中国行业发展报告

【摘要】　　12月18日，北京大学新材料学院官方网站讯，北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授团队近期在电催化尿素合成反应的研究中取得显著进展。他们创新性地将数学的图论与结构化学相结合，提出了一种基于图论的结构化学研究方法。该方法通过将材料中的原子视为图论的点，原子间的化学键视为图论的边，解决了晶体学同构判断的难题，并建立了包含65万晶体结构的大数据系统。进一步结合AI技术，团队发展了材料基因组学和AI for Science的研究，成功应用于低维材料的发现和新型固态电解质的设计。在电化学催化反应研究中，潘锋教授团队将图论结构电化学方法应用于尿素电催化合成反应，通过AI机器学习方法预测反应网络中间体的稳定性和形成能，显著降低了密度泛函理论的计算成本。该方法在尿素电催化合成反应中得到了验证，并显示出在处理复杂反应网络时的有效性。整个反应网络包含901个反应物种，利用该框架，只需计算其中的40%就可实现对反应网络能量学的评估并得到过电势。这一研究为高通量设计新型催化剂提供了一条新途径，并在最小程度依赖精确量子化学计算的前提下，促进了过电位的快速估算。

【关键词】电催化，尿素合成，图论

【摘要】　　12月4日，科技日报讯，中国科学技术大学与中南大学湘雅三医院的联合研究团队，利用等离子体浸没离子注入技术，成功制备了含有钴元素的钛基骨植入物。这种新型植入物在无需外源性重组蛋白或抗生素的情况下，能有效降低感染并加速骨修复，为治疗骨骼疾病提供了新的可能性。研究显示，这类植入物能破坏细菌生物膜，降低金黄色葡萄球菌的粘附率超过80%，并促进免疫细胞转变为有助于组织愈合的表型。此外，钴元素的加入有助于调节骨免疫反应，引导干细胞向成骨方向分化。该研究为发展骨修复材料提供了强有力的实验证据，相关成果发表在《先进科学》杂志上。

【关键词】骨修复，钛基植入物，等离子体

【摘要】　　12月3日，陕西科技大学讯，陕西科技大学轻工学院张美云教授团队宋顺喜副教授在《Adv. Sci》等国际学术期刊上发表了关于玄武岩基先进功能材料的研究成果。这些研究围绕玄武岩纤维和玄武岩鳞片，探讨了纳米片的高效制备、先进纳米绝缘、高级声学吸收、先进防火阻燃和高效电磁屏蔽复合材料。团队通过化学辅助机械法首次制备了超高径厚比的玄武岩纳米片，并与芳纶纳米纤维组装成仿贻贝结构的复合纳米纸。这些材料在机械性能和绝缘性能方面表现出色，适用于现代小型化高功率电气设备。此外，团队还开发了具有仿珍珠母结构的复合芳纶纸，具有优异的机械性能、绝缘性能、耐久性、隔热性和显著的阻燃性。

【关键词】玄武岩，先进功能材料，研究成果

【摘要】　　11月29日，化工新材料讯，2024年11月，日本三得利集团宣布将在日本推出全球首款使用废弃食用油（生物对二甲苯）制成的PET瓶，此举旨在减少与传统石油基材料相比的二氧化碳排放。该集团计划推出约4500万瓶此类饮料瓶，并考虑扩大使用范围。PET树脂是PET瓶的原材料，由30%的单乙二醇（MEG）和70%的对苯二甲酸（TPA）组成。三得利集团已在其天然水品牌PET瓶中使用植物来源的MEG，现在又成功地以废弃食用油为原料，在商业规模上生产TPA。为实现这一目标，三得利集团与ENEOS和三菱化学等公司建立了全球供应链，以采购生物石脑油并生产PET瓶。三得利集团还计划到2030年全球所有PET瓶仅使用回收或生物基材料，并消除使用原油基材料。

【关键词】三得利，生物基，废弃食用油

【摘要】　　11月16日，化工新材料讯，近日，北京航空航天大学化学学院程群峰教授课题组和北京大学口腔医学院邓旭亮教授课题组在二维纳米复合材料连续化制备及骨再生应用研究领域取得重大进展。他们开发了一种新的可扩展策略，通过集成顺序桥接工艺和卷对卷辅助叶片涂层（RBC）工艺来制备高性能MXene薄膜。这种薄膜在近红外照射下具有良好的光热转换和成骨效率。所制备的MXene（S-SBM）薄膜具有高度排列和致密的特性，抗拉强度高（755 MPa）、韧性大（17.4 MJ m-3），以及优异的电磁干扰（EMI）屏蔽能力（78000 dB cm2 g-1），并且具有良好的环境稳定性、光热转换和骨再生性能。这项研究不仅为MXene在柔性EMI屏蔽材料和骨组织工程领域的实际应用提供了可能，而且为其他二维薄片的高性能和可扩展组装提供了新途径。

