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纳米材料

2016-04-23

新材料产业 2016年8期
关键词:薄膜石墨纳米

澳大利亚新研究:新材料遇水变吸管

据报道,由澳大利亚国立大学研究人员发明的这种奇特材料由薄薄2层纳米纤维组成,上层纤维吸水,使材料在水滴周围卷起,下层纤维对水有强烈排斥作用,把水滴从管子的一端“驱赶”到另一端。把一滴水滴在一张类似纸的材料上,这种材料能迅速卷起,形成一根长15cm的细管子,把水滴从管子一端送到另一端。用这种材料还可以形成T型、叉状和弯曲管道。虽然目前的技术只能形成很短一根管子,但研究人员说,这一技术对于打造有实用价值的液体导管有重要意义。(新华网)

中澳科学团队合作 硅烯合作颠覆性突破

据报道,被寄予厚望的的下一代电子超导材料——硅烯终于取得突破性进展,困扰科学界多年的问题,被中科院、大连理工大学与澳大利亚超导和电子材料研究所的科研团队合作解决了。

大家熟悉的超导材料石墨烯是碳的单原子层结构,而硅烯正是硅的单原子层结构构成的二维材料。石墨烯是已发现的最快的导电体,但是,石墨烯没有带隙(电子携带电流之前必须跃过的能量跨栏),无法在导电性和非导电性之间切换,使它无法应用于超导晶体管等关键电子器件上。而同样具有电子亲和力的硅烯因为原子层波纹脊的存在具备带隙,是制作超导晶体管的完美材料。

遗憾的是硅晶体会非常牢固的附着在金属基底上,而且硅烯非常薄,之前没有任何材料能够将它从基板上剥离下来,作为独立的材料制备电子元器件使用。而这次中澳科研团队在扫描隧道显微镜的帮助下,利用氧分子作为“剪刀”,成功的将硅烯由金属基底剥离。

扫描隧道显微镜创建一个超高真空环境,这个环境的真空度可以达到国际空间站真空室真空度的100倍,在如此高的真空度下将把氧分子注入,氧分子会成为一条高速直线前进的氧气分子流,使得科研人员可以精确地操作“氧气剪刀”剥离硅烯。

这项研究成果是中国的骄傲,它成功解决了硅烯的制备难题,为整个科学界带来颠覆性的突破,毫无疑问会为未来硅烯材料纳米级电子元器件的设计与应用带来巨大影响。(热点网)

美化学家成功合成可治疗肝癌的树突状纳米微粒

据报道,德克萨斯大学西南医学院的化学家成功合成了一种树突状的纳米微粒。这种特殊的纳米微粒解决了科学家们一直致力于突破的难题──能够在不会伤害到肝脏及其周围组织的情况下,将抑制肿瘤生成的药物传送到受癌症感染的肝脏。这个医疗研究的重大发现,将为肝癌病患带来一道希望的曙光。

全球的肝癌死亡人数是所有癌症中的第2位,可见这是个重大的健康问题之一。根据美国疾病控制与预防中心统计,在美国平均每年约有20 000名男性和8 000名女性得肝癌,而且5年内的存活率只有17%。在中国台湾地区,得到肝癌的人数也是所有癌症中的第2位,每年约有8 000人死于肝癌。近数十年以来,美国人得到肝癌的比率缓慢上升,其中亚裔、西班牙裔和非裔美国人的比率尤其高。因此肝癌防治是目前重要的医疗课题之一。

为了解决肝癌晚期的治疗中的用药问题,UTSW的科学家合成超过1 500种不同类型的纳米微粒,最后发现铅化合物可以作用在肝癌细胞,并且人工合成了具有精确的分子结构、高度的几何对称性、能够掌握的分子量和分子为纳米尺寸等特点的树突状高分子。

研究者介绍,利用人工合成来制造这种树突状高分子,能够自行筛选出不同的官能基组合、物理性质和分子大小,使得树突状高分子可以在低毒性的情况下传递到晚期肝癌肿瘤。这个医疗研究的重大发现,将为肝癌病患带来一道希望的曙光。(Technews科技新报)

院士专家建议加强低维材料研究与应用

日前,江明、颜德岳等7位院士与60多名来自国内外高校、科研院所以及企业高层的专家学者以“低维材料体系基本科学问题和应用探讨”为题,在沪开展深入研讨与交流,并建议加强低维材料的研究与应用。

