【新 材 料】合成新型极薄材料的方法问世(2024-03-20)
【摘要】 3月18日,新材料网讯,二维材料非常薄,只有几个原子厚,具有独特的性质,使其在能量存储、催化和水净化等方面极具吸引力。瑞典林雪平大学研究人员开发出一种能够合成数百种新型二维材料的方法。自从石墨烯被发现以来,有关极薄材料(即所谓的二维材料)的研究呈指数级增长。二维材料相对于其体积或重量具有极大的表面积,因此产生了一系列物理现象和独特的性能,例如良好的导电性、高强度或耐热性,使得二维材料在基础研究和应用中都受到关注。最大的二维材料家族是MXene,由称为MAX相的三维母体材料创建。它由3种不同的元素组成:M是过渡金属,A是(A族)元素,X是碳或氮。通过用酸去除A元素(剥离),可创建二维材料。但到目前为止,MXene是唯一以这种方式创建的材料系列。研究人员引入了一种理论方法来预测其他可能适合转换为二维材料的三维材料,研究证明了理论模型确实有效,并且所得材料由正确的原子组成。该理论可付诸实践,从而将化学剥离的概念扩展到比MXene更广泛的材料中。
【关键词】极薄材料,二维材料,合成
【新 材 料】新型高速微尺度3D打印技术面世,有望促进生物医学等领域发展(2024-03-18)
【摘要】 3月18日,科技日报讯,美国斯坦福大学科学家开发出一种新型高速微尺度3D打印技术——卷对卷连续液体界面生产(r2rCLIP),其每天可打印100万个极其精细且可定制的微型颗粒。3D打印技术制造出的微颗粒广泛应用于药物和疫苗输送、微电子、微流体及复杂制造等领域,但大规模定制生产此类颗粒极富挑战。r2rCLIP是基于斯坦福大学迪西蒙尼实验室2015年开发的连续液体界面生产(CLIP)打印技术,CLIP可利用紫外线光照,将树脂快速固化成所需形状。研究人员表示,在r2rCLIP面世前,如果想打印出一批大颗粒,需要人员手动处理,这个过程进展缓慢。现在,r2rCLIP能以前所未有的速度,每天制造出多达100万个颗粒。借助新技术,他们现在能利用多种材料,快速创造出形状更复杂的微型颗粒,如利用陶瓷和水凝胶制造出硬颗粒和软颗粒。其中硬质颗粒可应用于微电子制造,而软颗粒可应用于体内药物输送。
【关键词】美国,3D打印,生物医学
【新 材 料】印度材料研究战略需文化转型(2024-03-15)
【摘要】 3月15日,今日新材料讯,印度致力于实现其技术目标,这为该国的材料科学界带来了独特的机会,以实现协同效应、重点突出、大规模就业和全球影响。然而,科学家需更自发地与工业界和政府的利益相关者,开展以目标为导向的合作。近日,印度科学学院(Indian Institute of Science)Arindam Ghosh & A. K. Sood,在Nature Reviews Materials上发表评论文章,材料研究将是印度技术任务的核心,但文化转型是必要的。印度正期待技术驱动的未来,主要建立于国内制造和知识经济基础。几项大型科学项目正在进行中。在基研究方面,印度一直在投资引力波观测(LIGO-India,2016)。在能源方面,2023年,印度启动了22亿美元的绿色氢能任务,并计划在2030年前,实现450千兆瓦的绿色能源能力,以符合国际能源署的“净零”状态。印度正在通过国内电子制造建立自主的半导体生态系统,创造最先进的医疗保健和智能城市基础设施,并通过量子技术开发其创新潜力。材料——研究、创新、技术和制造——将构成这些多样化技术发展计划中最重要的一条主线。然而,材料研究要实现这一战略,需要彻底的文化转型方法。
