新技術(shù)

寧波材料所在多色熒光高分子水凝膠構(gòu)筑仿生皮膚方面取得新進(jìn)展

在自然界中，許多生物體根據(jù)生存需要逐漸進(jìn)化出獨(dú)特的環(huán)境適應(yīng)行為，例如變色龍、樹蛙、章魚等變色生物可以根據(jù)環(huán)境需要來自適應(yīng)改變皮膚顏色和圖案，以達(dá)到交流、偽裝等目的。受此啟發(fā)，科研工作者希望通過設(shè)計(jì)智能人工材料（特別是類生物組織的軟、濕態(tài)高分子水凝膠材料）來復(fù)制生物體的環(huán)境刺激響應(yīng)變色行為。這種仿生智能變色水凝膠新材料的發(fā)展不僅有利于理解自然界的生物變色現(xiàn)象，還有望在傳感檢測(cè)、柔性顯示、變色偽裝皮膚、軟體機(jī)器人等領(lǐng)域發(fā)揮重大應(yīng)用價(jià)值。

與源于對(duì)外界光的吸收、反射或散射而產(chǎn)生的色素色或結(jié)構(gòu)色不同，熒光色是一種發(fā)光色，色飽和度高，特別適用于夜晚、森林、海洋、河流等照明不足的環(huán)境，因此被認(rèn)為是色素色和結(jié)構(gòu)色的良好補(bǔ)充。然而，與能夠在不同外界刺激環(huán)境中呈現(xiàn)豐富多彩皮膚顏色變化的變色龍等生物相比，科研團(tuán)隊(duì)制備的多色熒光高分子水凝膠在外界刺激下的發(fā)光顏色變化范圍仍較窄，尤其是仍難以利用單一水凝膠實(shí)現(xiàn)多重刺激響應(yīng)的寬范圍熒光顏色變化。

針對(duì)這一難題，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能高分子材料團(tuán)隊(duì)基于前期大量基礎(chǔ)研究，提出了精確控制不同熒光團(tuán)空間分布結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高分子水凝膠熒光顏色有效調(diào)控的新策略。最近，研究人員和中科院過程工程研究所周蕾研究員團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)展高分子水凝膠的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將聚集誘導(dǎo)發(fā)光的取代萘酰亞胺型藍(lán)色熒光團(tuán)和稀土配位型紅、綠色熒光團(tuán)分別引入同一水凝膠體系的不同高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中（圖1）。得益于這一創(chuàng)新材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，萘酰亞胺型藍(lán)色熒光團(tuán)和稀土配位型紅、綠色熒光團(tuán)的發(fā)光強(qiáng)度可以分別利用不同外界刺激進(jìn)行獨(dú)立且連續(xù)的調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)多重刺激（溫度、pH、溶劑、離子、光等）響應(yīng)的紅、綠、黃、藍(lán)、紫多色熒光變化。這一研究工作顯著拓寬了高分子水凝膠的熒光變色范圍，有望應(yīng)用于智能變色偽裝皮膚、仿生智能軟體機(jī)器人等重要領(lǐng)域。

該工作近期以“Supramolecular Hydrogel with Orthogonally Responsive R/G/B Fluorophores Enables Multi-color Switchable Biomimetic Soft Skins”為題發(fā)表在Adv.Funct.Mater.2021,2108830（https://doi.org/10.1002/adfm.202108830）上。研究得到了國家自然科學(xué)基金（21774138、52073297、51773215）、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目（QYZDB-SSW-SLH036）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019YFC1606603）、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2019297）和王寬誠教育基金（GJTD-2019-13）等項(xiàng)目的支持。

