納米材料

新納米片材料導(dǎo)電性可控制 或用于可穿戴電子器件

據(jù)報(bào)道，日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)（NIMS）和筑波大學(xué)的研究小組開發(fā)出一種具備導(dǎo)電性的新納米片材料，僅由硼和氫構(gòu)成。材料中的氫原子呈特殊排列方式，這種結(jié)構(gòu)會(huì)引起分子吸附，從而大大改變導(dǎo)電性。這種新材料質(zhì)量輕、柔韌性好，而且其導(dǎo)電性可控制，有望應(yīng)用于可穿戴電子器件及新機(jī)理的傳感器等。

研究成果表明，可通過有機(jī)分子的吸附控制導(dǎo)電性，這被認(rèn)為是硼化氫納米片的主要特征之一。利用該特點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性納米片材料在器件領(lǐng)域的全新應(yīng)用，比如分子響應(yīng)性傳感器材料和催化劑材料等。（科技日報(bào)）

“石墨烯的可控生長及其性能調(diào)控”項(xiàng)目榮獲2019年度國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)

據(jù)報(bào)道，中共中央、國務(wù)院于1月10日上午在北京隆重舉行國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)，表彰2019年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)296個(gè)項(xiàng)目和12名科技專家。中國科學(xué)院化學(xué)研究所的劉云圻院士與于貴、武斌、魏大程、程建毅等研究員合作完成的《石墨烯的可控生長及性能調(diào)控》獲得2019年度國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

劉云圻院士的課題組長期從事分子材料與器件的研究，發(fā)展高性能分子材料的設(shè)計(jì)思想和提出性能調(diào)控的新方法，合成具有優(yōu)異光電性能的新型π共軛分子材料。研究生長高質(zhì)量單晶石墨烯，制備氮摻雜的石墨烯以及對石墨烯電學(xué)性能的調(diào)控，發(fā)展在介電層上直接生長石墨烯的新方法。研究界面對器件性能的影響規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)器件的多功能化。（中國科學(xué)院化學(xué)研究所）

超彈性抗疲勞碳納米纖維氣凝膠研制成功

據(jù)報(bào)道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士研究團(tuán)隊(duì)與梁海偉教授課題組合作，通過熱解化學(xué)控制，將結(jié)構(gòu)生物材料熱轉(zhuǎn)化為石墨碳納米纖維氣凝膠，其完美地繼承了細(xì)菌纖維素從宏觀到微觀的層次結(jié)構(gòu)，具有顯著的熱機(jī)械性能，并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模合成。相關(guān)成果日前發(fā)表于《先進(jìn)材料》上。

具有超彈性和抗疲勞性的輕質(zhì)可壓縮材料，是航空航天、機(jī)械緩沖、能量阻尼和軟機(jī)器人等領(lǐng)域的理想材料。許多低密度的聚合物泡沫是高度可壓縮的，在重復(fù)使用時(shí)往往易疲勞，并在聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變和熔融溫度附近發(fā)生超彈性退化。碳納米管和石墨烯雖具有固有的超彈性和熱機(jī)械穩(wěn)定性，但涉及的復(fù)雜設(shè)備和制備過程使其只能制備毫米級(jí)尺寸的材料。另一方面，大自然中從幾億年進(jìn)化而來的復(fù)雜層次結(jié)構(gòu)生物材料，因其優(yōu)異的力學(xué)性能而備受關(guān)注，然而由于它們是純有機(jī)或有機(jī)/無機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)，通常只適合在很窄的溫度范圍內(nèi)工作。因此，將這些非熱穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)生物材料轉(zhuǎn)化為具有固有層次結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定石墨材料，有望創(chuàng)造出熱力學(xué)穩(wěn)定的材料。

該團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種利用無機(jī)鹽對細(xì)菌纖維素進(jìn)行熱解化學(xué)調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模合成、形態(tài)保留的碳化新工藝，研制的碳納米纖維氣凝膠較好地繼承了細(xì)菌纖維素從宏觀到微觀的層次結(jié)構(gòu)，在較寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出明顯的不隨溫度改變的超彈性和抗疲勞性能。由于碳納米纖維氣凝膠具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定機(jī)械性能并可實(shí)現(xiàn)宏量制備，在諸多領(lǐng)域?qū)⒕哂兄匾膽?yīng)用前景，特別是適合極端條件下的機(jī)械緩沖、壓力傳感、能量阻尼及航天太陽能電池等。（科技日報(bào)）

