中国行业发展报告

【摘要】　　2月4日，科技日报讯，美国威斯康星大学麦迪逊分校科学家创建了一个3D打印脑组织，其能像典型的脑组织一样生长并发挥作用。这对进一步研究大脑及阿尔茨海默病和帕金森病等一系列神经发育障碍疾病具有重要意义。在最新研究中，团队没有使用垂直堆叠层这种传统3D打印方法，而是使用了水平堆叠。他们将脑细胞（利用诱导多能干细胞生长出来的神经元）置于更柔软的“生物墨水”凝胶内。研究人员表示，水凝胶相对较薄而且柔软，这使神经元很容易从生长介质中获得足够的氧气和营养。打印出来的细胞穿过介质，在每个打印层内部以及层与层之间形成连接，最终形成与人脑相似的网络结构。神经元通过神经递质进行通信、发送信号、相互作用，甚至与添加到打印组织内的支持细胞形成网络。打印出的大脑皮层和脑纹状体，属于大脑不同部分的不同细胞。它们能以一种非常特殊的方式相互“交谈”。大脑类器官（用于研究大脑的微型器官）的生长通常缺乏组织和控制，而这种打印技术可精确地控制细胞的类型及排列方式。最新研究的特别之处在于，几乎可在任何时间制造出任何类型的神经元，并以特定方式将其拼凑在一起。在此基础上，研究人员可进一步了解人类的脑细胞是如何相互交流的。

【关键词】3D打印，人脑组织，细胞

【摘要】　　2月1日，科技日报讯，韩国蔚山科学技术院科学家借助新配体交换技术，合成出基于有机阳离子的钙钛矿量子点（PQD），开发出了迄今能效最高的量子点太阳能电池。这种新型太阳能电池即使储能两年多，效率仍不变，表现出非凡的稳定性。量子点是半导体纳米晶体，尺寸从几纳米到几十纳米不等。科学家可根据颗粒大小控制其光电性能。PQD具有卓越的光电特性，只需简单喷涂或使用溶剂，无需在衬底上生长，制造过程简单且高效，因此引发极大关注。但用量子点制造太阳能电池需要借助一种配体交换技术，以减少量子点之间的距离。配体交换是一种将大分子（如配体受体）结合到量子点表面的过程。在这方面，PQD面临极大挑战，包括在替代过程中，其晶体和表面会出现缺陷等。因此，目前PQD太阳能电池的最高效率为16%。在最新研究中，团队采用了基于烷基碘化铵的配体交换策略，用具有良好太阳能利用率的有机PQD替代配体，制造出具有缺陷可控的量子点光活性层。在此基础上开发的量子点太阳能电池能效高达18.1%。美国国家可再生能源实验室认定其为迄今已知能效最高的量子点太阳能电池。即使储能两年多，这种新型电池的性能也保持不变，具有非凡的稳定性。研究团队指出，以前对量子点太阳能电池的研究主要采用无机PQD。最新研究解决了与有机PQD相关的问题，未来有望催生更多量子点太阳能电池新产品。

【关键词】高能效，量子点，太阳能电池

【摘要】　　2月1日，国家纳米科学中心讯，近日，中国科学院国家纳米科学中心高兴发课题组等在纳米毒理化学的理论设计方向取得了新进展。该成果在课题组提出的催化信号转导理论的基础上，发展出一套集成了科学计算与3D打印技术的方案，实现了在材料数据库中高效地、准确地筛选出具有抗菌潜力的纳米材料，并通过湿法实验进行了验证。高兴发课题组致力于纳米毒理化学的基础理论研究，发展了相关理论模型与计算机辅助方案，在少量实验或无需实验的条件下预测纳米材料杀死有害细胞、保护正常细胞等生物医学功能，以期缩短相关医用纳米材料的研究周期、节约研究成本。该研究基于纳米材料通过表面催化作用活化H2O2，氧化细菌有机质，杀死细菌这一关键化学机制，利用此前提出的纳米表面活化H2O2理论模型，预测纳米材料的抗菌活性。同时，该研究利用前人提出的纳米材料细胞毒性的定量构效关系（Nano-QSAR）模型，预测材料对正常细胞的安全性，发展了在Materials Project材料库中高通量筛选合金纳米粒子的计算方案。该方案同时考虑了材料活化H2O2的抗菌活性以及对正常细胞的安全性，从而能够够筛选出具有高效抗菌活性同时对正常细胞具有较低毒性的抗菌材料。进一步，研究扫描探针嵌段共聚物光刻技术制备出高度均匀的金属/合金纳米颗粒，并进行二次实验筛选。计算和实验筛选结果表明，AuCu3合金兼具高催化活性和安全性，是一种潜在的抗菌纳米药物。研究通过湿化学方法制备了AuCu3纳米材料，并验证了其对正常细胞的安全性和优良的抗菌活性，证明了集成筛选方案的可靠性。