【关键词】北航，纳米复合薄膜，新材料

【摘要】　　11月17日，科技日报讯，据15日《自然·通讯》杂志报道，英国伯明翰大学科学家开发出一种新方法，能够创造出在量子层面具有复杂“无序”磁性的材料。这种基于钌框架的材料，满足了“Kitaev量子自旋液体态”的要求，向制造和控制具有独特新性质的量子材料迈出了重要一步。理论物理学家阿列克谢·基塔耶夫在2009年提出一个Kitaev模型，指出了关于量子自旋液体的一些基本原理。人们在冰箱或公告板上常见的条形磁铁就是铁磁体，其中的电子相互作用，每个电子都像一个小磁铁一样相互吸引和排斥，使它们全部指向同一方向，从而产生磁力。而量子自旋液体材料的磁性并非如此。它们并不像铁磁体那样具有有序的特性，而是无序的，其中的电子量子纠缠过程在磁性上相互连接。在这项新研究中，利用英国散裂中子源与缪子源实验室和英国钻石光源的专用仪器，研究团队能够证明，具有开放框架结构的新型钌基材料，可以调节钌金属离子之间的相互作用。在这些结构中产生的磁性相互作用比在其他情况下要弱，这为科学家提供了更大的空间来调节它们的精确行为。至关重要的是，这种材料具备的特性并不遵循经典物理学定律，这意味着科学家能创造出与常规铁磁体截然不同的磁性。团队表示，这项研究在理解如何设计新材料、探索物质量子态方面迈出了重要一步，向人们展示了一个尚未被充分探索的“材料大家族”，帮助科学家设计具有独特磁性的量子新材料。

【关键词】量子层面，无序，磁性材料

【摘要】　　10月28日，金融界讯，国家知识产权局信息显示，万敬新材料（上海）有限公司取得一项名为“一种汽车塑料压纹设备”的专利，授权公告号CN 221873175 U，申请日期为2024年3月。专利摘要显示，本实用新型涉及汽车塑料加工设备技术领域，且公开了一种汽车塑料压纹设备，包括有：框架；升降板，其设置于框架的内部且升降板的底端活动安装有压板本体，所述压板本体的两侧均开设有侧槽；限位机构，其设置于升降板的上方；夹持机构，其设置于升降板的下方。本实用新型通过设置第一刹车电机、圆盘、方框和圆块，通过启动第一刹车电机，可以使得转轴带动圆盘与圆块转动，从而能够使得两个方框带动两个活动板与两个方块相背运动，当方块从侧槽的抽出时，便解除了对压板本体的限位效果，工作人员便可以将压板本体拆下更换，最终实现了能够快速更换压板本体的效果，无需使用工具拆卸螺栓，不仅降低了工作人员的工作强度，还提升了工作效率。

【关键词】万敬新材料，汽车塑料，压纹设备

【摘要】　　10月20日，化工新材料讯，国家能源集团北京低碳清洁能源研究院与荷兰埃因霍芬理工大学等机构合作，开发了一种新型催化技术，实现了合成气直接转化为线性α-烯烃的重大突破。这一成果发表在《自然》期刊上。该技术使用原创的“纯相χ-碳化铁”催化剂，能够高效地将煤炭、天然气或生物质转化得到的合成气转化为线性α-烯烃，大幅提高碳效率并降低二氧化碳生成。这一技术填补了国际技术空白，为高端线性α-烯烃的一步法制备提供了新途径。线性α-烯烃是合成高级聚烯烃、润滑油、高级洗涤剂等高端化学品的关键原料，市场需求量大。新技术的开发对我国高端化工产业的发展具有重要意义。

【关键词】线性α-烯烃，合成技术，Nature

【摘要】　　10月9日，金融界讯，国家知识产权局信息显示，江西广源新材料有限公司申请一项名为“种基于功能改性剂的复合功能母料及其制备方法和在塑料板材中的应用”的专利，公开号CN 118745268 A，申请日期为2024年7月。专利摘要显示，本发明属于功能材料技术领域，提供了一种基于功能改性剂的复合功能母料及其制备方法和在塑料板材中的应用。本发明的复合功能母料包含特定质量份数的功能改性剂、增韧剂、偶联剂、分散剂、抗氧剂、稳定剂；功能改性剂包含微纳米级方解石粉、硅灰石短纤维和短切玻璃纤维。本发明以功能改性剂为增强材料，依托功能改性剂中的微纳米级方解石粉的颗粒增韧机制和硅灰石短纤维、短切玻璃纤维的拔出、脱粘、纤维搭桥的增韧机制，得到一种具备增强增韧效果的高性能复合功能母料，通用于各种树脂制作的塑料板材，在大幅度降低塑料板材成本的同时，可以使塑料板材的抗拉强度、抗冲强度、弯曲性能等力学性能得到明显提高。