我國實(shí)現(xiàn)石墨烯納米結(jié)構(gòu)原子級(jí)精準(zhǔn)的可控折疊

據(jù)報(bào)道，中國科學(xué)院物理研究所高鴻鈞團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)了對石墨烯納米結(jié)構(gòu)原子級(jí)精準(zhǔn)的可控折疊。

他們通過掃描探針操控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多種原子級(jí)精準(zhǔn)的石墨烯納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑，包括單層石墨烯島的折疊、解折疊及沿任意方向的反復(fù)折疊，堆疊角度精確可調(diào)的雙層石墨烯納米結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)一維碳納米管納米結(jié)構(gòu)、雙晶石墨烯納米結(jié)構(gòu)的可控折疊及其異質(zhì)結(jié)。該原子級(jí)精準(zhǔn)的“折紙術(shù)”不僅可以實(shí)現(xiàn)石墨烯納米結(jié)構(gòu)的折疊，還可用于制備和構(gòu)筑其他新型二維原子晶體材料的折疊納米結(jié)構(gòu)，對構(gòu)筑量子材料、量子器件及相關(guān)應(yīng)用具有重要意義。該研究得到中科院B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“功能導(dǎo)向的原子制造前沿科學(xué)問題”支持，相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)》上。（中國科學(xué)院物理研究所）

我科學(xué)家成功研制超平整石墨烯薄膜

據(jù)報(bào)道，近日，由南京大學(xué)物理學(xué)院高力波教授團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜，協(xié)同學(xué)院4個(gè)青年學(xué)者團(tuán)隊(duì)，以“質(zhì)子輔助生長超平整石墨烯薄膜”為題，在《自然》雜志上發(fā)表了將質(zhì)子輔助生長用于高質(zhì)量石墨烯制備的研究成果。這項(xiàng)工作，不僅探索出了一種可控生長超平整石墨烯薄膜的方法，更為重要的是，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了這種生長方法的內(nèi)在機(jī)制，即質(zhì)子輔助，這種方法有望推廣到柔性電子學(xué)、高頻晶體管等更多重要的研究領(lǐng)域。

據(jù)悉，該成果所涉及的化學(xué)氣相沉積方法（CVD）生長石墨烯，是目前制備大面積、高品質(zhì)單晶晶?；蛘弑∧さ淖钪饕椒?。然而，由于石墨烯與基質(zhì)材料能夠產(chǎn)生強(qiáng)耦合作用，使得石墨烯在生長過程中會(huì)形成褶皺。這一現(xiàn)象嚴(yán)重限制了大尺度均一薄膜的制備，阻礙著二維材料的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用。

“CVD石墨烯中的褶皺是影響其物性的重要瓶頸。”高力波介紹，CVD石墨烯中的褶皺，來源于石墨烯與生長基體的熱脹率差異，石墨烯生長于銅或者鉑等生長基體，生長溫度多在600℃以上，生長完成后降至室溫便引起石墨烯的褶皺。褶皺的存在，會(huì)影響石墨烯的優(yōu)良特性，然而，究竟在多大程度上能夠影響其性能，并沒有完整的對比數(shù)據(jù)。“如何徹底地消除褶皺，并制備出超平整的石墨烯薄膜，逐漸成為其品質(zhì)跨越式提升的重點(diǎn)和難點(diǎn)?！备吡Σㄕf道。

“課題組通過氫氣、氘氣（D2）、氦氣（He）等離子體的作用效果對比，驗(yàn)證了所設(shè)想的模型?！备吡Σń榻B，增加質(zhì)子密度，成為減弱二者耦合作用的關(guān)鍵途徑。有鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)采用氫氣等離子體處理褶皺化的石墨烯薄膜，并輔以高溫，逐步減弱并消除石墨烯褶皺。如果在生長石墨烯的同時(shí)，引入氫氣等離子體，則生長出來的石墨烯完全無褶皺。

為了全方位表征無褶皺化的石墨烯薄膜，通過多種物性測量，包括掃描隧道顯微鏡（STM）。此外，為了凸顯超平整石墨烯薄膜的優(yōu)點(diǎn)，即大尺寸和高品質(zhì)，研究人員還進(jìn)行了不同線寬下的石墨烯量子霍爾效應(yīng)的測量，線寬分別為2μm、20μm、100μm、500μm。此前，有礙于大尺寸石墨烯樣品的均勻性，石墨烯量子霍爾效應(yīng)出現(xiàn)的最大線寬為50μm，而生長出來的超平整石墨烯薄膜，量子霍爾效應(yīng)出現(xiàn)的閾值條件，和1μm線寬時(shí)測量的本征石墨烯幾乎相當(dāng)。更重要的是，對于不同線寬測量，他們的平臺(tái)出現(xiàn)閾值幾乎不變。“這表明只有消除褶皺，才能在最大程度上實(shí)現(xiàn)大尺寸石墨烯的均質(zhì)化、高品質(zhì)?！备吡Σū硎?，質(zhì)子輔助的CVD方法不僅能夠盡可能維持石墨烯的固有性質(zhì)，還將對今后制備其他種類的納米材料具有普適性。（光明日報(bào)）