从基于纳米纤维膜的水净化技术到用于液晶显示的光学补偿薄膜,从可穿戴的纤维状能源器件到面向智能服装的低维功能材料……这些高精尖材料背后,都有同一个关键词:低维材料。

美国工程院院士、东华大学先进低维材料中心主任兼首席科学家程正迪介绍说,在实体空间中,材料总是表现出长、宽、高3个维度,因此人们日常所见的材料一般都是拥有相当大维度的条、面、块。然而,当这些材料逐渐地变薄、变细、变小,在长、宽、高等某些维度或全部维度上的尺寸足够小时,就会成为“低维材料”。例如零维材料(量子点、原子簇等)、一维材料(高性能纤维、纳米线等)、二维材料(功能膜材料等)。

事实上,当材料在某一维度的尺寸足够小时,比如达到一个分子乃至一个原子的尺度范围时,就会展现出不同于日常材料的特性,在力学、光学、磁学等领域具备神奇性能,变身为传说中的“智能材料”。

与会专家学者表示,低维材料体系研究和应用亟待各方密切合作,努力面向国家重大需求寻求突破,为科技创新作贡献。(中国科学报)

瑞士科学家开发可遥控纳米机器人 可用于多种疾病治疗

据报道,瑞士洛桑联邦理工学院的科学家们找到了一种开发仿生机器人的简单方法,并且为这种机器人装备了许多先进技术。他们还构建了一个测试机器人设计的平台,用以研究机器人不同的运动模式。这项研究也为了解人体内细菌如何运动以及如何适应环境变化提供了深入见解。

过去几年中,全世界的科学家们都在研究如何使用微缩机器人更好地进行多种疾病治疗。这种机器人应当能够进入人体,将药物投递到特定位置或者进行精准操作,比如清除动脉血栓。科学家们希望借助这种机器人替代具有侵入性的复杂手术,使得疾病治疗能够更加优化。

来自瑞士洛桑联邦理工学院的科学家们找到了一种开发仿生机器人的简单方法,并且为这种机器人装备了许多先进技术。他们还构建了一个测试机器人设计的平台,用以研究机器人不同的运动模式。

研究人员还构建了一个整合操作平台可以利用电磁场远程遥控机器人的运动,还可以通过加热的方法改变机器人形状。与傳统的机器人不同,这种新研发的微缩机器人更加柔软灵活且无需马达。它们是由生物相容性水凝胶和磁力纳米颗粒所组成,这些纳米颗粒不仅塑造了机器人的形状,还能够保证其在电磁场作用下的灵活运动。

目前这种机器人还处于开发阶段,在未来的研究中还有许多因素需要考虑进来。研究人员希望确保这种机器人不会对病人造成任何副作用。(生物谷)

国家石墨烯材料产业技术创新战略联盟在成都挂牌成立

据报道,为推动四川乃至全国石墨烯行业抱团发展、协同创新,7月30日,国家石墨烯材料产业技术创新战略联盟(以下简称“联盟”)在成都挂牌成立,落户天府新区。

该联盟由四川聚能仁和新材料有限公司牵头,四川大学、中国工程物理研究院成都科学技术发展中心、青岛蓝鲸新材料产业园发展有限公司等21家单位共同发起成立。截至目前,联盟已有科研院所、大专院校、企业集团等成员单位29家。

联盟成立的目的在于打通石墨烯材料上下游产业链,整合科研力量加快突破石墨烯材料产业发展中的核心关键技术。联盟秘书长乔明伟表示,“国字号”联盟落户四川,是因为四川拥有丰富的石墨资源,以及石墨烯材料研发和生产上的领先优势。四川申请并公开的石墨烯等先进碳材料发明专利数居西南地区第一位。

联盟将致力于推动石墨烯材料的研发、生产、应用。在研发环节,整合国内研发力量进行技术攻关,面向产业链需求进行针对性技术开发;在生产环节,为石墨烯生产设备制定技术标准,在保障知识产权的前提下将石墨烯生产设备提供给联盟内企业,以降低生产成本;联盟还将积极参与技术应用推广,将新兴技术加速推向市场。(四川日报)

行业报告认为中国石墨烯产业综合实力世界领先

据报道,在江苏常州发布的《新华(常州)全球石墨烯指数报告》(以下简称“《报告》”)显示,2015年,中国已超越美国、韩国,在全球石墨烯产业综合发展实力榜上居首。

该报告从竞争潜力、竞争行为和竞争绩效3个维度对各国石墨烯产业发展实力做出测评。结果显示,2015年,全球石墨烯产业综合发展水平得分前3名依次为中国(100)、美国(71.22)和韩国(53.46)。