【关键词】国家纳米中心，纳米材料，集成方案

【摘要】　　1月9日，中国科学报讯，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员崔崤峣团队成功研发了一种适配于极细消化内镜的微型超声探头及其配套的高频超声成像系统，并与苏大附一院消化内科及消化内镜中心主任李锐教授团队合作，在模式动物实验中取得突破性进展。据了解，消化内镜检查是评估上消化道疾病和筛查上消化道肿瘤的重要方法。根据设备类型，通常可将消化内镜分为经口常规消化内镜和经鼻超细消化内镜。由于插入部分较软，经鼻超细消化内镜对咽部和舌头的刺激较小。因此，患者通常对经鼻超细消化内镜有较高的接受度，无需镇静也能耐受。然而，由于物理条件的限制，经鼻超细消化内镜存在图像质量差、钳道口径小和操作不便等缺点，虽然最新的经鼻超细消化内镜的图像质量有了明显改善，但只有少数配件可用。为此，研究团队研发了直径小于1.4毫米的超声极细探头导管，并通过现有的经鼻超细消化内镜的仪器通道完成了上胃肠道区域的检查。在活体猪体内实验中，研究团队自主研发的极细超声微探头内镜频率覆盖常用的20MHz与更高的30MHz两个频段，获得了具有优良分辨率的超声图像，证实了“极细消化内镜联合超声微探头”检查方法的技术可行性及其临床应用价值。

【关键词】镜检，超声探头，导管

【摘要】　　1月5日，中国科学院讯，丙烯是重要的有机化工原料。丙烷脱氢制丙烯和氢气（PDH）是原子经济型的反应，也是重要的工业生产丙烯过程。目前，该过程主要采用Pt基和Cr基催化剂，但面临价格较昂贵、环境不友好等问题。因此，开发非Pt非Cr基高效PDH催化剂具有重要意义。近日，中国科学院院士、大连化学物理研究所催化与新材料研究中心研究员张涛，与研究员王晓东、林坚团队，联合福州大学教授林森等，在双原子催化剂的制备及其协同机制的研究中取得了新进展。该研究开发的新型双原子催化剂表现出优于单原子催化剂的丙烷脱氢性能。

【关键词】大连化物所，丙烷脱氢，催化剂

【摘要】　　1月3日，中国科学院讯，在实现碳达峰和碳中和目标的背景下，开发高能量密度、长寿命的锂离子电池至关重要。相较于传统石墨负极，具有更高理论比容量的硅基材料被认为是颇有前景的锂离子电池负极材料。然而，硅基负极在充放电时存在较大的体积变化，并伴随有材料结构粉化和电极/电解质间的界面副反应，限制了其循环寿命。因此，优化硅基材料的结构、开发与之匹配的电解质，对于进一步提升硅基负极材料的循环性能具有重要意义。中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室郭玉国课题组，致力于硅基负极材料及其适配的电解质材料的开发工作。通过调节电解液成分，在硅基负极表面形成具有良好力学性能的固体电解质界面层（SEI），有望进一步提升硅基负极循环稳定性。然而，目前缺乏关于硅基负极表面SEI组分与电解液组成之间相互关系的明确理论指导，同时，精确控制SEI组分仍存在挑战。近期，该课题组提出了选择性溶解策略，通过控制电解液中的溶剂供体数（DN），实现了对SEI中的低分子量的聚合物和有机锂盐组分的选择性溶解，保留了有较高弹性形变能的氟化锂和聚碳酸酯组分，构筑了具有良好弹性性能的高韧性的SEI。电化学测试结果表明，这一策略有效提升了纯微米硅负极的循环稳定性。该团队通过系统研究具有不同DN值溶剂的电解液中的选择性溶解效应，归纳总结了电解液溶剂DN值与SEI组分之间的构效原理。上述成果为未来适用于高容量和大体积变化电极材料的电解液开发提供了重要指导。

