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中國(guó)材料大會(huì)2022—2023在深圳成功召開(kāi)

2023 年7 月7～10 日，由中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)主辦的中國(guó)材料大會(huì)2022—2023 在中國(guó)深圳隆重舉行。1.9 萬(wàn)余名材料科技工作者、1500 余位杰青和長(zhǎng)江學(xué)者、50 余位兩院院士出席了本次大會(huì)。本屆大會(huì)是中國(guó)材料界深入學(xué)習(xí)貫徹黨的二十大會(huì)議精神，全面推進(jìn)高水平科技自立自強(qiáng)的大背景下舉辦的一次跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的學(xué)術(shù)交流大會(huì)，是中國(guó)新材料界學(xué)術(shù)水平最高、涉及領(lǐng)域最廣、前沿動(dòng)態(tài)最新的超萬(wàn)人國(guó)家級(jí)品牌大會(huì)。

本屆大會(huì)在重大基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、前沿?zé)狳c(diǎn)，尤其是關(guān)鍵“卡脖子”材料領(lǐng)域，設(shè)立了77個(gè)分論壇，涵蓋能源材料、環(huán)境材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、功能材料、材料設(shè)計(jì)制備與評(píng)價(jià)5 大類主題及相關(guān)交叉學(xué)科；同時(shí)開(kāi)設(shè)了特色論壇和展覽，包括6 個(gè)前沿?zé)狳c(diǎn)青年論壇、3 個(gè)大灣區(qū)特色新材料論壇、1 個(gè)材料教育論壇、1 個(gè)材料期刊論壇、1 個(gè)2023 年廣東省新材料創(chuàng)新發(fā)展論壇、1個(gè)國(guó)際新材料科研儀器及設(shè)備展、1 個(gè)全國(guó)新材料人才招聘會(huì)等活動(dòng)。

大會(huì)開(kāi)幕式由中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)魏炳波主持，理事長(zhǎng)李元元，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)黨組成員高瑞平教授，深圳市委副書(shū)記、市人民政府市長(zhǎng)覃偉中，廣東省委常委、副省長(zhǎng)王曦院士分別致辭。

李元元在致辭中指出，當(dāng)前，世界之變、時(shí)代之變、歷史之變的新特征正在科技領(lǐng)域突出顯現(xiàn)，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速推進(jìn)，前沿技術(shù)不斷取得重大進(jìn)展，以中美科技博弈加劇為標(biāo)志，科技競(jìng)爭(zhēng)與國(guó)家安全出現(xiàn)了史無(wú)前例的高度融合，美國(guó)率領(lǐng)盟友在關(guān)鍵材料、數(shù)字基礎(chǔ)、科技人才、技術(shù)規(guī)則及標(biāo)準(zhǔn)制定等方面系統(tǒng)建立了結(jié)構(gòu)性優(yōu)勢(shì)，全球科技創(chuàng)新出現(xiàn)分立化、多元化的新趨勢(shì)。由于新材料的先導(dǎo)性突破不斷引發(fā)高新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，因此，新材料已成為各國(guó)搶占科技制高點(diǎn)的重點(diǎn)關(guān)注與發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域。中國(guó)的材料界要抓住當(dāng)前發(fā)展的重大歷史機(jī)遇，認(rèn)真貫徹執(zhí)行高水平科技自立自強(qiáng)戰(zhàn)略，系統(tǒng)化整體國(guó)家優(yōu)勢(shì)力量，搶占科技制高點(diǎn)，堅(jiān)決打贏關(guān)鍵材料領(lǐng)域的科技攻堅(jiān)戰(zhàn)，確保中國(guó)在這場(chǎng)科技競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

魏炳波在大會(huì)上專門介紹了中歐材料研究學(xué)會(huì)開(kāi)展全面性合作的最新進(jìn)展，歐洲材料研究學(xué)會(huì)由28 個(gè)成員國(guó)構(gòu)成，加強(qiáng)與歐洲材料學(xué)會(huì)的合作是中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)對(duì)外合作與交流的主要任務(wù)，雙方在人員往來(lái)、學(xué)術(shù)交流、科技合作、人才培養(yǎng)和學(xué)術(shù)會(huì)議方面將通過(guò)簽署合作協(xié)議的方式全面推進(jìn)。