数据显示,目前中国在石墨烯论文发表数量、石墨烯专利申请数量等方面,处于绝对领先位置。2011-2015年,中国科研人员出版的石墨烯相关文章占全世界的41.65%,位列第2的美国仅占18.86%。但从论文的引用量来看,英国和新加坡明显领先。

《报告》由新华社中国经济信息社、常州市武进区人民政府、常州西太湖科技产业园管委会每年面向全球发布。该指数系统分析世界主要国家石墨烯领域的研发水平及产业化布局动态。2015年首次发布便得到业界普遍认可,有望成为评价世界石墨烯产业发展动态的重要指标。(新华社)

北京市科委启动石墨烯科技创新专项

为进一步强化全国科技创新中心地位,发挥创新资源优势,推进北京市石墨烯技术创新发展和示范引领,北京市科学技术委员会(以下简称“北京市科委”)组织石墨烯领域专家编制了《北京市石墨烯科技创新专项(2016年-2025年)》,提出了北京石墨烯材料制备、应用技术及产业发展方向和目标,在石墨烯创新平台建设、石墨烯薄膜、粉体规模化绿色化制备及石墨烯材料应用技术、装备与检测等方面布局重点工作任务。

近期,北京市科委组织召开“北京市石墨烯科技创新专项专家委员会成立大会”,宣布正式启动《北京市石墨烯科技创新专项(2016年-2025年)》,成立北京市石墨烯科技创新专项专家委员会,北京大学刘忠范院士、中国科学院化学所刘云圻院士、清华大学魏飞教授等19位专家参会。

北京市科委副主任张继红主持会议,介绍了石墨烯科技创新专项咨询专家委员会筹建情况,专家委员会由北京大学刘忠范院士等22名专家组成,分为薄膜与器件组、粉体与应用组、特种复合材料组、装备与检测组等4个专业组,并由各分组专家组长等形成总体组专家。

北京市科委主任闫傲霜宣布石墨烯科技创新专项咨询专家委员会成立,并授予专家聘书;与会专家讨论了《北京市石墨烯科技创新专项(2016年-2025年)》实施方案并提出相关建议。

闫傲霜主任指出,石墨烯是北京未来科技领域最重要的战略布局之一,北京有责任、有条件、有基础组织推动石墨烯相关工作尽快开展,为国家下一步产业布局做出贡献;北京将同步推进石墨烯基础研究、应用基础研究、标准、工艺、装备和应用,打造国际一流的石墨烯协同创新平台;加大产学研用合作力度,力争在石墨烯材料制备及应用等领域取得重大突破,抢占全球石墨烯科技制高点。(北京市科委)

国内首条石墨烯薄膜连续生产线建成

据报道,7月20日,江苏常州瑞丰特科技有限公司低温等离子体辅助卷对卷石墨烯薄膜连续生产线建成,这是国内首条卷对卷石墨烯薄膜连续生产线,将大大提高石墨烯薄膜的生产效率,降低能耗损失。

常州瑞丰特科技有限公司是常州市“龙城英才”计划重点引进的项目,以西安交通大学刘红忠博士研发团队为技术支撑,主要从事石墨烯薄膜制造设备、石墨烯薄膜及石墨烯薄膜下游应用创新产品的研发、生产和销售。

此次新建成的石墨烯薄膜连续生产线,在石墨烯薄膜制备工艺及装备上突出低能耗和高效率,采用等离子辅助CVD方式生产石墨烯薄膜,将石墨烯薄膜的制造温度降低到600℃以内,采用卷对卷的制造方式实现石墨烯薄膜的连续沉积制造,提高石墨烯薄膜的生产效率,降低能耗损失。

刘红忠说:“低温等离子体辅助卷对卷石墨烯薄膜连续制造方法,将日本碳材料旗舰科学家Sumio Iijima教授提出但未能实现的低温制造理想,在公司开发的设备上得到了实现。”

刘红忠说,常州瑞丰特科技有限公司作为石墨烯浪潮中的一个“新兵”,在下游应用领域,尤其在米级以上幅长石墨烯薄膜应用方面,已将石墨烯薄膜卷对卷連续制造技术,成功应用于宏量石墨烯薄膜在精密光栅位移传感器、石墨烯电缆导体和石墨烯电热驱动(仿生)器件等领域。(新华网)

