中国行业发展报告

【摘要】　　8月5日，科技日报讯，美国普渡大学的研究团队成功将碱金属原子（铯）捕获在集成光子电路中，使其充当光子的晶体管。这一技术利用激光冷却并捕获原子，使它们在极低温下与光子波导中的光子有效互动。这些原子被捕获在直径约30微米的圆形结构中，形成微环谐振器，控制光通过电路的流动。此研究为基于中性原子的分布式量子计算提供了光子链路，是研究光物质相互作用的新平台。　　

【关键词】纳米，光子电路，量子网络

【摘要】　　8月2日，新华网讯，日本京都大学参与的国际研究团队在《自然·通讯》杂志上报告了一种新型高分子材料，该材料能选择性地大量捕捉水中的有毒重金属离子，有效净化水环境。这种材料的设计灵感来源于动植物利用特定蛋白质选择性地结合重金属离子的能力。研究团队开发的高分子材料拥有与植物螯合肽相同的官能团，能够高效结合镉离子。通过超高集成，该材料在净化工业废水实验中表现出色，能在短时间内将镉离子浓度降低至饮用水标准。　　

【关键词】新型材料高效净化水中重金属

【摘要】　　7月26日，科技日报讯，韩国基础科学研究所量子纳米科学中心和德国尤里希研究中心的国际研究团队开发出世界上首个原子级量子传感器，能在原子尺度检测微小磁场。这一成果在《自然·纳米技术》杂志上发表，标志着量子技术领域的重要里程碑。该传感器使用单个分子，附着在扫描隧道显微镜尖端，实现了前所未有的灵敏度和空间分辨率。这一技术突破有望对多个科学领域产生深远影响，为量子材料和设备工程、新型催化剂设计以及分子系统基本量子行为的研究开辟新途径。　　

【关键词】量子传感器，原子尺度，磁场检测

【摘要】　　7月23日，科技日报讯，德国亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫中心、开姆尼茨工业大学、德累斯顿工业大学和于利希工业中心联合开发出一种新型超材料，能够存储单个比特和整个比特序列。这种超材料的特点是垂直磁化结构，通过控制层的厚度来调整磁性，实现高效数据存储。该成果不仅为新型数据存储和传感器研发铺平道路，还有望推进神经网络的磁性变体研发。

【关键词】超材料、数据存储、神经网络

【摘要】　　7月23日，科技日报讯，据发表在最新一期《先进功能材料》杂志上的一项研究，美国卡内基梅隆大学机械工程系研究团队开发出一种仅用体温即可为医疗保健仪器供电的设备，有望解决可穿戴设备充电的问题。研究人员将一种热能发电机与脉搏血氧仪传感器相结合。热能发电机利用液态金属和半导体通过3D打印橡胶集成在一起，成为一种柔性可拉伸的可穿戴装置。其中的关键在于，他们使用了液体金属环氧树脂复合材料，增强了热电元件与设备及身体接触点之间的导热性。与该团队过去的研究相比，这种设计将功率密度提高了大约40倍。为了测试其电压输出，研究人员在参与者休息和运动时将该设备戴在他们的胸部和手腕上。结果显示，当参与者运动时，其手腕上的设备输出更大。原因是在运动时，设备的一侧会因气流增加而冷却，另一侧因体温上升而变热。步行和跑步创造了理想的温度差，这可以为设备供电。系统的设计旨在通过无缝材料集成，实现高机械性和热电性能，在软材料、温差发电（TEG）阵列设计、低功耗电路板设计和机载电源管理方面取得进步。　　

【关键词】可穿戴设备，体热供电，医疗保健

【摘要】　　7月17日，科技日报讯，根据《先进光子学》杂志上的一项新研究，法国纳米科学和纳米技术中心、巴黎电信公司和意法半导体公司的研究人员开发出一种新型硅基微谐振器。这种谐振器面积小于0.05平方毫米，能产生70多个不同的频率通道，通道间隔为21GHz。这一进展被视为集成光子学领域的重要成就，对推动量子计算发展和构建超安全通信网络具有重要意义。该谐振器能高效生成易于操纵的频率间隔纠缠量子对，是构建量子网络的关键组件。研究中的关键创新在于能利用这些窄频率间隔来创建和控制量子状态，为实用量子计算和量子网络的发展奠定了基础。