中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)兼法人謝建新院士主持了中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)二級(jí)分會(huì)授牌儀式，向43 個(gè)材料前沿和“卡脖子”的二級(jí)分會(huì)進(jìn)行了授牌。中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)周科朝主持了“中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)儀式，共頒發(fā)2022 年科技獎(jiǎng)23 項(xiàng)、2023年科技獎(jiǎng)38 項(xiàng)，2023 年“博士生創(chuàng)新獎(jiǎng)”9 名。

本次大會(huì)邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所董紹明院士、歐洲材料研究學(xué)會(huì)主席Joan Ramon Morante 教授、香港中文大學(xué)唐本忠院士等50 余位院士、1500 余位杰青和長(zhǎng)江學(xué)者做了精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告。（本刊記者 良辰）

清華大學(xué)課題組利用針織技術(shù)增材制造液晶彈性體驅(qū)動(dòng)器

目前關(guān)于液晶彈性體（LCE）的增材制造方法通常引入化學(xué)交聯(lián)來(lái)固定LCE 網(wǎng)絡(luò)，一旦成型難以二次加工和回收利用。如何制備具有特定三維形變能力且可完全回收的LCE驅(qū)動(dòng)器仍具挑戰(zhàn)。為此，清華大學(xué)化學(xué)系楊忠強(qiáng)副教授課題組首次提出了基于針織技術(shù)增材制造LCE驅(qū)動(dòng)器的策略。

課題組首先利用熔融紡絲技術(shù)連續(xù)制備了沿纖維長(zhǎng)軸取向的LCE 纖維，隨后通過(guò)商用針織機(jī)加工成含有不同針織組織的LCE 織物。由于針織結(jié)構(gòu)由單根連續(xù)纖維通過(guò)物理纏結(jié)組成，LCE 驅(qū)動(dòng)器可以被拆解，并重新針織成其他結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)反復(fù)加工和回收利用。

在形成針織環(huán)后，LCE 纖維發(fā)生三維形變，使針織環(huán)結(jié)構(gòu)中存在內(nèi)部扭矩。這兩種針織環(huán)可以進(jìn)一步組合為具有不同結(jié)構(gòu)的針織組織，并調(diào)控織物結(jié)構(gòu)中的扭矩。將不同針織組織沿著預(yù)設(shè)路徑進(jìn)行組合，則可賦予LCE 驅(qū)動(dòng)器豐富的幾何結(jié)構(gòu)和形變能力。通過(guò)其他針織技法及織物加工技術(shù)，還可對(duì)針織結(jié)構(gòu)LCE 驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)控。相較于其他LCE取向成型技術(shù)，針織技術(shù)有著成熟的工業(yè)應(yīng)用歷史。因此，如能進(jìn)一步匹配工業(yè)針織技術(shù)的相關(guān)參數(shù)和需求，有望批量制備具有特定幾何形狀和可控形變能力的LCE 驅(qū)動(dòng)器。

近日，相關(guān)成果以Additivemanufacturing ofliquidcrystalelastomer actuatorsbasedonknitting technology為題發(fā)表于AdvancedMaterials。下圖為針織結(jié)構(gòu)LCE 驅(qū)動(dòng)器的制備、拆解和再針織過(guò)程。（本刊記者 良辰）

西工大團(tuán)隊(duì)提出低維量子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新機(jī)制

2023 年7 月13 日，西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院安欽偉副教授課題組在NatureMaterials上在線發(fā)表題為Direct growthofsingle-chiralangletungstendisulfide nanotubesusinggold nanoparticlecatalysts的研究論文。此項(xiàng)研究在國(guó)際上首次提出了一種基于金納米顆粒催化的過(guò)渡金屬硫族化合物納米管生長(zhǎng)新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了單手性角WS2和WSe2納米管的一步生長(zhǎng)，并成功揭示了納米管手性特性與其結(jié)構(gòu)弛豫、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，為過(guò)渡金屬硫族化合物納米管的結(jié)構(gòu)調(diào)控和物性研究提供了新的思路。

金納米顆粒的引入是實(shí)現(xiàn)一步生長(zhǎng)的關(guān)鍵。金納米顆粒作為一維半導(dǎo)體納米線和碳納米管制備中的常用催化劑，被大量應(yīng)用和推廣。但是金納米顆粒對(duì)WS2和WSe2等過(guò)渡金屬硫族化合物納米管的生長(zhǎng)是否有效，從未被提及。安欽偉團(tuán)隊(duì)首次嘗試將金納米顆粒引入過(guò)渡金屬硫族化合物的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)中，通過(guò)反應(yīng)參數(shù)不斷調(diào)試和探索，實(shí)現(xiàn)了WS2和WSe2納米管一步生長(zhǎng)。進(jìn)一步生長(zhǎng)機(jī)制和動(dòng)力學(xué)研究揭示了金納米顆粒在過(guò)渡金屬硫族化合物納米管早期成核和生長(zhǎng)過(guò)程中的獨(dú)特作用。