【关键词】广源新材料，塑料板材，力学性能

【摘要】　　10月9日，西安交通大学讯，西安交通大学段玉岗教授团队在连续纤维增强形状记忆复合材料的4D打印领域取得重要进展。该团队提出了一种多尺度三维碳介质增强体结构，有效提高了复合材料的形状记忆变形响应速率和力学承载能力。他们开发的热固性形状记忆环氧树脂与碳纤维及石墨烯具有良好的相容性，实现了高填充浓度的三维碳介质增强热固性形状记忆复合材料的打印成型制造。该材料展现出优异的力学性能和快速响应形状重构能力，对于推动形状记忆复合材料在空间可展开天线锁紧结构、柔性太阳帆支撑结构、智能机器人轻量化驱动结构等领域的工程化应用具有重要意义。

【关键词】西交大，复合材料，4D打印

【摘要】　　10月8日，市场监管总局网站讯，中国首次批准了三项纳米级角度国家一级标准物质，包括二维铬纳米栅格、二维硅纳米栅格和一维硅纳米光栅。这些标准物质能够满足纳米制造产业在角度和长度校准上的需求，对新一代信息技术、新材料、生物制造、高端装备等领域的纳米制造至关重要。同济大学专家介绍，二维铬纳米栅格标准物质采用先进的光刻技术，具有高角度准确性，可用于集成电路微纳检测设备校准和光栅干涉法校准。这些标准物质的研制成功，有助于提升纳米测量精度和避免误差累积，对纳米制造产业的高质量发展提供了有力支持。

【关键词】纳米级角度，标准物质，首次建立

【摘要】　　9月24日，兰州化物所讯，中国科学院兰州化学物理研究所的研究团队在高熵氮化物薄膜的设计制备和光热转换性能方面取得了新进展。研究人员通过反应磁控溅射法制备了高熵氮化物基光谱选择性吸收涂层，该涂层在太阳光谱波段表现出高吸收率，并在模拟太阳光辐照条件下展现出优异的光热转换效率。此外，该涂层在高温下仍保持良好的光学性能，对提升槽式聚光发电系统效率具有重要意义。

【关键词】兰州化物所，纳米高熵，吸收涂层

【摘要】　　9月11日，科技日报讯，9月9日，记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉，该所研究员武建飞带领的先进储能材料与技术研究组，研发出用于全固态锂硫电池的新型硫化锂正极材料，能量密度超600瓦时每千克。与目前已商业化的锂离子电池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低，为开发高能量密度的全固态电池提供了新方法和思路。硫化物全固态电池具有高能量密度、快速充放电、低温性能优异以及高安全性、长寿命等优点。然而，硫化物全固态电池正极材料的研究长期以来存在挑战。例如，硫化锂正极导电性差，这直接影响电池充放电速度和能量输出。研究团队利用铜离子、碘离子共掺杂策略，有效提高硫化锂正极的导电性及反应活性。测试结果表明，同常规硫化锂正极相比，共掺杂硫化锂正极的锂离子扩散系数提高5个数量级，电子电导率提高2个数量级，从本征上解决了硫化锂正极导电性差的问题。这一策略显著提高了电池的容量、倍率及循环性能。研究表明，在室温条件下，经过改性的硫化锂正极在低倍率下放电容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放电，电池仍能保持较高容量，显示出优异循环稳定性。

【关键词】新材料，锂硫电池，能量密度

【摘要】　　9月11日，科技日报讯，日本国立材料科学研究所研究人员开发出一种新工艺，让镍钛合金“变身”为一种超坚固弹性材料。这种材料的坚固程度与钢相当，延展性却是钢的20倍，有望用于制造可变形机翼。镍钛合金具有多种特殊性能，其延展性优于其他金属，且能“记住”此前形状。该合金变形后只需将其加热，就能恢复到原来的“模样”。尽管此前科学家已研制出一些具有较强弹性和坚固性的镍钛合金，但这些材料只在特定温度下才能展现出这些性能，限制了其应用范围。最新研究开发出一种三步法新工艺：首先，使样品严重变形，让其伸长50%；然后，短暂加热至300℃；最后，让其再伸长12%。结果显示，得到的新材料能耐受18000倍大气压力，强度与钢相当，而弹性比钢高约20倍。此外，新材料保持性能的温度范围在-80℃～80℃。