【关键词】谐振器、量子计算、通信网络

【摘要】　　7月12日，科技日报讯，美国特拉华大学的工程师开发出一种新化学处理工艺，能高效地将织物分解为可循环再利用的分子。这一技术有望显著缓解时尚行业面临的废物堆积问题。每年，时尚潮流行业产生数百万吨衣物废物，其中大部分最终被焚烧或填埋。这项新工艺采用微波辅助糖酵解的化学反应方法，在热量和催化剂的帮助下，能将大分子链（聚合物）分解成更小的单元。例如，对于纯聚酯织物，该方法能将90%的聚酯转化为可回收分子。整个反应过程只需15分钟，显示出极高的成本效益。研究人员估计，随着技术进一步优化，全球88%的服装废弃物可望实现回收利用。　　

【关键词】旧衣服，分解，有用分子

【摘要】　　7月10日，科技日报讯，美国科学家最新研制出全球首个无阳极钠固态电池。这一成果有助开发出廉价且能快速充电的大容量电池，以用于电动汽车和电网。论文第一作者、美国加州大学圣迭戈分校格雷森·戴伊谢尔解释称，在无阳极电池中，电解质和集电器之间需要保持良好的接触。使用液体电解质容易做到这一点，因为液体能四处流动，而固体电解质无法做到。但液体电解质在消耗活性材料的同时，会产生固体电解质界面堆积物，导致电池性能降低。为解决这一问题，研究团队另辟蹊径，开发出一种新型钠电池架构：他们采用了具有类似液体流动性的固体铝粉来构建集电器。在电池组装过程中，铝粉在高压下变得致密，形成固体集电器，同时与电解质保持类似液体的接触，实现了低成本、高效率的充放电循环。研究团队认为，新研制出来的钠电池结构稳定，可循环数百次。去除阳极并用钠代替锂，使新型电池的生产过程变得更加经济环保。创新性的固态设计也提高了电池的安全性。

【关键词】无阳极，钠，固态电池

【摘要】　　7月8日，科技日报讯，在最新一期《自然·材料》杂志上的一篇论文中，澳大利亚悉尼大学团队报告了一种解码“材料基因组”的新方法。该方法能检测晶体材料原子级结构的微小变化，提高了人们理解材料特性和行为基本起源的能力。这一突破对于开发创新材料至关重要，将推动人们开发用于航空航天业的更坚固且更轻的合金、用于电子设备的新一代半导体以及用于电动机的改进磁铁。此次研究的重点是钴-铬-镍高熵合金，这类合金在高级工程应用中非常有前途。团队利用复杂的APT成像数据，并结合先进的数据科学技术，实现了以3D形式可视化原子，从而观察和测量SRO，并比较在不同加工条件下合金的变化。　　

【关键词】材料基因组，合金，半导体

【摘要】　　7月4日，科技日报讯，韩国基础科学研究所范德华量子固体中心的研究团队找到了一种新方法，实现了宽度小于1纳米的一维金属材料的外延生长。值得注意的是，他们使用的是一维金属作为超小型化晶体管的栅极电极。在这项研究中，通过在原子水平上控制现有二维半导体的晶体结构，研究团队将其转化为一维MTB，实现了一维MTB金属相。这不仅是下一代半导体技术的重大突破，也是基础材料科学的重大突破，它展示了通过人工控制晶体结构可大面积合成新材料相。研究人员表示，通过外延生长实现的一维金属相是一种新型材料工艺，可应用于超小型半导体制造，有望成为未来开发各种低功耗、高性能电子设备的关键技术。

【关键词】亚纳米，金属材料，生长

【摘要】　　7月1日，科技日报讯，美国西北大学科学家开发出一种制造混凝土的新工艺，实现了高达45%的二氧化碳（CO2）封存效率。这意味着制造过程中注入的CO2有近一半被捕获和储存。这种工艺不仅能封存CO2，还能确保生产出的混凝土在强度和耐久性方面都不受影响。　在最新研究中，研究人员采用了新烧混凝土碳化过程。但他们并未在混杂所有成分时注入CO2，而是首先将CO2气体注入与少量水泥粉混合的水中，再将得到的碳酸悬浮液与其他水泥和骨料混合，最终制造出了新型混凝土。这一过程不仅实现了45%的CO2封存率，混凝土的强度也能与普通混凝土相媲美。　　

