納米材料

三星宣布完成5納米EUV開發(fā) 意圖與臺(tái)積電爭(zhēng)世界霸主

據(jù)報(bào)道，4月17日，三星通過官網(wǎng)新聞中心宣布實(shí)現(xiàn)基于EUV光刻的5納米FinFET工藝，并已準(zhǔn)備好投入生產(chǎn)。據(jù)悉，三星電子還計(jì)劃于近期推出7nm產(chǎn)品，并在今年批量生產(chǎn)6nm產(chǎn)品。

與7nm相比，三星的5納米FinFET工藝使特定面積的晶體管數(shù)量增加了25%，性能提升10%，功耗降低20%。此外，它是三星重復(fù)利用7nm相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果，因此大幅減少了時(shí)間成本和落地成本。

據(jù)悉，該公司早在2017年就推出了EUV 7nm工藝，并與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電展開激烈競(jìng)爭(zhēng)以鎖定客戶。日前，三星已將更多資源投入其邏輯芯片和合約芯片制造業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)一直都落后于其內(nèi)存半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。本月早些時(shí)候，三星開始大規(guī)模生產(chǎn)5G網(wǎng)絡(luò)芯片，以便在下一代無線市場(chǎng)上占據(jù)一席之地。三星電子副會(huì)長(zhǎng)李在镕此前表示，“到2030年，我們將成為非存儲(chǔ)半導(dǎo)體的佼佼者?！保ǔr日?qǐng)?bào)）

納米金屬機(jī)械穩(wěn)定性的反常晶粒尺寸效應(yīng)發(fā)現(xiàn)

納米金屬的晶界在機(jī)械變形作用下容易發(fā)生晶界遷移并伴隨晶粒長(zhǎng)大，使得納米材料發(fā)生軟化，這種現(xiàn)象在拉伸、壓縮、壓痕等變形條件下均有大量實(shí)驗(yàn)和相關(guān)計(jì)算模擬結(jié)果的報(bào)道。

據(jù)報(bào)道，近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心盧柯院士、李秀艷研究員發(fā)現(xiàn)，對(duì)于塑性變形制備的納米晶銅（Cu）、銀（Ag）、鎳（Ni）樣品，準(zhǔn)靜態(tài)拉伸變形時(shí)，隨著晶粒尺寸從亞微米減小至納米量級(jí)，晶界遷移先逐漸增強(qiáng)，而當(dāng)晶粒尺寸小于臨界值時(shí)，晶界遷移逐漸受到抑制，這一結(jié)果顛覆了傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，與其在納米晶熱穩(wěn)定性晶粒尺寸反常效應(yīng)的相關(guān)發(fā)現(xiàn)一致。

研究人員表示，一般認(rèn)為力作用下的晶界遷移速率與晶界能、晶界的曲率、晶界上的有效臺(tái)階等相關(guān)。（科技日?qǐng)?bào)）

世界首次 中國(guó)科學(xué)家制備出單層石墨烯納米帶

據(jù)報(bào)道，近日從天津大學(xué)了解到，該校封偉教授團(tuán)隊(duì)通過含氟自由基切割單壁碳納米管，在世界范圍內(nèi)首次制備出單層石墨烯納米帶，所申請(qǐng)的國(guó)際專利也于近日獲得授權(quán)。這是中國(guó)科學(xué)家首次通過一步法獲得單層石墨烯納米帶，其作為原電池正極材料能量密度較進(jìn)口產(chǎn)品可提升30%。

氟化碳是目前世界上理論能量密度最高的原電池固態(tài)正極材料。封偉告訴記者，西方發(fā)達(dá)國(guó)家一直將高能量氟化碳制備視為核心技術(shù)，嚴(yán)禁技術(shù)輸出和公開交流?！澳壳皣?guó)內(nèi)廣泛使用的氟化碳材料主要依賴國(guó)外進(jìn)口，嚴(yán)重制約了我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！?/p>