【关键词】化学所，锂电池，硅基

【摘要】　　1月3日，中国科学院讯，近日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员吴正岩团队，联合山东滨州医学院教授张桂龙和魏鹏飞，设计出一种核壳结构铜基纳米复合材料。该复合材料具有肿瘤微环境响应的磁共振成像性能以及杀死肿瘤细胞的能力，从而实现对肿瘤的特异性多模式诊疗。铜基纳米材料具有极强的催化类芬顿反应的能力，可提高细胞内的活性氧水平，从而抑制肿瘤的生长，但稳定性较差。为了解决这一问题，该团队开发了一种对肿瘤微环境响应的核壳结构铜基纳米复合材料，并将靶向肿瘤细胞的靶标连接到其表面，再借助材料中氧化铁壳层的空间位阻效应的保护，促进该复合材料到达肿瘤部位。到达肿瘤部位后，该材料会被肿瘤微环境中的弱酸条件和谷胱甘肽瓦解并释放金属离子和超小氧化铁。这一过程激活了磁共振成像信号，消耗了谷胱甘肽，加速了芬顿和类芬顿反应，提高了细胞内的活性氧水平，加剧了细胞内的氧化应激，最终诱导肿瘤细胞凋亡和铁死亡。这种方式可以实现磁共振成像引导的肿瘤治疗，为肿瘤的特异性多模式诊疗提供了新借鉴。

【关键词】合肥研究院，肿瘤，纳米材料

【摘要】　　12月19日，科技日报讯，在一项最新研究中，英国、德国和瑞典科学家组成的国际科研团队成功创造出3种硬度可与地球上最坚硬材料钻石媲美的碳氮化物。最新突破有望催生新型多功能材料，用作汽车和宇宙飞船的保护涂层、高耐久性切割工具、太阳能电池板和光电探测器等。相关论文发表于最新一期《先进材料》杂志。碳和氮的前体在极端高温和极端高压下产生的碳氮化物，比立方氮化硼更硬。立方氮化硼是仅次于钻石（金刚石）的第二硬材料。自20世纪80年代以来，材料科学家一直试图释放碳氮化物的潜力，但历经30多年研究和实践，结果都不尽如人意。研究团队将3种形式的碳氮前体置于70至135吉帕（约为大气压的100万倍）的压力下，同时将其加热至1500℃以上。为确定此类条件下这些化合物原子的排列情况，研究团队利用法国的欧洲同步加速器、德国的电子同步加速器和美国的先进光子源，发射强X射线束照射样品。结果发现，3种碳氮化物都具有超硬度所必需的组成部分。而且，当实验条件回到常温常压下时，这3种化合物的类金刚石特质得以保留。进一步的计算和实验表明，这3种超硬的碳氮化物新材料具有额外的特性，包括光致发光以及高能量密度，应用潜力巨大，有可能将其定位为与钻石竞争的终极工程材料。

【关键词】碳氮化物，硬度，电池板

【摘要】　　12月7日，中国科学院讯，在碳达峰、碳中和的战略时代背景下，能源转型已经成为全球共识。稀土元素有“工业维生素”和“新材料之母”之称，作为高新技术发展的战略资源，随着科技的突破变得越来越重要。我国作为稀土出口大国，优化稀土资源绿色高效的综合利用，突破低浓度稀土回用的技术瓶颈，实现稀土行业的可持续发展已成为稀土矿产资源开发利用的重要课题。近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所绿色反应分离与过程强化技术中心基于稀土超富集植物富集基团，开发了一种针对稀土矿区浸矿尾液低浓度稀土离子绿色高效吸附的新型仿生吸附材料，在吸附性能方面取得了进展。该工作制备了一种基于超富集植物细胞壁的有效富集稀土的新型纤维素/果胶复合气凝胶吸附剂，用于回收浸矿尾液中的稀土元素，并采用SEM、FTIR、XRD和接触角测量仪对所得吸附剂的主要成分进行系统分析。研究结果表明，PCA吸附剂表面具有丰富的活性吸附基团、较低的结晶度和良好的亲水性能，在吸附稀土离子领域有着优异的结构基础。热力学研究表明，吸附过程符合Langmuir模型，理论最大吸附容量达到337.36 mg/g。动力学研究表明，吸附过程符合准二级动力学模型，吸附过程为化学吸附。吸附剂五次吸附-解吸循环后仍然具有良好的吸附性能。从FTIR和XPS光谱分析可知，PCA的对稀土离子的吸附机制主要是通过静电作用、与-COOH的离子交换以及与C-NH2的螯合作用实现的。新型的基于细胞壁合成的复合气凝胶PCA具有潜在的应用前景，是一种绿色高效且具有良好再生性能的吸附剂。

