大型物體上，像章魚皮膚一樣變色和融入自然背景的屏幕。還可用于制造迷彩服裝和偽裝涂層，以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的微型顯示器等。（科技部）

東華大學(xué)研發(fā)成功新型無機(jī)納米纖維彈性材料

據(jù)報(bào)道，東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在無機(jī)納米纖維彈性組織工程支架研究領(lǐng)域獲重要進(jìn)展，相關(guān)成果近日發(fā)表于國(guó)際著名期刊《先進(jìn)功能材料》。該論文第一作者為博士生王利環(huán)，共同通訊作者為丁彬研究員和李曉然研究員。

人體的骨頭，其中約70%是由無機(jī)質(zhì)構(gòu)成，因此它也像玻璃、陶瓷等無機(jī)材料一樣，性格又硬又脆，是個(gè)“硬漢”。常規(guī)用于骨修復(fù)的自體骨或無機(jī)材料硬而脆，難以匹配并貼合不規(guī)則骨缺損區(qū)域，影響骨修復(fù)效果。因此，對(duì)于形狀不規(guī)則骨缺損，或與軟骨、肌腱、韌帶等軟組織交界區(qū)的骨缺損進(jìn)行治療，目前仍是臨床醫(yī)學(xué)上的一大挑戰(zhàn)。以無機(jī)納米纖維為主體且具有形狀恢復(fù)性能的三維支架將會(huì)成為極具潛力的骨組織工程支架材料。然而，無機(jī)材料普遍硬而脆，極少數(shù)能夠加工成纖維，更難構(gòu)建三維纖維彈性支架。

為此，該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了一種以柔性無機(jī)納米纖維為主體，且在體液中可形狀恢復(fù)的三維纖維彈性支架。研究人員通過溶膠-凝膠靜電紡絲法制備出了像絲綢一樣柔韌的納米纖維膜，纖維膜可以像折紙一樣折疊展開而不破損，納米纖維可以彎曲180°而不斷裂，并隊(duì)進(jìn)一步將柔性納米纖維復(fù)合殼聚糖溶液經(jīng)過均質(zhì)分散-冷凍干燥制備出具有超彈性的納米纖維-殼聚糖三維支架。

該支架在水環(huán)境中80%應(yīng)變循環(huán)壓縮下可完全恢復(fù)到初始高度和多孔結(jié)構(gòu)，具有快速恢復(fù)率，且壓縮循環(huán)10 000次仍結(jié)構(gòu)完好。良好的回彈性使納米纖維-殼聚糖纖維支架可在壓縮狀態(tài)下植入不同形狀的兔下頜骨缺損區(qū)域，吸收體液后快速恢復(fù)到初始形狀，并緊密貼合骨缺損區(qū)。同時(shí)納米纖維-殼聚糖纖維支架可提高大鼠顱骨損傷修復(fù)效果。

專家表示，該工作將柔性無機(jī)納米纖維引入到骨組織工程支架彈性材料的開發(fā)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)植入，減少手術(shù)創(chuàng)面；同時(shí)促進(jìn)骨再生，加快骨愈合進(jìn)程，從而減少骨損傷患者的痛苦，為新型骨修復(fù)材料的研究和設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)和借鑒意義。（東華大學(xué)）

復(fù)旦大學(xué)揭示二維材料層間相互作用應(yīng)變調(diào)控機(jī)制

據(jù)報(bào)道，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系晏湖根課題組和吳驊課題組合作，首次在少層黑磷中揭示了層間范德瓦爾斯相互作用的應(yīng)變調(diào)控機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)反常的應(yīng)變依賴關(guān)系。該研究成果近日在線發(fā)表于《自然·通訊》。

晏湖根課題組以少層黑磷作為研究體系，系統(tǒng)研究了2～10層黑磷的能帶結(jié)構(gòu)隨面內(nèi)應(yīng)力之演化規(guī)律。研究結(jié)果表明，所有光學(xué)躍遷的峰位隨應(yīng)力呈線性變化，且峰位移動(dòng)的速率呈現(xiàn)出明顯的層數(shù)依賴及躍遷量子數(shù)依賴。層數(shù)越少，躍遷量子數(shù)越大，峰位移動(dòng)的速率越小。這與吳驊課題組第一性原理計(jì)算結(jié)果完全吻合。這種依賴關(guān)系與應(yīng)力可調(diào)的層間范德瓦爾斯相互作用具有密切聯(lián)系。緊束縛模型擬合結(jié)果顯示，面內(nèi)應(yīng)力可以非常有效地調(diào)控層間相互作用。