【关键词】印度,材料研究,文化转型
【新 材 料】瑞士材料所CEJ:绿色微流纺丝法制备PLA微纤维(2024-03-14)
【摘要】 3月14日,新材料网讯,聚乳酸(PLA)纤维在医疗纺织品领域有着广泛的应用。然而,传统的纺丝方法通常涉及使用高温或有毒的有机溶剂。瑞士联邦材料科学与技术研究所(Empa)的王吴超(受国家留学基金委资助于瑞士苏黎世理工攻读博士学位,#CSC PhD scholarship)等人报道了一种PLA纤维制备的绿色策略,使用生物源绿色溶剂CyreneTM作为溶剂,结合微流体技术提供的精确和温和的纺丝条件,实现了在室温下制备负载蛋白质的高孔隙率PLA微纤维。这一策略通过在聚乳酸/CyreneTM纺丝原液周围原位形成水凝胶壳来实现。这个水凝胶壳层稳定了核心流并促进了PLA纤维的固化。
【关键词】瑞士,材料所,微纤维
【新 材 料】美国聚酰胺生产商NYCOA启动了专用于长链尼龙产品的新聚合生产线(2024-03-08)
【摘要】 3月6日,新材料网讯,作为向特种尼龙公司转型的一部分,美国聚酰胺生产商美国尼龙公司Nylon Corporation of America(NYCOA)扩大了产品范围并增加了新的生产能力。NYCOA推出了三种新型长链尼龙,并在新罕布什尔州曼彻斯特现有总部启动了新的聚合生产线。该公司将于5月6日至10日在佛罗里达州奥兰多奥兰治县会议中心举行的NPE 2024上讨论最新进展。
【关键词】美国,聚酰胺,尼龙
【新 材 料】新型铜铟镓硒太阳能电池能效创纪录(2024-03-06)
【摘要】 3月6日,科技日报讯,瑞典乌普萨拉大学和第一太阳能欧洲技术中心科学家携手,研制出一款新型铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池,其能源转换效率高达23.64%,创下同类太阳能电池能效新纪录。国际能源署数据显示,太阳能电池的部署量在全球范围内迅速增长,2022年太阳能发电量占全球电力超过6%。晶硅是太阳能电池中使用最广泛的材料,目前由晶硅制成太阳能电池最多可将逾22%的阳光转化为电力,这种太阳能电池成本低廉且性能比较稳定。研究人员希望以合理的生产成本获得30%以上的光电转换效率,由此开始关注CIGS等更高效的串联太阳能电池。但串联太阳能电池成本太高,迄今无法大规模生产和部署。最新研制出的CIGS太阳能电池包含一块玻璃板,玻璃板上覆盖了几个不同的层,每个层都具有特定功能。吸收阳光的材料由铜、铟、镓和硒化物组成,并添加了银和钠。材料被置于太阳能电池内,位于金属钼和透明的玻璃板之间。为使太阳能电池在分离电子方面尽可能高效,研究团队用氟化铷处理了CIGS层。研究人员表示,钠和铷这两种碱金属之间的平衡,以及CIGS层的组成是提高转换效率的关键。CIGS太阳能电池能效此前的世界纪录是23.35%,由日本Solar Frontier公司创造,再之前是德国巴登符腾堡太阳能和氢能源研究中心创下的纪录22.9%。
【关键词】铜铟镓硒,太阳能电池,能效
【新 材 料】哈佛大学新工具可精确检测超导体特性(2024-03-05)
【摘要】 3月5日,科技日报讯,据发表于最新一期《自然》杂志的论文,美国哈佛大学开发了一种精准测量超导体的基础工具。他们创造性地将量子传感器集成到标准的压力感应设备中,从而直接读出加压材料的电和磁性质。氢在压力下的表现很奇怪。理论预测,这种通常是气态的元素在100多万个大气压的压力下,会变成金属,甚至还会变成超导体。科学家一直渴望了解超导富氢化合物(称为氢化物)并最终将其用于实际,包括悬浮列车、粒子探测器等。但是,现有手段很难研究这些材料,想要准确测量更是困难重重。而哈佛大学团队开发的新工具不仅能测量氢化物超导体在高压下的行为,还能对其成像。