單一手性碳納米管的長共軛結(jié)構(gòu)合成方面取得重要進(jìn)展

據(jù)報(bào)道，近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜平武教授課題組通過精確分子設(shè)計(jì)，在世界上合成出首例單一手性指數(shù)單壁碳納米管的長共軛鏈段，該成果以封面文章形式發(fā)表于《美國化學(xué)會(huì)志》上。

碳納米管可被認(rèn)為是僅包含sp2鍵合原子的全碳基管狀共軛聚合物，然而迄今為止，直徑特定的碳納米管片段長共軛聚合物尚無研究報(bào)道。具有單一直徑和手性的純碳納米管材料在納米科技和電子學(xué)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用潛力，但是合成這樣的碳納米管是合成化學(xué)和材料化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。催化劑表面介導(dǎo)生長的方法在制備碳納米管方面表現(xiàn)出巨大潛力，然而納米管純度始終是個(gè)難以克服的問題。從精確結(jié)構(gòu)控制的角度考慮，利用自下而上的方法是制備單一手性高純度碳納米管的理想策略之一，典型的環(huán)對苯撐結(jié)構(gòu)可以看作是扶手椅型碳納米管的最短片段，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行長共軛延伸，有望得到結(jié)構(gòu)上接近碳納米管的新型功能材料。（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)）

我科學(xué)家實(shí)現(xiàn)等離子體宏觀制備石墨烯

據(jù)報(bào)道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院熱科學(xué)和能源工程系夏維東教授研究團(tuán)隊(duì)與合作者合作，提出“利用磁分散電弧產(chǎn)生大面積均勻熱等離子體合成石墨烯”的新方法，突破了熱等離子體工藝或高能耗、或產(chǎn)品均勻性低和生產(chǎn)穩(wěn)定性不足的技術(shù)瓶頸，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。該研究成果日前發(fā)表在《碳》雜志上。

石墨烯被認(rèn)為是一種未來革命性的功能/結(jié)構(gòu)材料，在能源環(huán)境、生物醫(yī)療、電子器件、化工和航空航天等多方面具有重要的應(yīng)用。采用射頻感應(yīng)加熱和微波加熱等離子體制備石墨烯能耗高，難以工業(yè)化應(yīng)用。采用課題組開發(fā)的磁分散電弧產(chǎn)生大面積均勻等離子體的技術(shù)，解決了等離子體對物料快速均勻加熱問題。所制備的石墨烯平面尺寸50～300nm，層數(shù)2～5層，表現(xiàn)出良好的晶體結(jié)構(gòu)和超大的比表面積，產(chǎn)品均勻性好；制備方法及設(shè)備簡單，一步合成，無需還原，且無需基底、催化劑、溶液或酸，收率高、能耗低、成本低，具備實(shí)現(xiàn)低成本大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的前景。（科技日報(bào)）

納米二氧化硅氣凝膠示范項(xiàng)目投產(chǎn)

2020年1月6日，在陽泉中國納谷產(chǎn)業(yè)園舉行了氣凝膠系列產(chǎn)品發(fā)布會(huì)暨陽中新材投產(chǎn)儀式。2018年，陽煤集團(tuán)與深圳中凝科技有限公司達(dá)成戰(zhàn)略合作，雙方于2018年11月13日合資成立山西陽中新材責(zé)任有限公司，共同建設(shè)《新型納米二氧化硅氣凝膠技術(shù)的應(yīng)用研究及工業(yè)性示范》項(xiàng)目。項(xiàng)目于2019年元月破土動(dòng)工，在各級(jí)政府部門的大力支持下，在陽煤集團(tuán)、陽煤化工集團(tuán)及兩級(jí)集團(tuán)各相關(guān)職能部門的全力幫助下，2019年10月26日產(chǎn)出第一批氣凝膠產(chǎn)品，進(jìn)入試生產(chǎn)階段。陽中新材一期產(chǎn)能可達(dá)到2萬m3氣凝膠氈、1 000t氣凝膠粉體，三期計(jì)劃產(chǎn)能可達(dá)30萬m3氣凝膠氈及2萬t氣凝膠粉體，產(chǎn)值可達(dá)80億元，屆時(shí)陽中新材將一躍成為亞洲氣凝膠生產(chǎn)規(guī)模最大、生產(chǎn)成本最低的龍頭企業(yè)。