此外，該研究還發(fā)現(xiàn)了反直覺的現(xiàn)象，即面內(nèi)拉伸的應(yīng)力可以使層間相互作用減弱。專家表示，該研究工作可為應(yīng)力調(diào)控二維材料及范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)的層間相互作用奠定了基礎(chǔ)。（中國(guó)科學(xué)報(bào)）

可快速識(shí)別“水中鉛污染”熒光試紙研制成功

據(jù)報(bào)道，近期，中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所設(shè)計(jì)制備出一種高效的比色熒光納米探針，用其制成熒光試紙，根據(jù)試紙顏色變化即可對(duì)水中的鉛離子含量快速形成初步判斷。國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域核心期刊《分析化學(xué)》日前發(fā)表了該成果。

據(jù)了解，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法可對(duì)水中鉛離子的含量進(jìn)行靈敏度和選擇性分析，但儀器昂貴、檢測(cè)周期長(zhǎng)且需要專業(yè)人員操作，限制了在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方面的應(yīng)用。

近期，中國(guó)科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所智能微納器件研究團(tuán)隊(duì)通過合適的比例混合藍(lán)色和紅色碳點(diǎn)，研制出一種新型比色熒光探針。用其制成熒光試紙對(duì)液體進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)存在鉛離子時(shí)，藍(lán)色碳點(diǎn)熒光將熄滅而紅色熒光不變，在紫外燈照射下，可觀察到明顯的由藍(lán)到紅的顏色變化。將試紙的顏色值與顏色識(shí)別卡或手機(jī)中的顏色識(shí)別軟件進(jìn)行對(duì)比，即可現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛離子含量的可視、實(shí)時(shí)、半定量化檢測(cè)。

據(jù)介紹，這種熒光試紙使用低毒的碳點(diǎn)制備，對(duì)環(huán)境友好，且便于存放、攜帶，使用方法簡(jiǎn)便，5min內(nèi)可完成對(duì)水中鉛離子的快速檢測(cè)。（新華網(wǎng)）

中科院研制出可修復(fù)柴油污染的“納米海綿修復(fù)劑”

據(jù)報(bào)道，近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物所吳正巖研究員課題組在柴油污染修復(fù)方面取得進(jìn)展，他們研制出一種可高效去除水體和土壤中柴油的新型納米修復(fù)劑。國(guó)際環(huán)境科研領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《總體環(huán)境科學(xué)》日前發(fā)表了該成果的相關(guān)論文。

柴油在開采和運(yùn)輸?shù)倪^程中，難免有不少泄漏到水體和土壤中，造成環(huán)境污染。據(jù)了解，柴油中含有較難降解的芳烴，會(huì)影響水生生物和農(nóng)田作物的生長(zhǎng)，柴油污染修復(fù)也是當(dāng)前環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的柴油吸附劑合成步驟復(fù)雜、成本較高，難以大規(guī)模應(yīng)用，需要發(fā)展出工藝簡(jiǎn)單的高效柴油吸附劑。

近期，吳正巖課題組以納米海綿為基礎(chǔ)，通過氨基硅油和硅烷偶聯(lián)劑修飾，制備出一種新型疏水納米海綿。實(shí)驗(yàn)表明，這種疏水納米海綿作為修復(fù)劑，可以高效的去除泄漏到水體和土壤中的柴油，性能穩(wěn)定且制備工藝簡(jiǎn)單，具有廣泛的應(yīng)用前景。（中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物所）

二元石墨烯薄膜可高效淡化海水

據(jù)報(bào)道，近日，武漢大學(xué)/湖南大學(xué)袁荃和美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校段鑲鋒等人組成的研究團(tuán)隊(duì)，采用石墨烯納米篩和碳納米管相結(jié)合的方法，制備出二元結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜，兼具有較強(qiáng)的選擇性分離效率和一定的機(jī)械強(qiáng)度，可應(yīng)用于海水淡化。