【关键词】青岛能源所，稀土，仿生吸附材料

【摘要】　　12月6日，兰州化物所讯，构建宏观超润滑界面（摩擦系数在0.001级别甚至更低）可显著降低能源消耗、减少由摩擦引起的经济损失。然而，较长的磨合期可能导致摩擦副表面出现严重的磨损。中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室王道爱研究员团队，前期设计开发了一系列基于天然有机酸（单宁酸、植酸）的液体超润滑材料。研究人员利用天然有机酸、多元醇和水分子之间的协同效应，将氮化硅/玻璃等摩擦副界面达到超润滑所需的磨合期缩短至1s内。然而具有短磨合期的钢/钢摩擦副超润滑材料设计仍存在挑战。近日，该团队设计了一种适用于轴承钢摩擦副的液体超润滑材料。研究人员通过将柠檬酸热解制得的碳量子点（CQDs）添加到聚乙二醇水溶液中，实现了钢/钢摩擦副界面的超润滑（摩擦系数为0.005），其磨合期仅有44s，同时轴承钢表面的磨损率降低了77%。在摩擦过程中轴承钢表面形成的润滑膜包括吸附在摩擦副表面的CQDs和摩擦化学反应生成的铁氧化合物，在摩擦过程中作为边界润滑剂有效减少了表面粗糙峰之间的直接接触。此外，结合分子动力学模拟，研究人员发现摩擦副表面的CQDs吸附膜在流体动力润滑区域还能减少润滑剂分子链与摩擦副之间的相互作用力，从而降低了滑动过程中的摩擦阻力。该研究为在较短磨合期内实现轴承钢摩擦副表面的超润滑提供了新的设计思路。

【关键词】兰州化物所，超润滑材料，电解阳极

【摘要】　　12月6日，OFweek锂电网讯，锂资源开发应用的早期主要是围绕着锂辉石、锂盐湖等资源进行，但是这些资源只分布在极少数的国家。事实上，在海洋中存在大量以离子存在的锂资源，总储量达到2300亿吨，是陆地锂储量的1.6万倍。然而，海水中锂的浓度过低，提取难度极为困难，目前的海水提锂方法耗时占地，污染环境，效率低下。锂电池行业亟需一种新型的海水提锂方法。近日，普林斯顿大学教授任智勇团队的研究人员陈曦和杨美琪发现，由“棉线”搓捻而成的多孔纤维结构，具有亲水的内部和防水的表面，当绳子浸入水中之后，水会通过毛细作用向上流动，水蒸发后，就会把盐离子留在绳子上，最终形成氯化钠和氯化锂晶体，可以轻松把它们收集起来。由于钠盐溶解度较低，会在绳子下端形成，而溶解度较高的锂盐则在上部形成，从而可以轻松地分离，无需使用更多的化学物质。上述研究人员表示，这种方法可节约90%的海水提锂设施占地面积，并将原来几个月甚至几年的海水提锂周期缩短为不到一个月，生产速度提高了20倍以上。

【关键词】锂电产业，绳子，海水

【摘要】　　11月10日，科技日报讯，11月8日，记者从中国科学院新疆理化技术研究所获悉，该所晶体材料研究中心设计合成出一例目前带隙最宽的汞基红外非线性光学材料，该材料为后续设计宽带隙汞基类金刚石结构材料提供了一个新的思路。相关研究成果日前发表在《Small》上。非线性光学晶体是全固态激光器的核心器件。汞基硫属化合物有利于产生大的非线性光学响应，是开发高性能红外非线性光学材料的优选体系之一。但该体系化合物普遍存在带隙小的缺点，阻碍了其在激光领域的应用。此次新研发的材料，是研究人员在前期研究的基础上，通过优选结构基因结合晶体结构预测与实验合成的。据介绍，该材料综合性能优异，具有大倍频响应、宽带隙、高激光损伤阈值，有望实现高效、高功率中远红外激光的输出，可用于红外激光测距、遥感通讯等领域。下一步，科研人员还计划在材料制备方面，突破晶体的生长工艺，获得大尺寸非线性光学晶体。