京津冀3地联手打造唐山石墨烯产业集群

据报道,京津冀三地高校科研院所和企业将共同建设唐山石墨烯产业集群,到2017年,唐山石墨烯产业集群将实现产值20亿元,形成京津冀战略性新兴产业高地。

据唐山市政府有关负责人介绍,唐山是我国较早开展石墨烯研发和产业化的地区,唐山高新区初步形成了14家石墨烯相关企业的石墨烯产业群。目前,唐山高新区拥有省级院士工作站、省级石墨烯材料工程技术研究中心、省级石墨烯家众创空间等研发机构和转化机构,并与中国航天科技集团、北京有色金属研究总院、北京交通大学等单位建立了合作关系。

据中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长助理路宜介绍,中国石墨烯产业技术创新战略联盟将与清华大学、中国科学院国家纳米科学中心以及天津大学等理事科研机构开展战略合作,依托北京石墨烯技术创新平台,天津、河北石墨烯应用工程平台,联手打造京津冀石墨烯产业基地,实现以唐山高新区产业园为核心、京津冀3地石墨烯产业分工协作、区域联动的产业格局。

据了解,唐山高新区石墨烯科技产业园将重点布局石墨烯研发、孵化、检测认证、技术咨询、培训交流等公共服务平台,吸引全球石墨烯研发机构、原材料生产企业,应用材料及元器件企业入驻,按照“一园多区”的发展理念建成集技术研发、孵化中试、检测培训、产品生产、应用示范以及商务和生活配套6大功能于一体的石墨烯产业园。在此基础上在唐山逐步建设石墨烯石油及海洋化工、石墨烯冶金矿山装备、石墨烯生物医药、石墨烯煤化工产品、石墨烯国防航天技术等5个石墨烯应用示范基地。(新华网)

摩擦纳米发电机研究取得重要进展

据报道,北京纳米能源与系统研究所研究人员研发了一种基于摩擦纳米发电机和电磁发电机的复合系统,对蓝色的海洋能源进行收集。该研究提出,为摩擦纳米发电机在蓝色能源领域的应用提出了切实可行的方案,做到了传统技术无法实现的功能,也将是对百年来发电技术的颠覆。

由中国科学院北京纳米能源与系统研究所首席科学家、佐治亚理工学院董事教授王中林于2012年提出的摩擦纳米发电机,在一个较宽的频率范围内,输出电流与机械能频率成正比,而输出电压保持相对稳定,对于频率低于5Hz海浪波动,摩擦纳米发电机的输出效率远高于电磁发电机,非常适用于收集蓝色能源。

在王中林指导下,由訾云龙、郭恒宇和文震等组成的团队,研发了一种基于摩擦纳米发电機和电磁发电机的复合系统,对蓝色能源进行收集,并于近日发表于《先进能源材料》和《美国化学学会·纳米》期刊。首先,该团队利用磁铁之间的吸引力作为非接触牵引力,将摩擦纳米发电机封装防水,同时磁铁之间嵌入铜线圈,构成简易的电磁发电机,该复合系统可以收集海洋的波浪和洋流等运动能量,并可通过电路控制使其输出,使其阻抗匹配,后续,该团队基于相同原理,设计了一种同心筒状器件结构,不仅可以在水下工作,且可同时收集海洋波浪振动和洋流流动的能量。值得注意的是,因为摩擦纳米发电机在低频条件下可以稳定工作,故该器件可以在任意时刻收集蓝色能源,当海洋运动频率加快时,电磁发电机除了提供非接触牵引力外,自身也可以输出电能,从而使该器件可以在一个非常宽的频率范围内持续工作,收集任何一种频率的蓝色能源。

该研究提出,为摩擦纳米发电机在蓝色能源领域的应用提出了切实可行的方案,做到了传统技术无法实现的功能,也将是对百年来发电技术的颠覆。(北京纳米能源与系统研究所)

长三角(海盐)纳米镀膜技术与智能装备研究院项目进展顺利

据报道,自长三角(海盐)纳米镀膜技术与智能装备研究院签约以来,该项目进展顺利。据了解,纳米研究院为澉浦引进的重要产学研项目,研究院将围绕当前海盐县紧固件产业的转型升级提供新材料、智能装备及人才的支撑,通过对紧固件制造中新材料、新装备、新工艺的研发,有效提升海盐紧固件产品附加值,满足国内外高端产品的需求,解决传统紧固件生产中的高污染、重金属超标等问题。(嘉兴日报)

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