隨著氣凝膠應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，更多新興氣凝膠產(chǎn)品將被開發(fā)出來，服務(wù)更廣闊的市場。陽中新材的投產(chǎn)將會(huì)成為氣凝膠行業(yè)產(chǎn)業(yè)化之路的重要里程碑，陽煤集團(tuán)與中凝科技此次強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，定能續(xù)寫新的發(fā)展篇章。（市場導(dǎo)報(bào)）

全球領(lǐng)先的石墨烯新材料研究成果將在惠州仲愷高新區(qū)產(chǎn)業(yè)化

據(jù)報(bào)道，日前，廣東一納科技有限公司（以下簡稱“一納科技”）在仲愷高新區(qū)潼湖生態(tài)智慧區(qū)創(chuàng)新園舉行開業(yè)儀式，標(biāo)志著該公司正式落戶潼湖生態(tài)智慧區(qū)創(chuàng)新園，扎根仲愷高新區(qū)發(fā)展。

據(jù)仲愷高新區(qū)科創(chuàng)局相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，一納科技從選址考察到正式落戶的5個(gè)月時(shí)間獲得了飛速發(fā)展。2019年7月一納科技與仲愷高新區(qū)管委會(huì)正式簽訂落戶協(xié)議，11月就實(shí)現(xiàn)了研發(fā)與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)場。

目前，該公司建設(shè)有具備檢測石墨烯及其他多種納米材料成分、微觀結(jié)構(gòu)、微觀形貌、物化性能等能力的研發(fā)檢測實(shí)驗(yàn)室；已搭建中試線一條，大型生產(chǎn)線一條，預(yù)計(jì)2020年2月完成第二生產(chǎn)線的安裝調(diào)試。公司預(yù)計(jì)2020年可取得知識(shí)產(chǎn)權(quán)發(fā)明專利16個(gè)、產(chǎn)值6 000萬元、創(chuàng)稅約200萬元。

一納科技創(chuàng)始人王建興介紹，未來一納科技將進(jìn)一步擴(kuò)大在仲愷高新區(qū)的生產(chǎn)研發(fā)規(guī)模，積極承載中山大學(xué)納米技術(shù)研究中心科研成果產(chǎn)業(yè)化，深度參與中山大學(xué)納米技術(shù)研究中心相關(guān)國家級(jí)、省級(jí)科研課題的申報(bào)與研究工作，中山大學(xué)最新全球領(lǐng)先的石墨烯新材料乃至納米新材料研究成果也將率先在仲愷高新區(qū)實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用、成果產(chǎn)業(yè)化。（惠州日報(bào)）

廈門將建石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)園預(yù)計(jì)2021年底建成

據(jù)報(bào)道，近年來，廈門火炬高新區(qū)以市場需求為導(dǎo)向，主要圍繞培育和發(fā)展石墨烯在導(dǎo)熱散熱、防腐材料、微電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用，初步形成了從制備設(shè)備、石墨烯材料到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的全鏈條產(chǎn)業(yè)鏈。

為推動(dòng)石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)進(jìn)入有序發(fā)展階段，火炬高新區(qū)在充分調(diào)研廈門市石墨烯科技以及產(chǎn)業(yè)資源基礎(chǔ)上，進(jìn)行體制機(jī)制探索，構(gòu)建石墨烯新材料創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈和服務(wù)鏈，先后打造了面向全國的石墨烯新材料專業(yè)孵化器、公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)以及眾創(chuàng)空間。廈門也成功躋身國內(nèi)6個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)地區(qū)。

此外，廈門火炬高新區(qū)計(jì)劃投資10億元建設(shè)石墨烯新材料產(chǎn)業(yè)園，以滿足不同發(fā)展階段的石墨烯新材料項(xiàng)目對硬件載體和培育服務(wù)的需求。據(jù)悉，該產(chǎn)業(yè)園是火炬高新區(qū)搭建“眾創(chuàng)-孵化-加速-產(chǎn)業(yè)化”培育鏈的關(guān)鍵一環(huán)，產(chǎn)業(yè)園將于2021年底建成，投入使用后火炬高新區(qū)石墨烯孵化基地建筑面積約有30萬m2。