【关键词】美国,超导体,特性
【新 材 料】研究前沿:超材料-光子团簇(2024-02-29)
【摘要】 2月29日,今日新材料讯,在量子计算和其他未来技术,量子纠缠Entanglement是关键资源。多维光子图态(如团簇态)具有特殊的纠缠结构,有望成为量子计量、安全量子通信和量子计算的宝贵资源。然而,迄今为止,多维光子团簇态photonic cluster state的产生依赖于概率方法,这限制了典型光学产生方法的可缩放性。近日,美国加州理工学院Vinicius S. Ferreira等,在Nature Physics上发文,提出了在微波领域资源有效方案的实验实现,用于确定性地产生二维光子团簇态。利用耦合谐振腔阵列作为慢光波导,单个通量可调的Transmon量子比特作为量子发射体,第二个辅助Transmon作为可切换反射镜,实现了纠缠光子波包的快速、整形发射,以及光子波包到发射体量子比特的选择性时间延迟反馈。由此产生了具有70%保真度、四光子的二维团簇态,并经由量子态的层析重建验证。
【关键词】美国,超材料,光子团簇
【新 材 料】通过建模量身定制:三维打印让义眼更逼真更自然(2024-02-28)
【摘要】 2月28日,科技日报讯,《自然·通讯》27日发表的一项研究报道了一种更快捷、耗费人工更少的技术,能通过建模和三维(3D)打印为人们“量身定制”更加逼真的义眼。研究人员认为,这种技术生产的义眼外观更自然,适配度更好。全球约有800万人佩戴义眼,义眼的真实复原度对于心理认同和外在相貌都很重要。不过,目前生产定制义眼的工艺很耗时,而且需要技艺高超的工人为每位患者手工制作。一般来说,整个过程需要耗费8个多小时,即使这样,生产的义眼质量也参差不齐。德国弗劳恩霍夫计算机图形研究所开发并测试了一种为有需求患者生产义眼的数字化技术。他们利用光学相干层析成像(OCT)扫描了10名患者的眼眶和健康的眼睛,使义眼能自动调整适应眼眶的形状。研究人员利用多材料3D打印机打印出有纹理的3D彩色模型。单个义眼的打印时间约为90分钟,同步打印100个义眼需要约10小时。
【关键词】建模,三维打印,义眼
【新 材 料】首次人体受控临床试验证实,石墨烯纳米材料可安全开发(2024-02-21)
【摘要】 2月20日,科技日报讯,石墨烯在2004年首次被分离出来,具有超薄、超强、超柔韧等特性,被誉为“神奇”材料。其可能应用于电子产品、手机屏幕、服装、油漆和水净化等领域。此外,科学家还在积极探索石墨烯在针对癌症和其他疾病的靶向治疗方面所能发挥的作用,例如将其制成可植入设备和传感器。然而,在医疗应用之前,所有纳米材料都需要测试是否有任何潜在的不利影响。近日,英国研究人员公布了一项重要的发现:首次人体严格受控暴露临床试验显示,吸入特定类型的石墨烯不会对肺或心血管功能产生短期不良影响。这意味着石墨烯这种纳米材料可以安全地进一步开发,而不会对人类健康造成重大风险。
【关键词】石墨烯,纳米材料,临床试验
【新 材 料】半球形光伏电池大幅提高能效,有望为可再生能源技术开辟新应用领...(2024-02-21)