【关键词】汞基，红外，光学材料

【摘要】　　11月9日，科技日报讯，一种新的自组装纳米片有望从根本上加速功能性和可持续纳米材料的开发，可用于电子、能源存储、健康和安全等领域。该纳米片由美国劳伦斯·伯克利国家实验室团队开发，可显著延长消费品的保质期，由于新材料是可回收的，还能实现可持续制造。《自然》杂志11月8日在线报道了这一突破。利用纳米科学来制造功能材料的一个挑战是，要将许多小部件聚集在一起，以便纳米材料能够“长得”足够大以发挥作用。虽然堆叠纳米片是将纳米材料生长成产品的最简单方法之一，但在使用现有纳米片时，“堆叠缺陷”（纳米片之间的间隙）是不可避免的。新的纳米片材料通过完全跳过串行堆叠片材的方法克服了缺陷。团队将已知可自组装成小颗粒的材料与交替的成分材料层混合在一起，悬浮在溶剂中。为了设计该系统，研究人员使用了市售纳米颗粒、小分子和基于嵌段共聚物的超分子复杂混合物。实验显示，当溶剂蒸发时，由200多个堆叠纳米片组成的高度有序的层状结构（缺陷密度非常低）已在基底上自行组装。团队还成功地将每个纳米片制成100纳米厚，几乎没有孔和间隙，这使得该材料在防止水蒸气、挥发性有机化合物和电子通过方面特别有效。研究表明，该材料作为电介质具有巨大潜力。电介质是一种绝缘“电子势垒”材料，常用于储能和计算应用的电容器中；而当该材料用于涂覆多孔聚四氟乙烯膜（一种用于制造防护口罩的常见材料）时，它还可以非常有效地过滤掉挥发性有机化合物；此外，该材料可重新溶解和铸造，以产生新的阻隔涂层。

【关键词】纳米片，多用途，可回收

【摘要】　　11月9日，宁波材料技术与工程研究所讯，利用海水替代高纯水为原料进行电解制氢，被认为是一项具有绿色可持续潜力的新技术。海水中含有大量的氯离子（Cl-），特别是在阳极的情况下，这些氯离子会引发电极的腐蚀，造成不可逆转的损害，导致电解性能急剧下降。阳极腐蚀问题仍是严峻的挑战。近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所氢能实验室研究员陆之毅带领的电化学环境催化团队，基于前期对海水电解阳极稳定性的研究，在海水电解阳极稳定性研究方面取得了新进展。该团队受简单氯化银沉淀的启发，设计了新的表面氯化物固定策略。该策略通过在催化剂表面负载银纳米颗粒并原位生成氯化银纳米颗粒，实现对电极表面双电层电容中的氯离子的特异性排斥，从而显著提高了海水电解中阳极的稳定性。实验结果表明，经过优化的NiFe层状双氢氧化物（LDH）@Ag电极在1 M NaOH + 0.5 M NaCl或1 M NaOH +海水电解液中以400 mA cm-2的电流密度工作时，可以实现超过5000或2500小时的稳定性。该研究通过理论模拟和实验结果证实，在阳极表面形成的AgCl可以显著降低阳极表面附近的游离Cl-离子浓度。此外，该表面氯化物固定策略还在不同催化材料上得到了验证，揭示了一种通用性方法，可将海水分解用的阳极的稳定性提高一个数量级以上。这一研究解决了海水电解制氢技术中的重要问题，为其商业化应用提供了新的可能性。