（中科院寧波材料所）

緊跟綠色發(fā)展新風(fēng)向 北方稀土新建環(huán)保冶煉新工藝工業(yè)化試驗(yàn)項(xiàng)目

近年來，北方稀土堅(jiān)持走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為導(dǎo)向的高質(zhì)量發(fā)展新路子，充分發(fā)揮科技創(chuàng)新的核心引領(lǐng)作用，不斷推進(jìn)稀土上游產(chǎn)業(yè)綠色化、智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展。籌備建設(shè)白云鄂博稀土精礦綠色環(huán)保冶煉新工藝工業(yè)化試驗(yàn)項(xiàng)目，是公司進(jìn)一步降低能源及物料消耗，加快資源綜合利用技術(shù)研發(fā)和清潔生產(chǎn)改造，提高綠色低碳清潔生產(chǎn)水平的關(guān)鍵舉措。

據(jù)悉，該項(xiàng)目具有智能化程度高、環(huán)保節(jié)能的突出亮點(diǎn)，已被列為自治區(qū)科技重大專項(xiàng)；項(xiàng)目采用了一系列新工藝、新技術(shù)、新裝備，配備先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，可使人工成本大幅降低。同時(shí)，采用“外熱式硫酸低溫分段動(dòng)態(tài)焙燒”技術(shù)，通過控制溫度和分解時(shí)間，將物料分解產(chǎn)生的尾氣與燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣分流治理，從而達(dá)到清潔生產(chǎn)、降低消耗的目的。此外，尾氣回收過程中產(chǎn)生的硫酸可返回工序重復(fù)利用，氫氟酸等副產(chǎn)品可進(jìn)行外銷；焙燒過程中的煙氣余熱回用低溫段、干燥段，實(shí)現(xiàn)余熱綜合利用，合理解決內(nèi)燃式回轉(zhuǎn)窯硫酸高溫焙燒法存在的能耗大、廢氣難以回收等環(huán)保難題。

目前，該項(xiàng)目已通過初步設(shè)計(jì)評(píng)審，預(yù)計(jì)2022年4月份開工建設(shè)，建成后，具備年處理2萬噸混合稀土精礦，生產(chǎn)稀土混合硫酸稀土料液1萬噸的能力，為開創(chuàng)稀土綠色轉(zhuǎn)型新局面形成有效示范。

（北方稀土）

雄安稀土在新型稀土鹵化物固態(tài)電解質(zhì)材料領(lǐng)域取得進(jìn)展

全固態(tài)電池是當(dāng)前新能源汽車用動(dòng)力電池的重要發(fā)展方向，有望從根本上解決現(xiàn)有動(dòng)力電池的安全性問題，并進(jìn)一步提升動(dòng)力電池的能量密度。固態(tài)電解質(zhì)是全固態(tài)電池的核心材料。鹵化物固態(tài)電解質(zhì)是繼聚合物、氧化物、硫化物之后的一種新體系固態(tài)電解質(zhì)材料，具有高離子電導(dǎo)率、高氧化穩(wěn)定電位、機(jī)械性能好、材料選型范圍寬等突出優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前新型固態(tài)電解質(zhì)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

有研稀土子公司河北雄安稀土功能材料創(chuàng)新中心有限公司（雄安稀土）瞄準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)研究前沿，在有研科技集團(tuán)總部科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目資助下，聯(lián)合國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司（國聯(lián)研究院）、有研工程技術(shù)研究院有限公司（有研工研院）、加拿大西安大略大學(xué)等單位，開展了新型稀土鹵化物固態(tài)電解質(zhì)材料設(shè)計(jì)與制備工作并取得突出進(jìn)展。目前已成功開發(fā)出多款Y基、Yb基高性能稀土鹵化物固態(tài)電解質(zhì)材料，其中經(jīng)氟化處理的Y基固態(tài)電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率可達(dá)1.8 mS/cm，并展現(xiàn)出與鋰金屬負(fù)極的良好匹配性；Yb基固態(tài)電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率可達(dá)1.58 mS/cm，氧化穩(wěn)定電位高達(dá)4.5V。

相關(guān)工作于近期分別發(fā)表于國際著名能源期刊《Advanced Energy Materials》（影響因子29.368）和《Nano Energy》（影響因子17.881）上，雄安稀土余金秋博士為兩篇論文的共同通訊作者。上述工作為新型高能量密度全固態(tài)鋰二次電池設(shè)計(jì)提供了新的思路。

（有研稀土）