【关键词】混凝土，二氧化碳，封存率

【摘要】　　6月26日，科技日报讯，据24日发表于《先进材料》杂志上的论文，美国匹兹堡大学研究人员研发了一种新型设备，可利用血液发电并测量血液电导率，这一创新有助于医疗测试的进一步普及。研究人员解释说，血液基本上是一种水基环境，其中有各种传导或阻碍电流的分子。例如，葡萄糖溶液具有一定的导电性，通过测量它对电导率的影响，可以判断糖尿病的状况。尽管人体血液电导率非常重要，但由于测量方面存在困难，人们对血液电导率的了解不多。测量频率低于100赫兹的电导率对于深入了解血液电特性和基本生物过程尤为重要，但难度较大。研究团队提出了一种毫流体纳米发电机片上实验室设备，能够测量低频血液电导率。该设备中有一种集成摩擦电纳米发电机（TENG），能利用血液将机械能转化为电能。这一过程涉及到接触材料之间的电子交换。在TENG系统中，电子转移和电荷分离会产生电压差，电压差会驱动电流。研究团队分析了设备在预定义负载条件下产生的电压，以确定血液的电导率。他们还使用人工智能模型，通过设备产生的电压模式直接估计血液电导率。研究团队将该设备结果与传统测试进行了比较，证明其具有较高准确性。此外，这种设备能够在体内任何存在血液的地方进行操作，利用局部血液进行自供电诊断。　　

【关键词】血液发电，电导率，新型芯片

【摘要】　　6月24日，科技日报讯，据丹麦哥本哈根大学网站6月18日报道，该校科学家利用大麦淀粉与甜菜废料中的纤维，研制出一种环境友好、可100%生物降解的新型“塑料”，可用于食品包装等领域。研究人员希望这一材料能助力遏制塑料污染，同时减轻塑料生产对气候的影响。研究人员介绍，他们创造的新型生物材料基于改性淀粉，比目前的生物塑料更坚固、更防水，而且能在2个月内100%生物降解，微生物能将其转化为堆肥。现有生物塑料由生物衍生材料制成，只有一小部分能在工业堆肥厂的特殊条件下降解。研究人员表示，生产该新材料所需的主要原料易于获取，为大规模工业化生产提供了保障。目前，他们正携手两家丹麦包装企业共同研发食品包装解决方案。他们认为，这种新材料还可用作汽车内饰。

【关键词】纤维，塑料，完全降解

【摘要】　　6月14日，科技日报讯，来自法国索邦大学的3名物理学家，在室温下将两种类型的液态金属放在一起，并对其进行热梯度处理，首次成功观测到两种液体材料之间的热电效应。这一最新研究有望对新型电池的开发产生影响。热电装置能够将热能转化为电能，反之亦然。研究人员已在两种固体之间，以及固体和液体之间的交界处观测到这种热电效应。此前两种液体之间的热电效应从未被观测到。

【关键词】液态金属，热电效应，测到

【摘要】　　6月14日，科技日报讯，当地时间13日，《科学》杂志封面发表一项来自美国莱斯大学的研究成果，介绍了一种将甲脒碘基钙钛矿（FAPbI3）合成为超稳定、高品质光伏薄膜的方法。在85℃的温度下，经过1000多个小时运行，FAPbI3太阳能电池的整体效率下降幅度不到3%。研究人员表示，新方法实现了迄今最佳稳定性能，关键是在FAPbI3前驱体溶液中添加了一些二维（2D）钙钛矿。这些钙钛矿可作为模板，引导块状或3D钙钛矿的生长，为晶格结构提供额外的压缩力和稳定性。　　

【关键词】钙钛矿，太阳能电池，光伏

【摘要】　　6月14日，科技日报讯，英国和日本科学家利用人工智能（AI）技术，成功制造出世界上已知最强的铁基超导磁体。最新研究有望促进新一代磁共振成像（MRI）技术和未来电气化运输技术的发展。相关论文发表于最新一期《亚洲材料》杂志。超导磁体不仅能用于MRI机器，对癌症进行成像，而且对电动飞机和核聚变至关重要。第一批铁基超导磁体于10多年前问世，但其产生的磁场不够强或不够稳定，无法广泛使用。而新的铁基超导磁体更容易使用，并为更小、更轻设备的研制打开了大门。