【关键词】宁波材料所，海水，电解阳极

【摘要】　　11月9日，科技日报讯，记者8日从中国科学技术大学了解到，该校工程科学学院特任教授谈鹏团队首次揭示了锂氧气电池多孔电极中伴随微观结构变化的电化学与传质耦合机理，将为新一代电极设计提供指导。研究成果以论文形式日前发表在《先进能源材料》上。锂氧气电池因极高的理论能量密度而具有极大的发展潜力。过氧化锂作为固体放电产物，一方面堵塞电极孔隙，阻碍低浓度氧气在多孔电极中扩散;另一方面，钝化电极表面，造成电子转移受阻。然而，明确电池失效的根本原因仍具有挑战性。受限于表征技术和均质模型，目前对于多孔电极内部电化学和传质耦合机理还缺乏定量认识。为排除孔连通和分布不均匀性造成的干扰，研究团队设计并构建一种传输通道阵列排布且定向可控的多孔电极，允许活性物定向传输。因此，通道单元的活性物质传输路径、通量，电化学反应界面和产物储存空间都可以定量。针对通道单元，构建了非均质的三维瞬态模型，以反映整个电极中电势场和浓度场的时空分布细节。联合实验和仿真结果表明，多孔电极的传输通道尺寸达到临界值时，将影响锂氧气电池的工作机制。此外，该项工作研究首次定量分析了超氧根的分布和扩散特性。在过氧化锂膜未沉积到极限厚度时，超氧根遵循氧气分布特点，从氧气侧扩散到隔膜侧。当氧气侧的过氧化锂率先达到极限厚度时，超氧根的浓度分布和扩散方向发生逆转，由低氧区向高氧区扩散。研究人员表示，经过实验验证，相关结论对于无序孔电极具有普适性和启发性意义。

【关键词】电化学，电极，能源材料

【摘要】　　10月16日，新材料网讯，近日，中国科学院国家纳米科学中心韩宝航课题组与查瑞涛课题组，联合天津大学雷圣宾课题组，通过设计含有不对称侧链的双亲性单体，构筑了具有异环境孔道结构的COF材料（checkered-COF）。独特的异环境孔结构使这一材料在亲水-疏水抗生素联合使用促进伤口愈合方面展现出优异的效果。相关研究成果以Synthesis of a covalent organic framework with hetero-environmental pores and its medicine co-delivery application为题，在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。兼具多孔性和结晶性的共价有机框架（COFs）材料以其构筑单元和功能的多样化和可设计性而被广泛研究。关于COFs结构方面的研究思路集中在框架的拓扑结构设计和孔道的表面工程修饰，以此为出发点，具有各式各样孔径尺寸和孔道形状的COFs已被陆续报道。而对于这些已报道的COFs，包括同时含有多种孔结构的异孔COFs，同一材料中其孔道的化学环境是相同的，而制备包含有序排布的不同孔道环境的COFs尚有难度。本研究设计并合成了对位分别为亲水性链和疏水性链的不对称的醛基单体，将其与卟啉分子反应构筑了一种亚胺连接的COF（DEG-HEP-COF）。同时，该研究构建了只含亲水性链或疏水性链的COFs作为对照样品。此外，为了探讨孔隙分布均匀性对材料性能的影响，该工作采用多组分策略制备了另一种COF对照样品。该材料具有随机分布的亲-疏水性多孔通道。对DEG-HEP-COF及对照材料的结构性质进行详细研究，粉末X射线衍射实验、氮气吸-脱附测试、理论模拟计算等数据结果表明，DEG-HEP-COF具有异环境孔道结构，其孔道的排列方式类似国际象棋棋盘（chess board），因而可使用checkered更为准确地描述这种异孔道环境。科研人员尝试将亲水性和疏水性抗生素同时负载于DEG-HEP-COF中，以用于改善伤口愈合效果方面的研究。与单一抗生素递送相比，这种双抗生素递送策略可以扩大抗菌范围，延缓或减少耐药性的产生。本研究提出的非对称单体制备含异环境孔道结构的COF的策略，扩展了该类材料孔环境的多样性，展现了孔环境对堆积模式和结晶度的显著影响，并为进一步拓展COF的功能提供了新思路。