【摘要】 2月20日,科技日报讯,在追求可持续能源解决方案的过程中,寻求更高效的太阳能电池至关重要。有机光伏电池因其灵活性和成本效益而成为传统硅基电池的潜力替代品。然而,优化其性能仍然是一个重大挑战。土耳其阿卜杜拉·居尔大学研究人员开创性地重新设计了有机光伏电池的结构,赋予其半球形的外壳,旨在最大限度地提高光吸收和角度覆盖率。与先前报道的半圆柱壳设计相比,半球形壳结构也成为明显的“领跑者”。它拥有TE偏振的光吸收显著增加13%,TM偏振的光吸收显著增加21%。此外,半球形壳结构还具有更广阔的角度覆盖范围,这对于可穿戴电子设备等需要灵活光捕获的应用特别有利。研究人员表示,随着吸收和全向特性的改善,半球形壳活性层将助力有机太阳能电池的多种应用领域。这种新形状标志着有机太阳能电池设计的重大飞跃,让可再生能源的未来前景更光明。
【关键词】光伏电池,可再生,能效
【新 材 料】多功能“超材料”可实时调整形状和机械性,有助软体机器人更适应...(2024-02-19)
【摘要】 2月8日,科技日报讯,据物理学家组织网6日报道,韩国蔚山科学技术院(UNIST)研究人员开发出一种新型多功能材料,能实时动态调整其形状和力学性能。受章鱼等生物启发研制出的软体机器人,在多个领域展现出巨大的应用潜力。但现有软体机器人缺乏软体动物的适应性,主要原因在于很难实时改变和调整材料的特性和功能。鉴于此,研究团队引入一种利用图形刚度模式的新方法。通过让具有椭圆形空隙的简单辅助结构的各个组成单元在数字二元刚度状态(软或刚)之间切换,他们开发出一种可编程多功能材料。这种材料无需额外的设备,即可原位编程多种机械性能。研究负责人金智允(音译)表示,他们开发出的超材料能在几分钟内实现所需的特性。这种数字可编程材料表现出非凡的机械性能,包括形状转换和记忆、应力—应变响应和横向弹性。它还具有可调谐性,以及能量吸收和压力输送等特性,有望应用于多个领域。
【关键词】超材料,机械性,软体机器人
【新 材 料】“重组”材料实现物理性质“混搭”(2024-02-06)
【摘要】 2月6日,科技日报讯,科学家希望了解超导材料的奇异性质如何从其结构中产生,以及如何控制结构以获得理想的特性。其中一个有趣的研究进展是手性问题。超导体中手性的效应可使超导体在高磁场暴露下更加稳固。东京都立大学团队此次引入了一种全新的方法寻找手性化合物。他们没有梳理化合物列表,而是混合了两种具有已知物理性质的化合物。其中一种是具有超导性但没有手性的铂锆化合物,另一种是具有手性但没有超导性的铱锆化合物。将两种化合物以不同的元素比例组合在一起,能有效地“混搭”物理性质,从而提出一种同时具有手性晶体结构和超导性的新材料。该团队首先研究了不同的混合物比例,发现在大约80%的铱内含物中,手性晶体结构的比例在室温下迅速增加;当样品冷却到低温,他们能确认高达85%左右的超导性。这留下了一个“小窗口”,手性和超导性两种属性都可在其中显现。他们创造的新的铂-铱-锆化合物在2.2K温度以下转变为超导体,使用X射线衍射可观察到其具有手性晶体结构。
【关键词】重组,新材料,物理性质
【新 材 料】韩国半导体行业人才缺口持续扩大(2024-02-05)