不過，受自身結(jié)構(gòu)限制，當(dāng)前國(guó)際主流的氟化碳材料也有痛點(diǎn)——它難以實(shí)現(xiàn)“能量密度高”和“功率密度高”的兼顧。2008年，封偉團(tuán)隊(duì)率先提出開發(fā)具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的新型氟化碳材料，以實(shí)現(xiàn)能量密度和功率密度的“雙高”。歷經(jīng)十余年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)顛覆了現(xiàn)有的基于石墨烯六元環(huán)結(jié)構(gòu)的共價(jià)型氟碳結(jié)構(gòu)，在國(guó)際上率先研制出兼具高電壓和高容量的結(jié)構(gòu)型氟化碳材料。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)，這一新材料能量密度達(dá)到2 738Wh/kg，比國(guó)外同類產(chǎn)品高30%，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。同時(shí)，它能在超大放電電流條件下穩(wěn)定工作。據(jù)測(cè)算，其成本相比進(jìn)口材料能大幅度降低。“這標(biāo)志著我們突破了發(fā)達(dá)國(guó)家長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的技術(shù)封鎖。”封偉說。

目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了新型氟化碳材料的穩(wěn)定小批量生產(chǎn)。（科技日?qǐng)?bào)）

中國(guó)科學(xué)院在石墨炔碳材料研究上獲進(jìn)展

據(jù)報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所碳基材料與能源應(yīng)用研究組研究發(fā)現(xiàn)，石墨炔碳材料可以通過前驅(qū)體控制、化學(xué)鍵合、熱處理等方式引入特定的異原子，增加更多的活性位點(diǎn)或者催化中心，進(jìn)而制備出電化學(xué)性能更好的儲(chǔ)能材料、電催化材料，在電化學(xué)儲(chǔ)能、燃料電池電催化等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。

碳材料，特別是二維碳材料，如石墨炔、石墨烯，具有高度共軛的碳骨架、均勻分布的孔隙和二維層狀平面特性，擁有巨大的應(yīng)用前景。其中由苯環(huán)和炔鍵鏈接構(gòu)成的石墨炔類碳材料，具有更大的孔道構(gòu)造和大量的sp雜化碳原子，能夠提供豐富的離子通道和催化活性位點(diǎn)。

研究組基于石墨炔類碳材料的可控制備和應(yīng)用，在可充電電池、太陽(yáng)能電池、催化劑和電子材料等領(lǐng)域均取得一系列進(jìn)展。石墨炔中富含大量的乙炔鏈，而這些乙炔鏈中的sp雜化碳一方面可以作為反應(yīng)的活性位點(diǎn)，同時(shí)也可以作為異原子的附著點(diǎn)位，研究人員充分利用石墨炔的這一特點(diǎn)，通過對(duì)石墨炔類碳材料進(jìn)行異原子摻雜（如鐵、氮、硫等）制備得到了石墨炔異原子摻雜材料；進(jìn)一步的應(yīng)用研究表明，所制備的摻雜石墨炔類碳材料在鋰離子電池、鋰離子電容器、鈉離子電容器以及電催化等器件應(yīng)用中均表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。（中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所）

大連化物所石墨烯氣凝膠應(yīng)用于高體積比能量鋰硫電池研究獲進(jìn)展

據(jù)報(bào)道，近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種三維石墨烯/納米碳管多孔氣凝膠材料，并將其應(yīng)用于鋰硫電池的硫單質(zhì)載體和中間層一體化正極，獲得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(guān)研究成果發(fā)表在《納米能源》上。

鋰硫電池具有高質(zhì)量理論能量密度（2 600Wh/kg）和高體積能量密度（2 800Wh/L），被認(rèn)為是一種非常有應(yīng)用前景的高比能電池。但由于硫單質(zhì)存在質(zhì)量密度低（2.07g/cm3）、導(dǎo)電性差（5×10-30S/cm），以及充放電過程中活性物質(zhì)體積膨脹大（78.7%）、多硫化物穿梭嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致其雖然質(zhì)量密度較高，但體積能量密度普遍較低、循環(huán)性能較差，這大大限制了鋰硫電池的實(shí)際應(yīng)用。因此，如何同時(shí)提高鋰硫電池的質(zhì)量和體積能量密度，并延長(zhǎng)其循環(huán)壽命是目前鋰硫電池應(yīng)用研究的瓶頸之一。

該研究團(tuán)隊(duì)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(shí)將其應(yīng)用于鋰硫電池的硫單質(zhì)載體和中間層，成功構(gòu)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高的壓實(shí)密度、優(yōu)異導(dǎo)電性、良好的機(jī)械柔性，不僅實(shí)現(xiàn)了高的體積硫載量（1.64g/cm3），顯著提高了鋰硫電池的體積能量密度（1 615Ah/L），而且有效地抑制了多硫化物穿梭的效應(yīng)。在2C的大電流密度的條件下，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(zhì)載體和中間層一體化正極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略為構(gòu)建高體積能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命的鋰硫電池提供了新的思路。（中國(guó)科學(xué)院）

