新型材料

仿生水下黏附材料研究

中國學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周峰研究員團(tuán)隊(duì)與蘭州大學(xué)梁永民教授團(tuán)隊(duì)合作，基于分子鏈軟硬片段設(shè)計(jì)制備了一種具有優(yōu)異水下黏附性、耐水性和機(jī)械耐受性的濕黏附材料。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學(xué)學(xué)會(huì)應(yīng)用材料與界面》（ACS?Applied?Materials?&?Interfaces）。在高分子黏附膠中，分子鏈片段的柔性和剛性占比對其黏附性能具有重要影響。通過協(xié)調(diào)分子網(wǎng)絡(luò)柔性和剛性之間的平衡，研究人員設(shè)計(jì)制備了一種新型超級黏附膠，在陶瓷、木材、塑料和金屬的各種基材上呈現(xiàn)出較高的黏合強(qiáng)度;在高速流體剪切、靜態(tài)負(fù)載和動(dòng)態(tài)機(jī)械微動(dòng)等惡劣環(huán)境下，表現(xiàn)出強(qiáng)大而持久的黏附性能。相關(guān)研究為發(fā)展新型高性能黏附材料提供了研究基礎(chǔ)。

一種具有一年以上超長循環(huán)壽命的抗腐蝕鋅金屬負(fù)極

華中技大學(xué)材料學(xué)院、材料成形與模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李會(huì)巧教授團(tuán)隊(duì)在水系電池領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《能源與環(huán)境學(xué)》（Energy?&?Environmental?Science）。析氫反應(yīng)的發(fā)生會(huì)誘發(fā)堿式硫酸鋅生成繼而鈍化沉積鋅的表面，使鋅片與鋅片之間無法外延生長，導(dǎo)致沉積鋅呈現(xiàn)出疏松的形貌。有效抑制析氫腐蝕可實(shí)現(xiàn)鋅的超致密沉積，助推水系電池鋅負(fù)極的性能大幅提升，從而成功將鋅負(fù)極的循環(huán)壽命從目前報(bào)道的小于1000h提升到9000h以上，穩(wěn)定循環(huán)超過一年。相關(guān)研究揭示了鋅負(fù)極表面析氫的抑制與致密化鋅沉積之間的內(nèi)在聯(lián)系，驗(yàn)證了抑制析氫對于改善鋅負(fù)極性能的有效性。

拓?fù)涔庾泳w：物理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用

中山大學(xué)物理學(xué)院、光電材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室董建文教授課題組總結(jié)了拓?fù)涔庾泳w物理與應(yīng)用的發(fā)展歷程，并初步展望了這一領(lǐng)域的未來方向。相關(guān)成果發(fā)表于《激光和光電子評論》（Laser?&?Photonics?Reviews）。文章系統(tǒng)介紹了不同維度、不同拓?fù)湎嗟耐負(fù)涔庾泳w的物理原理、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用研究。在回顧一維、二維、三維拓?fù)涔庾泳w的同時(shí)，討論了高階拓?fù)?、連續(xù)域束縛態(tài)、合成維度、等效規(guī)范場等多種光子晶體的最新研究進(jìn)展。同時(shí)，還回顧了拓?fù)涔庾泳w中模式魯棒性，介紹了拓?fù)涔庾泳w應(yīng)用于諧振器、濾波器、激光器等器件，以及應(yīng)用于非厄米光學(xué)、非線性光學(xué)、量子光學(xué)等領(lǐng)域的最新研究成果。

聚合物微發(fā)泡材料泡孔結(jié)構(gòu)變化及一般規(guī)律

中國學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所鄭文革研究員、龐永艷研究員與加拿大多倫多大學(xué)樸哲范（Chul?B.?Park）教授合作，系統(tǒng)總結(jié)了聚合物微發(fā)泡材料泡孔結(jié)構(gòu)的變化類型和規(guī)律。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)工程雜志》（Chemical?Engineering?Journal）。綜述論文總共分為5個(gè)部分，介紹了決定泡孔結(jié)構(gòu)的3個(gè)最主要因素（泡孔尺寸、泡孔密度、膨脹倍率），闡述了根據(jù)這3個(gè)因素的增大或減小分類得到的6種泡孔結(jié)構(gòu)變化類型隨相關(guān)調(diào)節(jié)因素的變化關(guān)系，探討了泡孔結(jié)構(gòu)與性能（包括力學(xué)和隔熱）的關(guān)系，提出了關(guān)于泡孔結(jié)構(gòu)調(diào)控的一些規(guī)律性認(rèn)識，并進(jìn)一步指出了值得進(jìn)一步深入研究的問題。

高性能黏附膠SRAD的設(shè)計(jì)理念（圖片來源于中國學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所網(wǎng)站）

SRAD的黏合強(qiáng)度測試（圖片來源于中國學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所網(wǎng)站）