【摘要】 2月1日,科技日报讯,韩国半导体产业协会29日发布数据分析称,至2031年韩国国内半导体产业劳动力缺口将达5.6万人左右。据该机构统计,2022年韩国半导体产业劳动力缺口约为1800人,10年后该数字将扩大30倍。半导体产业为韩国国民经济支柱性产业。韩国央行在预测2024年经济增长率时表示,排除半导体产业的经济增长率为1.7%,计算半导体产业在内的经济增长率为2.1%。韩国政府和大学目前对半导体人才引进和培养给予了政策倾斜,但效果不彰。人才引进方面,韩国于2023年1月设立尖端产业专门人才签证,但其中有韩语能力考试分数和韩国国内大学留学经历等规定。这些规定事实上限制了大多数理工类学科背景的外国人才。大学教育方面,首尔大学自然科学和工科类学科2023学年28个硕士课程专业中有16个未能招满学生。三星电子与成均馆大学和延世大学合作开设半导体相关专业,SK海力士与高丽大学也进行了类似的合作项目。毕业生就学期间可获取高额奖学金,完成学业后可保送进入对口企业,但依然面临报名的人多,放弃入学的人也多的问题。韩国半导体产业界认为,尽管政府出台一系列扶持政策,但高端人才不断向海外流出,大学又无法及时填补人才缺口,产业发展将面临逐步空心化的局面。
【关键词】韩国,半导体,人才缺口
【新 材 料】创造有机半导体的可持续新方法问世(2024-01-29)
【摘要】 1月26日,科技日报讯,瑞典林雪平大学的研究人员开发出一种新的、更环保的方法来制造用于太阳能电池、人造神经元和软传感器等有机电子产品的导电油墨。有机电子是基于有机半导体材料的新一代电子信息技术。在某些情况下,它可以替代传统硅基电子产品。由于制造简单、灵活性高、重量轻,再加上传统半导体通常具有的电学特性,有机电子可用于数字显示器、储能、太阳能电池、传感器和软植入物等应用。有机电子是由半导体塑料制成的,这种塑料被称为共轭聚合物。然而,加工共轭聚合物通常需要对环境有害、有毒和易燃的溶剂。这是有机电子广泛商业化部署和可持续使用的主要障碍。林雪平大学的研究人员开发出了一种新的可持续的方法来从水中处理这些聚合物。除了更加可持续,新油墨还具有很高的导电性。团队研究了一种使用水等良性溶剂处理共轭聚合物的新方法。通过这种被称为基态电子转移的方法,研究人员不仅解决了使用危险化学品的问题,而且还证明了材料和设备性能的改善。当研究人员测试这种新型导电墨水作为有机太阳能电池的传输层时,他们发现稳定性和效率都高于传统材料。他们还测试了利用这种墨水制造电化学晶体管和人造神经元,结果其工作频率与生物神经元相似。
【关键词】半导体,可持续,有机电子
【新 材 料】新型锂电池5分钟内完成充电(2024-01-29)
【摘要】 1月25日,新材料网讯,锂离子电池是目前最受欢迎的为电动汽车和智能手机供电的方式之一。锂电池重量轻、可靠且相对节能,但它们往往需要数小时才能完成充电,而且缺乏处理大电涌的能力。美国康奈尔大学科学家研制出一款新型锂电池,可在5分钟内完成充电,速度快于市场上其他同类电池,且历经数千次充放电循环后仍能保持性能稳定,有望缓解电动车驾驶员的“里程焦虑”。研究人员表示,这项技术与无线感应充电道路相结合,有望缩小电池的尺寸和成本,使电动交通成为司机更可行的选择。
【关键词】锂电池,充电,速度
【新 材 料】韩企加大全固态电池研发投入(2024-01-23)
【摘要】 1月22日,科技日报讯,1月17日,韩国动力电池企业SK ON宣布,该公司与美国全固态电池企业Solid Power在拉斯维加斯签署了技术转让协议。根据该协议,SK ON可使用Solid Power拥有的电芯设计和试生产线相关技术进行研发。全固态电池具备充电时间短、能量密度高等特点。继2023年上半年日本万胜公司声称在世界上首次成功开发出超小型全固态电池后,韩国动力电池企业不断加大在该领域的投入。三星SDI在韩国企业中最快进入全固态电池开发阶段并开始生产样品。2023年底,三星SDI新设全固态电池专门小组——ASB事业化推进小组。该小组是公司中大型电池事业部直属组织,目标是2027年以后实现商用化。LG新能源选择的研发路径是与韩国科学技术院、首尔大学等机构进行联合开发。他们计划2026年前实现聚合物半固态电池产业化,2028年量产聚合物全固态电池,2030年量产硫化物全固态电池。