研究人員介紹，碳納米管具有優(yōu)異的機(jī)械性能，并且與石墨烯的結(jié)構(gòu)類似。由碳納米管搭接形成的碳納米管薄膜，不僅可以與石墨烯的結(jié)構(gòu)完美匹配，也不會(huì)影響水滲透率。因此，研究團(tuán)隊(duì)想到將納米孔石墨烯與碳納米管結(jié)合來彌補(bǔ)上述缺陷。他們先在銅箔上生長(zhǎng)出一層單層石墨烯，再在上面的一些區(qū)域覆蓋相互連通的碳納米管網(wǎng)絡(luò)，將銅箔溶蝕掉之后就得到了一張?zhí)技{米管支撐的石墨烯薄膜。這種薄膜可以不經(jīng)聚合物支撐，在懸空、彎曲、拉張時(shí)不產(chǎn)生明顯裂縫。測(cè)試和計(jì)算結(jié)果顯示，薄膜能承受380.6MPa應(yīng)力，楊氏模量達(dá)到9.7GPa，相當(dāng)于納米孔石墨烯薄膜2.4倍的拉伸剛度和10 000倍的彎曲剛度。

此外，相較于商用的三乙酸纖維素淡化膜，新型石墨烯納米篩/碳納米管薄膜的水滲透率提高了100倍，抗污染能力更強(qiáng)。而且由于不受內(nèi)部濃差極化效應(yīng)制約，薄膜在高濃度鹽環(huán)境下仍然可以保持較高的水滲透率。

目前的石墨烯海水淡化膜分為2類，一類是以麻省理工學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)為代表所研究的單原子層厚的納米多孔薄膜。但單原子層厚的石墨烯機(jī)械強(qiáng)度較弱，所以實(shí)驗(yàn)研究中用到的石墨烯都用了聚合物膜支撐，并且直接通過高能電子束轟擊或氧等離子體刻蝕在石墨烯內(nèi)部引入亞納米孔，孔徑分布范圍較廣，極大地降低了分離效率，所以無法應(yīng)用于實(shí)際。

另外一類是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、曼徹斯特大學(xué)教授Andre Geim團(tuán)隊(duì)研究的氧化石墨烯膜。氧化石墨烯容易量產(chǎn)，但是氧化石墨烯膜浸潤(rùn)在溶液中之后，氧化石墨烯片層之間會(huì)吸水?dāng)U大層間距，降低了海水淡化效率，因此現(xiàn)有的研究工作主要集中于如何控制氧化石墨烯片層之間的層間距。

此次制成的新型石墨烯納米篩/碳納米管薄膜不需要聚合物支撐就結(jié)實(shí)耐用，并兼具多種滲透效率優(yōu)點(diǎn)，為石墨烯應(yīng)用于海水淡化打開了一條新的思路。若解決量產(chǎn)問題，未來人們或?qū)⒛芎壬稀笆┑?。（中?guó)化工報(bào)）

微納能源前景廣闊

據(jù)報(bào)道，6月15日，第四屆納米能源與納米系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議在京開幕。來自世界近30個(gè)國(guó)家和地區(qū)的千余名專家學(xué)者齊聚一堂，共同探討納米能源和系統(tǒng)領(lǐng)域的重大前沿問題。

中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)、黨組書記白春禮出席開幕式并致辭。他表示，能源是人類文明進(jìn)步的根本動(dòng)力，也是全球技術(shù)變革的決定性因素。當(dāng)今，人類社會(huì)開始邁入大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，除了傳統(tǒng)的電能、化石能源等“大”能源，人類也開始探索微納能源等“小”能源，以解決物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代小型器件的自供能問題。

白春禮介紹，納米發(fā)電機(jī)的發(fā)明把低頻、雜亂的機(jī)械能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，納米科技工作者已建立了從環(huán)境和生物系統(tǒng)中獲取隨機(jī)機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)移動(dòng)傳感器的原理和技術(shù)路線圖。微納能源為物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人和人工智能的發(fā)展提供了新的能源技術(shù)，為人類探索和利用能源開辟了新的路徑和方式。因此，以納米發(fā)電機(jī)為代表的微納能源和微納系統(tǒng)技術(shù)，意義重大、前景廣闊。