上圖為以金納米顆粒催化輔助的硫化鎢納米管生長(zhǎng)示意圖。

（本刊記者 良辰）

北理工先進(jìn)材料力學(xué)團(tuán)隊(duì)在單層壓電材料研究中取得重要進(jìn)展

近日，北京理工大學(xué)宇航學(xué)院洪家旺教授、王學(xué)云副教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了單原子層厚度的二維范德瓦爾斯CuInP2S6鐵電材料面外強(qiáng)壓電性效應(yīng)及增強(qiáng)的電流自整流特性，相關(guān)成果以Strongpiezoelectricityandimprovedrectifier propertiesinmono-and multilayeredCuInP2S6為題，發(fā)表于Advanced FunctionalMaterials。

二維壓電材料在柔性自供能電子開(kāi)關(guān)、電子皮膚等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。尤其是近年來(lái)在h-BN、C3N4和過(guò)渡金屬二硫族化合物（2H-MX2，M=W，Mo；X=S，Se，Te）等二維單層材料中發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)，在領(lǐng)域內(nèi)引起了廣泛關(guān)注。然而，大部分單層壓電材料中的壓電效應(yīng)僅限于面內(nèi)方向，面外方向壓電效應(yīng)非常微弱且電流整流比較差，限制了二維薄層材料在垂直結(jié)構(gòu)器件中的實(shí)際應(yīng)用。因此，探索在面外方向上具有強(qiáng)壓電效應(yīng)和整流性質(zhì)的單層和薄層二維材料是該領(lǐng)域當(dāng)前的研究前沿。

本研究在范德瓦爾斯鐵電體CuInP2S6體系前期研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步報(bào)道了首次成功剝離制備出單原子層厚度的CuInP2S6鐵電材料，并發(fā)現(xiàn)其在面外方向上的強(qiáng)壓電性遠(yuǎn)高于現(xiàn)有單層壓電材料。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)納米探針施加應(yīng)變的同時(shí)，合理引入應(yīng)變梯度產(chǎn)生撓曲電場(chǎng)調(diào)控單層和多層二維材料的隧穿勢(shì)壘高度和隧穿厚度，有效提升單層和多層CuInP2S6材料的電流整流性質(zhì)。這些研究表明，單層和多層CuInP2S6材料在垂直陣列器件結(jié)構(gòu)的傳感、類腦計(jì)算等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

左圖為使用1 V 的驅(qū)動(dòng)電壓和2.8 N/m 剛度的懸臂測(cè)量得到的形貌和PFM 振幅圖像。

（本刊記者 良辰）

沈陽(yáng)自動(dòng)化所在復(fù)雜工業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)建模方面獲進(jìn)展

針對(duì)冶金等復(fù)雜工業(yè)建模過(guò)程中存在數(shù)據(jù)不足和算法冷啟動(dòng)的問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所數(shù)字工廠研究室提出了一種基于動(dòng)態(tài)遷移學(xué)習(xí)的、在有限數(shù)據(jù)量下的工業(yè)過(guò)程時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法。該方法以提高多步時(shí)序預(yù)測(cè)精度、降低計(jì)算成本為目標(biāo)，建立了復(fù)雜工業(yè)場(chǎng)景下的預(yù)測(cè)模型，提高了工業(yè)時(shí)序數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性、高效性。相關(guān)研究成果發(fā)表在IEEE TransactionsonIndustrial Informatics上。

工業(yè)時(shí)間序列作為一種響應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程信息的數(shù)據(jù)，可以對(duì)其進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，從而對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)控。由于工作條件復(fù)雜、數(shù)據(jù)采集環(huán)境變化和設(shè)備運(yùn)行時(shí)間短，現(xiàn)有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)時(shí)間序列預(yù)測(cè)算法的精度受到較大限制。