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)硒化銅納米催化劑在二氧化碳電還原中的出色表現(xiàn)

大量化石燃料的使用導(dǎo)致全球大氣二氧化碳的濃度不斷升高，通過電還原將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料是實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)最有前景的途徑之一，有可能減少我們對(duì)化石燃料的依賴并減輕大氣污染。一些電催化劑，如貴金屬和銅基催化劑，已經(jīng)被證明能夠通過電還原二氧化碳生成甲醇，然而，同時(shí)在高電流密度和高法拉第效率（實(shí)際生成物與理論生成物的百分比）的條件下將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，在“大科學(xué)裝置前沿研究”重點(diǎn)專項(xiàng)等的支持下，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所朱慶宮、韓布興研究組發(fā)現(xiàn)了硒化銅納米催化劑在二氧化碳電化學(xué)還原法生產(chǎn)甲醇過程中的出色表現(xiàn)，在285mV的低過電壓下，電流密度可高達(dá)41.5mA/cm2并且法拉第效率為77.6%。該電流密度比目前報(bào)道的電流密度高，并且甲醇生產(chǎn)的法拉第效率非常高。催化劑在反應(yīng)中也非常穩(wěn)定，其中銅和硒在催化反應(yīng)中具有良好的協(xié)同作用。這項(xiàng)工作據(jù)報(bào)告是首次以硒化銅為催化劑進(jìn)行電化學(xué)還原二氧化碳。該研究工作也指出，其他一些過渡金屬硒化物也可以設(shè)計(jì)成為有效的電催化劑，用于二氧化碳的還原。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《自然·通訊》上。

該研究工作為合理設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生高電流密度、高選擇性、高活性和高魯棒性的電催化劑奠定了基礎(chǔ)，對(duì)于二氧化碳電還原的大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。（科技部網(wǎng)站）

又薄又軟的半導(dǎo)體新材料可制微納光電器件

據(jù)報(bào)道，4月3日從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校王琳教授課題組制備出一種超薄的高質(zhì)量二維碘化鉛晶體，并且通過它實(shí)現(xiàn)了對(duì)二維過渡金屬硫化物材料光學(xué)性質(zhì)的調(diào)控，為制造太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)器提供了新思路。該成果發(fā)表在最新一期國(guó)際期刊《先進(jìn)材料》上。

“我們首次制備的這一超薄碘化鉛納米片，專業(yè)術(shù)語稱為‘原子級(jí)厚度的寬禁帶二維PbI2晶體，是一種超薄的半導(dǎo)體材料，厚度只有幾個(gè)納米?！闭撐牡谝蛔髡摺⒛暇┕I(yè)大學(xué)博士研究生孫研說，他們采用了溶液法來合成，這種方法對(duì)設(shè)備要求很低，具有簡(jiǎn)單、快速、高效的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足大面積和高產(chǎn)量的材料制備需求。合成出的碘化鉛納米片具有規(guī)則的三角形或者六邊形形狀，平均尺寸6μm，表面光滑平整，光學(xué)性能良好。

科研人員把這一超薄的碘化鉛納米片與二維過渡金屬硫化物結(jié)合，進(jìn)行人工設(shè)計(jì)，把它們堆疊到一起，獲得不同類型的異質(zhì)結(jié)，因?yàn)槟芗?jí)排列方式不一樣，因此碘化鉛能夠?qū)Σ煌S過渡金屬硫化物的光學(xué)表現(xiàn)起到不同影響。這種能帶結(jié)構(gòu)可以有效地提高發(fā)光效率，有利于制作像發(fā)光二極管、激光這類的器件，應(yīng)用在顯示與照明中，并可以利用在光電探測(cè)器、光伏器件等領(lǐng)域。

這一成果實(shí)現(xiàn)了超薄碘化鉛對(duì)二維過渡金屬硫化物材料光學(xué)性質(zhì)的調(diào)控，與傳統(tǒng)以硅基材料為主體的光電子器件相比，該成果具有柔性、微納特點(diǎn)，因此可以應(yīng)用在制備柔性化、可集成的光電子器件方面，基于碘化鉛納米片的二維半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，在可集成化的微納光電器件領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，為制造太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)器等等，也提供了一個(gè)新思路。（科技日?qǐng)?bào)）