【关键词】韩企,全固态电池,研发投入
【新 材 料】光打印金属纳米结构新法面世(2024-01-23)
【摘要】 1月22日,科技日报讯,据《先进材料》杂志报道,在纳米尺度上打印金属可创建具有有趣功能的独特结构,对包括电子设备、太阳能转换、传感器和其他系统的发展至关重要。人们普遍认为,纳米级打印需要高强度的光源。但是,飞秒激光工具价格高达50万美元,这对大多数实验室和小型企业来说过于昂贵。美国佐治亚理工学院研究人员开发出一种基于光的打印金属纳米结构的方法。这种方法比目前任何可用技术都更快、更便宜。具体而言,它比目前的传统方法快480倍,成本仅为原方法的1/35。研究人员致力于寻找一种低成本、低强度的光,可以类似飞秒激光器的方式聚焦。在测试了这项技术后,研究人员发现,即使在低强度的光线下也可进行投影式纳米级打印,但前提是图像必须清晰聚焦。与昂贵的飞秒激光器不同,研究人员在打印中使用的SLED的价格便宜很多。
【关键词】光打印,金属,纳米结构
【新 材 料】催化组合将二氧化碳转为碳纳米纤维,有助抵消强效温室气体排放(2024-01-16)
【摘要】 1月16日,科技日报讯,美国能源部布鲁克海文国家实验室和哥伦比亚大学研究人员联合开发了一种耦合电化学和热化学反应的新策略,可将强效温室气体二氧化碳转化为碳纳米纤维。这些材料具有广泛的独特性能和许多潜在的长期用途。研究人员在《自然-催化》杂志上描述,新方法可在相对较低的温度和环境压力下进行,成功地将碳锁定在固体形态的物质中,以抵消碳排放甚至实现负碳排放。研究人员表示,将碳纳米纤维放入水泥中,可使碳在混凝土中锁定至少50年。该过程同时还会产生氢气。新工作的特别之处在于,试图将二氧化碳转化为具有附加值且坚实的固体碳材料。这种固体碳材料含有尺寸为十亿分之一米的碳纳米管和纳米纤维,具有许多吸引人的特性,包括强度、导热性和导电性。但是,从二氧化碳中提取碳并使其组成精细的结构并不是一件简单的事情。研究人员为此开发了串联两步法。该方法将反应分解为多个阶段,用两种不同类型的催化剂,使分子更容易聚集在一起并作出反应。
【关键词】催化,碳纳米纤维,温室气体
【新 材 料】中韩合作,聚乳酸发泡包装材料开发项目(2024-01-15)
【摘要】 1月12日,天天化工网讯,1月8日,温州大学新材料与产业技术研究院与韩国EPS KOREA株式会社就“聚乳酸泡沫包装材料开发”项目正式签约。项目负责人为温大化材学院国家特聘专家黄承哲教授。韩国EPS KOREA株式会社、斗本株式会社负责人与温州大学化材学院的学院班子、新材料产业研究院负责人一行出席了签约仪式。此次双方签约项目合作金额2.4亿韩元(约130万人民币),标志着学院在国际科研合作上迈出了重要一步。韩国EPS KOREA株式会社主要生产EPP、EPS等石化基不可降解的发泡包装材料,主要客户是韩国最大、全球极有影响力的三星电子,年产值约5000万美元。三星电子急需通过绿色产品的研发、生产及销售,提升其环境保护者的形象,而且已向EPS KOREA株式会社指示研发、提供生物基可降解的泡沫包装材料,手机、大型显示器等高端产品的泡沫包装将首先采用生物基可降解的泡沫包装材料。
【关键词】中韩,聚乳酸,包装材料