【关键词】国家纳米中心，COF，异环境孔道

【摘要】　　10月11日，新材料网讯，纳米及先进材料研发院（NAMI）作为中国香港政府指定的研发中心，一直专注于由市场主导的纳米技术和先进材料研发工作，在不同领域开发了多项核心技术，更通过技术转移，帮助企业优化材料、生产技术或开发新产品，促成技术商品化和新型工业化，带动经济发展。NAMI的研发成果在过去几年中已经连续赢得多个国际大奖，并且在刚刚公布的2023年全球百大科技研发奖「R&D 100 Awards」中囊括7个大奖，获奖数居全球第3。「全球百大科技研发奖」有「科技奥斯卡」之称，是科研界最享负盛名的殊荣。主办单位每年从全球逾千项创新技术中，选出100项具革命性及对人类生活有重大影响的发明加以表扬。这些获奖的研究项目涉及了多个领域，如生物科技、先进材料等。这些获奖项目不仅在技术上具有创新性和前瞻性，而且在实际应用中也具有重要的价值。NAMI此次的获奖技术包括用于5G伺服器的高效双相纳米浸没式冷却液，健康睡眠智能枕头，无皱、柔软且高对比度的便携显示屏，用于湿表面黏附的仿生硅酮密封胶，提升道路安全的双用途冲击耗散防护柱，使用仿生吸震材料的无重力胸围，用于完全封闭式发泡瓶的微发泡颗粒（MFP）等。

【关键词】NAMI，奥斯卡，先进材料

【摘要】　　10月9日，新材料网讯，中国科学院兰州化学物理研究所研究员高祥虎、刘刚团队长期致力于塔式光热发电光学材料与工程关键技术研发及工程应用。近期，团队突破了纳米高熵高温太阳能吸收涂层关键技术，研制了SolarShot1108高温太阳能吸收涂层并实现了规模化制备，高温工况下太阳能吸收率可达0.975。塔式光热发电具有良好的经济性，是光热发电主流技术路线。吸热器是塔式光热系统的核心部件，承担着将太阳能转化为热能的重要作用，吸热器表面涂覆的高温太阳能吸收涂层被认为是光热发电系统的“核芯”材料，对实现高效率光热转换和提高电站收益起到至关重要的作用。与国外产品相比，SolarShot1108具有更高的吸收率和更低的热发射率，可有效提高光热转换效率和电站收益。2021年，SolarShot1108纳米高熵太阳能吸收涂层在敦煌首航节能10兆瓦塔式熔盐光热电站开展工程验证并取得光热电站使用业绩。2023年该涂层在敦煌首航节能100兆瓦塔式熔盐光热电站进行应用。项目团队委托西安热工研究院有限公司针对SolarShot1108和国外产品，在敦煌首航节能100兆瓦光热发电站吸热器上进行了热性能测试评估。结果表明，SolarShot1108纳米高熵太阳能吸收涂层的整体性能优于国外产品。工程试验测试表明，SolarShot1108纳米高熵太阳能吸收涂层的整体吸热率比国外产品高约3.9%。此次热性能测试评估结果有力证明了SolarShot1108纳米高熵太阳能吸收涂层的技术优越性。该研究将为光热发电规模化发展提供技术支撑，为确保我国光热发电行业发展安全作出贡献。

【关键词】纳米，太阳能，涂层

【摘要】　　10月5日，新材料在线讯，10月3日，2023年诺贝尔物理学奖揭晓。奖项授予美国俄亥俄州立大学皮埃尔·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）教授、德国马克斯普朗克量子光学研究所费伦茨·克劳斯（Ferenc Krausz）教授和瑞典德隆大学的安妮·卢利尔（Anne L’Huillier）教授，以表彰他们开发出的能够产生阿秒量级光脉冲的实验方法，这些方法被用来研究物质中的电子动力学。1阿秒为10的负18次方秒，用来描述电子在原子内部运动的情况。今年的诺贝尔物理学奖研究成果“展示了一种产生极短光脉冲的方法，可用于测量电子移动或改变能量的快速过程”。阿秒脉冲激光的出现被认为是激光科学历史上最重要的里程碑之一，目前已经成为物理、化学、生物等众多领域重要的研究手段，成功用于测量和控制内壳层束缚电子运动等过程，人们研究物质结构的视野由此从分子层面进入到原子内部。目前，我国首台先进阿秒激光设施目前正在广东东莞筹建。未来，该设施将建设为国际最先进的，波段、性能以及应用终端覆盖最全的，以阿秒时间分辨为突出特点的、综合性超快的电子动力学研究设施。目前，阿秒光脉冲已成为研究亚原子尺度的物理规律最有力的工具。利用该技术，可观察到闪电产生、药物溶解等瞬态现象。同时，阿秒脉冲激光技术的发展，引发了X射线、自由电子激光、可控高温超导、超高分辨成像、电子信息处理等领域科学与技术层面研究的诸多重大突破。今年4月25日，阿秒科学中心在东莞松山湖正式揭牌，未来将推动先进阿秒激光设施这一大科学装置的建设。据悉，先进阿秒激光设施由中国科学院物理研究所与中国科学院西光所共建、松山湖材料实验室参与建设。通过高起点设计，该设施建设具有高重复频率、高光子能量、高通量及极短脉宽的多束线站，提供最短脉宽小于60as、最高光子能量可到500eV的超快相干辐射，并配备建设相应的应用研究平台，建成后综合指标有望实现国际领先。松山湖材料实验室党委书记、副主任冯稷表示，该设施建成后将能同时从阿秒时间尺度和纳米空间尺度，全面揭示自然界存在的内壳层电子、价电子、自由电子等电子形态运动规律以及与电子耦合的其他作用机理，实现对超快电子运动的跟踪测量和操控，为包括高温超导、量子计算等多个重大基础科学问题的突破提供强劲推力。