德爾未來石墨烯應(yīng)用快速發(fā)展 聯(lián)手諾獎(jiǎng)得主深耕研發(fā)

據(jù)報(bào)道，4月19日，德爾未來發(fā)布關(guān)于控股子公司投資設(shè)立公司的公告。公告顯示，德爾未來控股子公司廈門烯成石墨烯科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“烯成石墨烯”）與諾貝爾獎(jiǎng)獲得者康斯坦丁·諾沃肖洛夫博士及其團(tuán)隊(duì)共同投資設(shè)立了廈門英烯新材料科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“廈門英烯科技”）。

根據(jù)公告，廈門英烯科技研究團(tuán)隊(duì)以康斯坦丁博士為核心，主要從事石墨烯智能穿戴應(yīng)用，能源材料、器件及功能涂料應(yīng)用，二維半導(dǎo)體材料方面的研究和產(chǎn)業(yè)化。

德爾未來此次設(shè)立合資公司旨在實(shí)施新材料產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局，提升公司在新材料領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力。除了設(shè)立合資公司，德爾未來近年來以公司石墨烯研究院和控股子公司烯成石墨烯等為平臺(tái)，在石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面發(fā)展迅速。

據(jù)了解，德爾未來控股子公司烯成石墨烯是國(guó)內(nèi)較早從事石墨烯制備設(shè)備、及石墨烯產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)研究的高科技企業(yè)。其核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)是廈門大學(xué)特聘教授蔡偉偉等幾位海歸博士。公司成立于2012年9月，注冊(cè)資金2000萬元。

烯成石墨烯聚集了高端科技人才和科研資源，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)到技術(shù)再到成果的有效轉(zhuǎn)化。目前，烯成石墨烯主要產(chǎn)品包括G-CVD石墨烯化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、PE-CVD等離子體輔助化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、石墨烯清洗線、石墨烯材料、石墨烯周邊材料和設(shè)備等。

德爾未來與康斯坦丁博士團(tuán)隊(duì)的合作能夠大大增強(qiáng)公司在石墨烯及相關(guān)新材料領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力，提升公司在新材料領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力。分析人士稱，德爾未來攜手諾獎(jiǎng)得主有助于公司進(jìn)一步實(shí)施“聚焦大家居，加強(qiáng)新材料”的發(fā)展戰(zhàn)略，打造石墨烯新材料應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，加強(qiáng)公司在新興產(chǎn)業(yè)方面的前瞻性布局。

諾貝爾獎(jiǎng)（重慶）二維材料研究院簽約落戶

據(jù)報(bào)道，4月20日，諾貝爾獎(jiǎng)（重慶）二維材料研究院簽約落戶重慶兩江新區(qū)，由2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、石墨烯發(fā)現(xiàn)人之一的諾沃肖洛夫教授擔(dān)任名譽(yù)院長(zhǎng)并牽頭組建團(tuán)隊(duì)。

該研究院將以石墨烯應(yīng)用、石墨烯規(guī)?；苽浜臀⒓{結(jié)構(gòu)測(cè)量表征為方向，專注于核心技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃構(gòu)建科研與孵化、成果轉(zhuǎn)化與資本、高端人才與產(chǎn)業(yè)化服務(wù)3個(gè)板塊。

諾沃肖洛夫接受記者采訪時(shí)說，石墨烯應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)安全等領(lǐng)域，已經(jīng)非常熱門。近幾年，中國(guó)在石墨烯研究領(lǐng)域取得巨大進(jìn)步。研究院將不局限于石墨烯，會(huì)有更多新材料方面的突破，并結(jié)合重慶的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行研發(fā)，如智能衣服等。他相信，在聚集了高校與人才等關(guān)鍵要素的重慶，研究院會(huì)很好地發(fā)展。

據(jù)悉，以石墨烯等為代表的新材料產(chǎn)業(yè)是重慶兩江新區(qū)重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。鑫景特種玻璃、超硅半導(dǎo)體、五龍動(dòng)力電池正極材料、重慶兩江烯成石墨烯材料應(yīng)用研究院、金世利航空鈦合金、忠旺鋁合金精深加工基地等項(xiàng)目已落戶當(dāng)?shù)?，涉及航天航空、軌道交通、汽車、電子信息等多個(gè)領(lǐng)域。（新浪網(wǎng)）