来源:科技日报
新材料篇
美国
超导材料和电池研发获突破;发现新型二维半导体材料;首次3D打印出受热收缩的超材料。
何屹(本报驻美国记者)在超导方面,美国休斯顿大学科学家利用界面组装技术,诱导非超导材料钙铁砷复合物界面表现出超导性。
在半导体材料方面,犹他大学工程师新发现一种新型二维半导体材料一氧化锡(SnO),可用于制造晶体管;美韩科学家将液体纳米晶体“墨水”按顺序放置,或可用3D打印技术制造出晶体管;美国科学家还设计出“量子超材料”,以光子形式释放能量、传递信息。
在新型电池方面,斯坦福大学研究团队利用表面“亲锂化”处理的碳质主体材料,成功制备出一种复合金属锂电极,可大大提高锂电池性能。佐治亚理工学院开发出能同时捕获太阳能和风能的新布料,有助于开发出能给手机和导航系统等移动设备充电的服装。
在聚合物方面,中美科学家将氮化硼纳米片添加到一种塑料聚合物原材料上,研制出一种即使破碎多次也能自动恢复所有功能的新型电子材料。
此外,美国多家机构合作,首次3D打印出受热会收缩的全新超材料。麻省理工学院研制出一种实现化学储能的固体材料——透明的聚合物薄膜,可遇光吸热并按需放热。
德国
研制出多种节能环保材料,包括可减少感染和污染的纯天然绿色材料,高效有机太阳能电池等。
顾钢(本报驻德国记者)拜罗伊特大学团队将橙皮中提取的苎烯氧化物与二氧化碳合成,获得了一种名为PLimC的聚碳酸酯材料。这种纯天然绿色材料可用于医疗和护理,减少感染风险;也可分解海水中有害成分,降低海洋中非可溶性塑料颗粒造成的污染。
亥姆霍兹柏林材料与能源中心设计合成了一种新型有机无机杂化的硅基光阳极,用于光解水产氧,基于该光阳极的器件性能稳定,这种制备方法可扩展到其他半导体材料。
埃朗根—纽伦堡大学研究人员开发出有机太阳能电池,其使用寿命长,光电转换率高,成本低,可替代目前传统的硅电池。
法国
高度重视新材料研发应用;发明新的石墨烯提纯方法;利用纳米材料开发柔性晶体管。
李宏策(本报驻法国记者)随着欧盟“石墨烯旗舰计划”不断推进,新的石墨烯制备方法不断涌现。10月,法国联合多国科学家开发出一种工业技术来提纯石墨烯,新方法让石墨烯更稳定,即使接触臭氧10分钟也“毫发无伤”,该成果是纳米电子学技术领域的一项重要进步。
在石墨烯应用方面,欧洲超级电容制造商Skeleton公司将石墨烯材料应用于超级电容技术并取得领先,其与法国飞鲸公司合作制造的LCA60T载重飞艇,可运输60吨的重型、大尺寸货物,成本大大低于载重直升机,且能耗极低。
在纳米材料领域,斯特拉斯堡大学、国家科学研究中心联合欧洲多国研究人员,合作开发一种柔性、非易失、由有机纳米材料组成的光学存储薄膜晶体管设备,成为可穿戴电子领域的又一重大突破。
在化工领域,绿色化学公司Carbios设计出新的一步法制造聚乳酸工艺,大大降低了制备成本,聚乳酸目前普遍用于3D打印材料。
俄罗斯
在耐寒材料领域独树一帜;研制出可永久保存信息的石英玻璃存储介质。
亓科伟(本报驻俄罗斯记者)针对俄大部分地区位于寒带的气候特点,俄科学家研制出一批低温条件下使用的新材料。如采用纳米材料制成的能抵御-70℃严寒的耐寒靴,具有极高耐磨性、热膨胀系数接近零的纳米陶瓷复合材料,以及可在-30℃进行道路维修的新型混合材料和微波加热沥青设备等。
在存储介质方面,俄未来研究基金会门捷列夫化工大学实验室正在研制一种新型石英玻璃材料存储介质,或可将信息存储数百万年。
日本
医用材料开发成果突出,如可防肠粘连的超薄“纳米创可贴”,以及可杀死癌细胞的纳米线圈。
陈超(本报驻日本记者)日本防卫医科大学的木下学副教授与早稻田大学的研究团队最近通过动物实验查明,一种超薄型“纳米创可贴”有防止腹部手术后肠粘连的效果。
日本产业技术综合研究所开发的在近红外线激光照射下高效发热的纳米线圈型新材料,可杀死65%的实验室培养癌细胞,有望在癌症治疗领域得到应用。
韩国
电池电极技术创新连连;人造肌肉研发取得进展。
邰举(本报驻韩国记者)韩国一个研究小组开发出一种带有DNA(脱氧核糖核酸)和富勒烯的纳米分子器件,在不同的酸碱度下能够收缩和舒张,可用于研制人造肌肉。
蔚山科学技术院开发二次电池阴极材料获得突破:用石墨—硅复合材料替代石墨电极,使电池容量提高了45%,充放电速度比现有电池快30%以上。
韩国科学技术研究院通过采用相同的材料制作电池正极和负极,成功研发出一种新型二次动力电池,同普通的锂离子电池相比,充电速度提升近百倍,容量增加50%。
先进制造篇美国
继续推进国家制造业创新网络计划,3D打印技术研发成果频现,纳米制造等先进制造工艺研发取得新突破。
年,美国政府继续推进在先进制造领域的重要战略—国家制造业创新网络计划(NNMI),继4月宣布成立该项目第八个创新中心—革命性纤维和纺织品制造创新研究所后,奥巴马于6月宣布成立NNMI项目第九个创新中心—智能制造创新研究所。9月,NNMI正式更名为“制造美国”,意味着美国制造业创新战略进入一个新阶段。
在技术研发方面,3D打印作为先进制造技术的代表,成为美研发重点。年,美国科学家开发出可使超强3D打印陶瓷耐摄氏度高温的新技术,研制出能打印有一定机械强度的人体组织的生物打印机。美国企业在3D技术产业化方面亦有所建树,美铝公司3D打印的飞机零部件进入市场,通用电气公司3D打印制造的涡轮机关键零件也通过了测试。
在先进制造工艺方面,美国科学家还取得了许多成就。他们研发出制作纳米线材和纳米激光器的新方法,借助一种简单的化学浸渍溶剂工艺,让材料“自我组合”成纳米晶体、板材和线材;开发出制造耐氢合金的新工艺,通过掺入铬、铌来强化锆合金的抗氢蚀能力。
英国