具有高度發(fā)光方向性的量子點(diǎn)材料

中國學(xué)技術(shù)大學(xué)中院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰院士、樊逢佳教授等人合作，在膠體量子點(diǎn)發(fā)光材料領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《學(xué)進(jìn)展》（Science?Advances）。外量子效率（EQE）是量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）器件性能的一個(gè)重要評價(jià)指標(biāo)，因此一直是國內(nèi)外相關(guān)研究關(guān)注的重點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)在量子點(diǎn)合成過程中引入晶格應(yīng)力，調(diào)控量子點(diǎn)的能級結(jié)構(gòu)，獲得了具有高度發(fā)光方向性的量子點(diǎn)材料，此材料應(yīng)用在QLED中有望大幅提升器件的發(fā)光效率。這一發(fā)光方向性的提升可以將QLED的效率極限從30%提升到39%，為制造超高效率的QLED器件提供了一種新的解決思路。

鐵酸鉍中基于疇工程的可控電學(xué)、磁電和光學(xué)性能

清華大學(xué)材料學(xué)院林元華團(tuán)隊(duì)與合作者系統(tǒng)總結(jié)了多鐵材料鐵酸鉍中基于疇工程的調(diào)控手段，綜述了疇工程在調(diào)控電學(xué)性能、磁電耦合和光學(xué)特性方面的重要作用。相關(guān)成果發(fā)表于《材料學(xué)進(jìn)展》（Progress?in?Materials?Science）。在鐵性材料中，一個(gè)區(qū)域內(nèi)序參量（如鐵電材料的自發(fā)極化、鐵磁材料的自發(fā)磁化）大小、方向一致，稱為疇。鐵酸鉍的眾多優(yōu)異性能都直接或間接地與其疇結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此疇工程在鐵酸鉍材料的性能調(diào)控和優(yōu)化中具有極為重要的地位。同時(shí)，疇壁（相鄰疇之間的界面）處由于序參量處在非平衡位置，存在不同尋常的新奇物理現(xiàn)象。鑒于疇結(jié)構(gòu)在鐵酸鉍材料物性調(diào)控的中樞地位，文章系統(tǒng)總結(jié)了鐵酸鉍各類性質(zhì)的提升策略。

大面積純單層電學(xué)性能均勻的單晶石墨烯制備

中國學(xué)院化學(xué)研究所劉云圻課題組開發(fā)了一種“循環(huán)電化學(xué)拋光結(jié)合高溫退火”的方法，成功制備了大尺寸單晶銅Cu（111）基底，并對過程中晶粒長大與晶界演變相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了研究。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced?Materials）。如何制備大面積純單層高質(zhì)量石墨烯，一直是相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)關(guān)注的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。研究采用兩步碳源濃度供給的“自下而上選擇性刻蝕”策略成功制備了大面積單層單晶石墨烯，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果與密度泛函理論（DFT）計(jì)算和相場模型模擬的選擇性刻蝕過程吻合較好。采用太赫茲時(shí)域光譜（THz-TDS）技術(shù)對石墨烯的電學(xué)性質(zhì)及其均勻性進(jìn)行表征，結(jié)果表明所得樣品載流子遷移率較高且電學(xué)均勻性好。

基于氫鍵作用的有機(jī)鐵電材料研究

北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團(tuán)隊(duì)與新加坡國立大學(xué)羅健平教授團(tuán)隊(duì)合作，提出了一種基于氫鍵作用的矯頑力調(diào)控策略，可以提升無金屬鈣鈦礦鐵電材料的矯頑力，為有機(jī)鐵電器件微型化和集成化設(shè)計(jì)提供了新途徑。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。相比于傳統(tǒng)的無機(jī)鐵電材料，有機(jī)鐵電材料擁有高柔韌性、抗崩損性和溶液可加工性的優(yōu)點(diǎn)。在目前已開發(fā)的有機(jī)鐵電材料中，無金屬鈣鈦礦鐵電材料已達(dá)到與傳統(tǒng)無機(jī)鐵電材料相當(dāng)?shù)蔫F電極化率，但它們存在一個(gè)嚴(yán)重缺陷：其矯頑力普遍僅為約10kV/cm。相關(guān)研究可將無金屬鈣鈦礦鐵電材料的矯頑力從約10kV/cm量級提升至約100kV/cm。

不對稱應(yīng)力使量子點(diǎn)的最低激發(fā)態(tài)變?yōu)橛芍乜昭ㄖ鲗?dǎo)的面內(nèi)偏振能級（圖片來源于中國學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站）

背焦面成像（BFP）技術(shù)確認(rèn)了量子點(diǎn)薄膜中88%的面內(nèi)偶極占比（圖片來源于中國學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站）20E3CB83-68B6-4BFC-9F28-D9DC227C244E