為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)提出了基于動(dòng)態(tài)遷移學(xué)習(xí)的工業(yè)過(guò)程時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法。該方法通過(guò)有效地利用類似設(shè)備或工況的歷史數(shù)據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型?？蒲腥藛T將歷史數(shù)據(jù)分成多批，并根據(jù)每批歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前時(shí)刻有限目標(biāo)數(shù)據(jù)的分布距離，建立具有動(dòng)態(tài)最大平均差損失的多源遷移學(xué)習(xí)框架。該框架結(jié)合多任務(wù)學(xué)習(xí)方法，建立了工業(yè)過(guò)程在線學(xué)習(xí)的多步預(yù)測(cè)模型?？蒲腥藛T在太陽(yáng)能發(fā)電預(yù)測(cè)和加熱爐溫度預(yù)測(cè)兩個(gè)數(shù)據(jù)集上的試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。下圖為工業(yè)時(shí)間序列預(yù)測(cè)框架。

（本刊記者 良辰）

西安交大連續(xù)纖維復(fù)合材料4D 打印取得新進(jìn)展

近日，西安交通大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)利用液晶彈性體的可逆熱致伸縮變形能力，結(jié)合連續(xù)纖維材料的優(yōu)異力學(xué)性能，提出一種基于連續(xù)纖維增強(qiáng)液晶彈性體的直寫(xiě)4D 打印方法。液晶彈性體復(fù)合材料內(nèi)部嵌入的連續(xù)纖維起到了顯著增強(qiáng)力學(xué)性能及實(shí)現(xiàn)彎曲變形效果的作用。該打印方法能夠通過(guò)調(diào)控纖維在復(fù)合材料絲材內(nèi)部的偏置位置實(shí)現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)可控的承載特性及變形形態(tài)。打印的液晶復(fù)合材料可以承受高達(dá)其自身重量2805倍的載荷，并在150 ℃條件下實(shí)現(xiàn)0.33 mm-1的彎曲曲率。利用這一工藝制備了具有承載能力及變形能力的復(fù)合材料桁架結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)4D 打印結(jié)構(gòu)力學(xué)承載性能差的難題。

相關(guān)研究成果以Programmablespatial deformationbycontrollableoff-centerfreestanding4D printingofcontinuousfiber reinforcedliquidcrystal elastomercomposites為題發(fā)表在Nature Communications上。

下圖為連續(xù)纖維增強(qiáng)液晶彈性體復(fù)合材料4D打印。（本刊記者 逸飛）

合肥物質(zhì)院高結(jié)晶石墨烯宏觀體研究獲進(jìn)展

近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員王振洋團(tuán)隊(duì)在高結(jié)晶石墨烯宏觀體的共價(jià)生長(zhǎng)及其電學(xué)行為調(diào)制方面取得系列進(jìn)展。

石墨烯是具有優(yōu)異力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能的二維碳材料。石墨烯的高效制備與宏觀組裝對(duì)其規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。目前，石墨烯宏觀體的常規(guī)制備方法如液相自組裝、3D 打印和催化模板法等，僅能實(shí)現(xiàn)石墨烯片層間的非共價(jià)弱相互作用連接，導(dǎo)致石墨烯晶體結(jié)構(gòu)的不連續(xù)，成為限制石墨烯宏觀體電學(xué)性質(zhì)的主要因素。

鑒于此，研究開(kāi)發(fā)了激光輔助的layer-by-layer共價(jià)生長(zhǎng)方法來(lái)制備高結(jié)晶石墨烯宏觀體。分子動(dòng)力學(xué)模擬從理論上揭示了它的共價(jià)生長(zhǎng)機(jī)制。共價(jià)生長(zhǎng)法使得材料具有連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu)，且與非共價(jià)組裝相比，其跨層電導(dǎo)率實(shí)現(xiàn)了100 倍的提升。該材料有助于解決石墨烯規(guī)?；瘧?yīng)用面臨的層狀堆垛、晶體質(zhì)量調(diào)控、離子輸運(yùn)通道、體積效應(yīng)等問(wèn)題，為石墨烯的儲(chǔ)能電極應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced FunctionalMaterials上。

此外，為了解決石墨烯電極中低自由電子濃度導(dǎo)致的電導(dǎo)率不理想的問(wèn)題，研究將富含自由電子的銅納米粒子引入到材料體系，在Cu 與石墨烯界面形成了穩(wěn)定的Cu—C 鍵，從而通過(guò)電子注入實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料超高的導(dǎo)電性能，電導(dǎo)率達(dá)到與純金屬接近的0.37×107S/m，是純石墨烯的3000 倍。研究進(jìn)一步利用X 射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）光譜，結(jié)合密度函數(shù)理論（DFT）模擬揭示了界面結(jié)構(gòu)對(duì)電導(dǎo)率的影響，這對(duì)石墨烯的電導(dǎo)率調(diào)制以滿足不同應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在Chemical EngineeringJournal上。

（本刊記者 良辰）