【关键词】镍钛合金，弹性材料，机翼

【摘要】　　9月6日，科技日报讯，云南大学郭洪教授团队设计了一种新型酰氨基功能化聚合物电解质，有效提升了锂金属电池的循环寿命。这种电解质通过引入酰氨基位点，构建了独特的分层超分子网络，结合永久化学交联和可逆氢键，增强了机械强度和柔韧性。酰氨基位点为锂离子提供了快速且可逆的传输通道，提高了离子传导性能。此外，这种电解质能在电极表面形成稳定的界面层，防止锂枝晶生成和界面副反应，提高了电池安全性和循环寿命。实验结果显示，使用这种新型电解质的锂金属电池在循环测试中表现出优异的耐久性，例如磷酸铁锂正极搭配锂金属负极的电池在850次循环后，容量保持率高达96.5%。

【关键词】新材料，锂电池，循环寿命

【摘要】　　8月20日，科技日报讯，记者19日从农业农村部环境保护科研监测所获悉，该所重金属生态毒理与污染修复创新团队研究揭示了巯基功能坡缕石对镉靶向钝化作用机制，找到了一种能有效处理镉污染的新材料——新型巯基坡缕石功能材料。该团队前期研究发现，巯基坡缕石对镉污染的治理具有十分优异的效果，但其巯基比例差异对材料性能以及与镉结合构型的机制尚不明确。进一步的研究揭示，巯基坡缕石主要通过其表面的羟基和巯基与镉形成络合物来实现对镉的去除，这是其主要的作用机制。研究团队还发现，巯基与镉结合时可以形成两种不同的配合物：单齿配合物和双齿配合物。其中，双齿配合物更加稳定，是巯基与镉结合时的主要构型。这一发现对于理解巯基坡缕石去除镉的机理以及进一步优化材料的性能具有重要意义。目前，该新型材料入选农业农村部重金属污染耕地防治联合攻关组第一类产品，在室内和大田试验中均取得良好效果，已大面积应用于水稻、小麦、蔬菜产地安全生产实践中。

【关键词】新材料，镉污染，防治

【摘要】　　8月6日，科技日报讯，南开大学电子信息与光学工程学院罗景山教授团队与西班牙巴斯克大学科研团队合作，在电催化水分解制氢技术方面取得重要进展。他们开发了碱性条件下的高活性析氢催化剂，能在每平方厘米5安培的大电流密度下稳定运行超过1000小时。这一成果满足了阴离子交换膜电解水制氢技术商业化应用的需求。相关研究发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

【关键词】电催化，水分解，制氢技术

【摘要】　　8月6日，科技日报讯，俄罗斯国立研究型技术大学开发了一种新型的半透明太阳能电池板，采用氧化铟锡透明电极应用于钙钛矿太阳能电池。这种电池板不仅能发电，还能传输光。研究人员通过离子束溅射方法制造了半透明太阳能电池，效率从3.12%提高到12.65%。新成果有助于制造串联太阳能电池和半透明太阳能电池，后者可传输可见光，适用于多种建筑应用。

【关键词】俄罗斯，电池板，氧化铟锡

【摘要】　　8月1日，材料与化学工程学院讯，蚌埠学院材料与化学工程学院的黄晓晨博士专注于银基-陶瓷触头材料的制备与电弧烧蚀性能研究。其最新研究成果发表在中科院一区国际高水平SCI期刊《Journal of Advanced Ceramics》上，影响因子为18.6。研究主要涉及Ag-Ta2AlC复合材料的制备及其在空气条件下的电弧侵蚀性能。这些材料有望替代传统的AgCdO和AgSnO2材料，解决铬毒性、湿润性差和温度升高等问题。研究通过热压烧结法制备了不同体积分数的Ag-Ta2AlC复合材料，并对其耐电弧烧蚀性能进行了分析。实验结果显示，Ag-30vol.% Ta2AlC表现出更优异的耐电弧烧蚀性能。该研究得到了安徽省硅基新材料工程研究中心和省级硅基新材料优秀科研创新团队的支持。

【关键词】银基，陶瓷，MAX相材料

【摘要】　　7月17日，科技日报讯，安徽大学的研究团队利用聚焦离子束微纳器件制备技术，成功制备了世界上尺寸最小的斯格明子赛道器件单元。该器件单元的赛道宽度仅为100纳米，能在纳秒电脉冲驱动下实现80纳米磁斯格明子的一维、稳定、高效运动。这一成果对于构建高密度、高速度、可靠的新型拓扑磁电子学器件具有重要意义。相关研究成果已发表在《自然·通讯》杂志上。斯格明子作为一种具有非平庸拓扑特性的磁结构，因其尺寸小、稳定性高、电流易操控等优点，被视为下一代数据载体的潜在候选。此次研究解决了器件特征尺寸过大和磁斯格明子运动轨迹不可控的两个关键问题，为基于磁斯格明子的器件构筑奠定了基础。

【关键词】斯格明子，纳米器件，磁性材料