【关键词】AI，铁基，超导磁体

【摘要】　　6月14日，科技日报讯，俄罗斯研究人员基于激光热机械修复纳米孔和纳米裂纹的物理机制，开发出一种新的激光加工方法，可使航空航天、核能和医疗行业的材料强度提高一倍以上。俄罗斯国家研究型技术大学莫斯科国立钢铁合金学院物理系副教授萨夫罗诺夫称，新方法的主要优点是它的选择性，因为它只对有缺陷的区域起作用，而不影响材料的正常部分。该方法同时增加了材料的硬度和黏度，让材料变得更耐用，且不易碎。研究表明，经过激光处理后，材料的显微硬度增加，在负载下不会破裂。这样处理的表面处于热力学平衡状态，也就是说，它可以存在很长时间。　　

【关键词】激光修复，材料，强度

【摘要】　　6月5日，科技日报讯，据4日《光科学与应用》杂志报道，以色列耶路撒冷希伯来大学应用物理研究所领导的研究团队开发并演示了一种独立式微型“光子灯笼”空间模式复用器。这种微型“光子灯笼”采用激光直写3D纳米打印技术制造而成，可直接应用于光纤尖端。“光子灯笼”是一种将单模光纤和多模光纤优势特点相结合的新型光子器件，应用在天文光子学、光纤通信模分复用、光纤激光模式控制等领域。“光子灯笼”极大地提升了光纤通信系统的通信容量，也被认为是光学技术与灯具设计的完美结合。它能够利用光的透射原理，将光传递到灯笼内部，发出璀璨的光芒。研究人员利用3D纳米打印技术，采用高折射率对比波导，开发出一种紧凑的多功能设备。其能以高精度和高保真度打印到几乎任何固体平台上。这种百微米级的设备，与传统的基于毫米长弱导波导型的“光子灯笼”形成鲜明对比。这种空间多路复用器具有结构紧凑、占地面积小的特点，能够直接打印并黏附在光子电路、光纤和光电元件上，如激光器和光电探测器。这一成果也为光通信和成像应用开辟了新的可能性。

【关键词】3D打印，百微米级，光子灯笼

【摘要】　　5月31日，科技日报讯，韩国浦项科技大学材料科学与工程系研究团队成功开发出一种高容量、高效率的全固态钠空气电池，无须特殊设备就能可逆地利用钠（Na）和空气。蓄电池在电动汽车和储能系统等绿色技术中具有广泛应用。“金属—空气电池”被称为下一代高容量蓄电池，可从地球上的氧气和金属等丰富资源中获取电力。但金属和氧气反应的副产品中有碳酸盐，会堵塞反应通道，阻碍氧气进一步反应，从而影响了电池效率。为解决这个问题，金属—空气电池通常需要额外设备，如氧气渗透膜，以净化氧气或选择性地利用大气中的氧气。在本研究中，团队使用了一种名为NASICON的固体电解质。NASICON由钠、硅（Si）和锆（Zr）等元素组成，能在固体中进行离子移动，同时表现出很高的电化学性能和化学稳定性，有效解决了碳酸盐堵塞问题。　　

【关键词】碳酸盐堵塞，钠，空气电池

【摘要】　　5月30日，化工新材料讯，欧盟理事会5月27日消息：当日，欧盟理事会批准了旨在增加绿色技术欧盟本土产能的《净零工业法案》，标志着该法案正式通过。法案提出了两大指示性指标：一、到2030年欧盟本土净零技术（如太阳能板、风力涡轮机、电池和热泵）制造产能达到部署需求的40%；二、到2040年欧盟在这些技术上达到世界产量的15%。法案规定了增加绿色技术投资的多项举措，包括简化战略性项目的许可程序、利用公共采购和可再生能源拍卖提升战略性技术产品的市场准入、提高相关行业的劳动力技能和创建协调欧盟行动的平台等。法案将在《欧盟官方公报》上发布后生效。

【关键词】欧盟，工业法案，绿色技术