白春禮強(qiáng)調(diào)，中國(guó)是世界納米科技研究的主要國(guó)家之一。經(jīng)過近30年的發(fā)展，中國(guó)科學(xué)家在納米科技領(lǐng)域取得了一系列重要的科研成果。隨著中國(guó)建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心和綜合性國(guó)家科學(xué)中心等一系列科技創(chuàng)新重大決策部署的推進(jìn)和落實(shí)，中國(guó)納米科技研究面臨新的重大發(fā)展機(jī)遇。下一步，中國(guó)科學(xué)院將把微納能源與微納系統(tǒng)作為納米科技重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域之一，力爭(zhēng)研發(fā)出更多創(chuàng)新成果，培養(yǎng)出更多科研人才，為世界納米科技和能源研究作出更大貢獻(xiàn)。（中國(guó)科學(xué)報(bào)）

王中林獲愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)

據(jù)報(bào)道，6月14日，2019年度“阿爾伯特.愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)”揭曉，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所首席科學(xué)家、國(guó)科大納米學(xué)院院長(zhǎng)王中林?jǐn)孬@這一世界性的大獎(jiǎng)，成為首位獲此殊榮的華人科學(xué)家。

王中林憑借在微納能源和自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的開創(chuàng)性成就獲得本年度愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)。世界科學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)對(duì)王中林教授的科學(xué)成就給予高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為他在納米發(fā)電機(jī)和自供能系統(tǒng)研究方面作出了影響深遠(yuǎn)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，使人類從環(huán)境和生物系統(tǒng)中獲取能量這一全新的技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)，并認(rèn)為這一技術(shù)“有潛力徹底改變我們生活的每一個(gè)角落”“有望在不久的將來改變世界”。此外，他發(fā)明的海洋藍(lán)色能源技術(shù)也被認(rèn)為“有可能從海浪中獲取大量能源以解決世界未來的能源需求”。

愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)旨在表彰和鼓勵(lì)世界科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重大研究進(jìn)展，授予為人類帶來福祉的杰出科學(xué)家，之前已有35名科學(xué)家獲得此獎(jiǎng)項(xiàng)，其中包括4位諾貝爾獎(jiǎng)得主。（中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所）

中科大校長(zhǎng)包信和院士獲納米研究獎(jiǎng)

據(jù)報(bào)道，6月23日，第6屆納米研究獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮在湖南長(zhǎng)沙舉行。2019年度獎(jiǎng)項(xiàng)授予2位國(guó)際納米科技領(lǐng)軍人物：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長(zhǎng)包信和院士以及美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校OmarM.Yaghi院士。

包信和長(zhǎng)期從事新型催化材料的創(chuàng)制和能源清潔高效轉(zhuǎn)化過程的研發(fā)，發(fā)現(xiàn)和闡述了納米限域條件下催化劑活性中心的結(jié)構(gòu)、電子特性和催化活性間的關(guān)聯(lián)機(jī)制和作用規(guī)律，在國(guó)際上率先提出“納米限域催化”概念，并在一維碳管、二維界面和三維晶格中獲得拓展和完善，初步形成理論體系。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)展出低溫條件下一氧化碳高效選擇氧化催化劑，成功解決了重整氫氣中微量一氧化碳造成燃料電池電極中毒失活的難題；創(chuàng)制晶格限域的單鐵催化劑，實(shí)現(xiàn)甲烷無氧轉(zhuǎn)化直接制烯烴和高值化學(xué)品；首創(chuàng)氧化物和分子篩納米復(fù)合催化劑和催化過程，顛覆了長(zhǎng)期統(tǒng)治煤化工領(lǐng)域的傳統(tǒng)過程，成功實(shí)現(xiàn)煤基合成氣一步轉(zhuǎn)化直接高選擇性制低碳烯烴和化學(xué)品，為碳基資源的高效、清潔利用開辟新途徑。（安徽日?qǐng)?bào)）