【关键词】诺贝尔，物理学，阿秒激光

【摘要】　　9月11日，新材料网讯，超导选是将超导技术引入工业选矿的一种新的矿物提纯的方法，超导材料能产生超导磁场，能使石英中的微小杂质和固态包裹体在超导磁场中磁化而被选出，这对去除石英中的异矿物和固态包裹体有很大的作用，是高纯度石英原料提纯工艺的重要工序和装备。超导磁选机作为国内磁选装备中的高端选矿装备，其关键技术在于通过低温技术来处理线圈，使线圈达到超导状态，以提高磁体所产生的背景场强。超导磁选机的工作原理，是利用钛、铌三锡等超导材料制作的超导线，通过后期加工，将超导线环绕成特种线圈置于密闭良好的低温杜瓦中。采用液氦浸泡及制冷系统传导冷却的方式，使超导线圈工作环境温度维持在-268.8℃左右，此时超导线圈电阻为零。由于缠绕线圈电阻为零，电导率为无穷大，可以承载更大的电流，增加超导线圈匝数，以螺旋管的方式进行绕制，最终可获得超高的背景磁场。超导磁体所用线圈采用Nb-Ti超导材料制作，在低温下电阻为零，能够通过更大的电流却不会产生太大的热量，因此可以使线圈产生更大的背景磁场。背景磁场越高，磁性颗粒在磁场内所受磁力越强，越容易被磁性介质捕捉。超导磁选机超高的背景磁场为非金属矿选矿中弱磁性颗粒的去除提供了强大的技术支撑，使微细粒选矿不再是难以攻克的难题。同时，采用低温超导技术，超导磁体在4.2K（-268.8）℃低温环境下作业，其线圈电阻为零，通电后实现超导状态，有效杜绝磁体在导电过程中的发热现象，高电流通过时其所产生热值为零。GM制冷机仅需维持超导磁体处于这种低温状态，与常导磁体相比节电90％，完全解决了磁选作业能耗高的问题。在非金属矿选矿领域，提纯主要的目的是要满足其应用的相关领域，如高品质陶瓷、耐火材料、微电子、光纤、涂料以及造纸等高新技术。该领域对非金属矿纯度要求极高，对其中脉石含量上限控制极其严格，因此非金属除铁提纯一直是国内非金属矿选矿领域的技术难题。普通磁选机对嵌布特性复杂、矿物种类繁多、磁性矿物颗粒较细、共生伴生严重的非金属矿分选效果很难满足产品要求，现代高梯度磁选机虽然有着大约40年的发展历史，但是仍然存在着价格高，能耗大的问题，高梯度超导磁选机则有效地解决了这一技术问题。其拥有极高的背景场强，可以捕捉到矿浆中粒度极细、比磁化率更低的磁性颗粒，从而获得高品位的精矿产品。目前有实验室对石英等多种非金属矿做了试验研究，除铁效果显著。随着我国非金属矿产品的研究的发展，对矿产品的质量要求以及产量要求越来越高，常规磁选机已不能完全满足要求。而低温超导磁选机对于磁化率在10-8～10-10m3/kg的磁性矿物都能够有效地去除，且分选粒度下限可低至微米级，大大拓宽了磁选机可处理的非金属矿范围。超导磁选机的作业过程还可实现一键操作，一键励磁、一键退磁、一键自动运行，通过实时采集并监控温度、压力、电流、真空度等运行参数，保证了设备运行的可靠性，对生产管理和产品质量的控制提供了极大的便利。

【关键词】超导技术，石英原料，提纯