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如今,與傳統(tǒng)材料相比,新材料產(chǎn)業(yè)的研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì),社會(huì)發(fā)展,科技進(jìn)步和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志,世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以下盤(pán)點(diǎn)全球新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)態(tài),為您帶來(lái)新材料行業(yè)新分析。
【英 國(guó)】
石墨烯研究精彩紛呈:用石墨烯墨水打印出射頻天線;找到能大量生產(chǎn)石墨烯薄膜的新方法。
鄭煥斌(本報(bào)駐英國(guó)記者)5月,曼徹斯特大學(xué)的研究人員與石墨烯生產(chǎn)商BGT材料有限公司合作,用壓縮石墨烯墨水打印出射頻天線。這種天線靈活、環(huán)保,可廉價(jià)大批量生產(chǎn),能應(yīng)用在無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)簽和無(wú)線傳感器上。
6月,來(lái)自近40個(gè)國(guó)家的650多名科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界人士,出席了在曼徹斯特大學(xué)舉辦的“2015石墨烯周”,會(huì)議涵蓋了石墨烯及相關(guān)二維材料和異質(zhì)結(jié)構(gòu)等15個(gè)主題。
11月,格拉斯哥大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)一種能大量生產(chǎn)石墨烯薄膜的新方法,據(jù)稱(chēng)可使基板成本大幅降低到約為先前使用材料的1/100。
【美 國(guó)】
在超導(dǎo)材料、碳納米管、石墨烯等領(lǐng)域取得重大突破。
超導(dǎo)材料方面:麻省理工學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),所有超導(dǎo)材料的超導(dǎo)性與薄膜厚度、臨界溫度和薄膜電阻成比例。這一發(fā)現(xiàn)有望帶來(lái)設(shè)計(jì)更好的超導(dǎo)線路,用在量子計(jì)算和超低能耗計(jì)算設(shè)備中。
碳納米管研究方面:威斯康星大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出新型高性能碳納米管晶體管,其開(kāi)關(guān)速度比普通硅晶體管快1000倍、比目前*快碳納米管晶體管快100倍,且性能遠(yuǎn)勝目前工業(yè)用薄膜晶體管,使碳納米管晶體管取代硅芯片成為可能;斯坦福大學(xué)的科學(xué)家使用碳納米管替代硅為原料,讓存儲(chǔ)器和處理器采用時(shí)髦的三維方式堆疊在一起,降低了數(shù)據(jù)在兩者之間的傳輸時(shí)間,從而大幅提高了計(jì)算機(jī)芯片的處理速度,運(yùn)用此方法研制出的3D芯片的運(yùn)行速度有望比目前芯片高出1000倍。
石墨烯研究方面:美、中、日科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種碳的新結(jié)構(gòu)——五邊石墨烯,計(jì)算機(jī)模擬顯示,這種半導(dǎo)體具有超高機(jī)械強(qiáng)度,能耐727攝氏度左右的高溫;加州大學(xué)河濱分校的研究團(tuán)隊(duì)用新方法,讓石墨烯擁有磁性的同時(shí)獲得新的電學(xué)性能,能產(chǎn)生新的量子現(xiàn)象;康奈爾大學(xué)的物理學(xué)家將只有10微米厚的石墨烯裁剪、折疊、扭轉(zhuǎn)和彎曲成多種造型,剪出可能是迄今世界上*小的機(jī)器,為納米級(jí)彈性器件的研發(fā)提供了新思路。
超材料研究方面:哈佛大學(xué)首次設(shè)計(jì)出一種折射率為零、能整合在芯片上的“超材料”,光在其中的速度可達(dá)到“無(wú)限大”,為探索零折射率物理學(xué)及其在集成光學(xué)中的應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。
美國(guó)科學(xué)家在新材料領(lǐng)域的成果還包括:
意大利和美國(guó)科學(xué)家首次創(chuàng)建出基于硅烯材質(zhì)的晶體管,其在真空中能穩(wěn)定工作;賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家研制出一種新型高分子介電質(zhì),不但能存儲(chǔ)能量,還能耐250攝氏度左右的高溫,在混合動(dòng)力和純動(dòng)力汽車(chē)以及航天器的制造中應(yīng)用前景廣泛。
斯坦福大學(xué)利用導(dǎo)熱材料,開(kāi)發(fā)出一種非常輕的新型納米線網(wǎng)狀面料,比傳統(tǒng)面料能鎖住更多熱量,連通電源后還能主動(dòng)發(fā)熱,用它織成的衣服,讓一個(gè)人每年能節(jié)省大約1000千瓦時(shí)的能量,這相當(dāng)于一個(gè)普通美國(guó)家庭一個(gè)月的用電量。
麗羅伊˙拉斯穆森和能源部普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)科學(xué)家攜手研制出一種新型合成肌肉,其擁有極強(qiáng)的抗輻射能力,且能附著在金屬上,有望用于制造更好的義肢以及反應(yīng)更靈敏的機(jī)器人,在深空探索尤其是火星探索領(lǐng)域具有很大用途。
弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的研究小組用鐵納米顆粒、具有磁性的鈷和碳納米顆粒合成出一種磁性可與稀土制傳統(tǒng)永磁材料相媲美的新型磁性材料。
【加拿大】
新一代光電材料鈣鈦礦研究取得突破,研發(fā)出超韌聚合物纖維,首次完成石墨烯超導(dǎo)性實(shí)驗(yàn)。
2月,工程師利用新技術(shù)生長(zhǎng)出大塊鈣鈦礦純晶體,為開(kāi)發(fā)出更便宜高效的太陽(yáng)能電池和發(fā)光二極管打下基礎(chǔ)。
5月,科技公司Ocumetics研發(fā)出一種高科技仿生鏡片。用戶戴上后,只需10秒就可讓視力快速恢復(fù)。
6月,蒙特利爾理工學(xué)院的研究人員從蜘蛛絲獲取靈感,研制出一種由堅(jiān)韌纖維編織而成的超韌聚合物纖維。這種復(fù)合材料未來(lái)可用于制造更安全輕便的飛機(jī)引擎,也將在手術(shù)設(shè)備、防彈衣、汽車(chē)零件等其他應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手。
7月,不列顛哥倫比亞大學(xué)研究小組通過(guò)在石墨烯中摻雜鋰離子并將其冷卻到5.9開(kāi)氏度,證明了石墨烯具有超導(dǎo)性的無(wú)限可能,并制造出首個(gè)超導(dǎo)石墨烯樣品,*新突破有望迎來(lái)石墨烯電子學(xué)和納米量子器件的新時(shí)代。
【法 國(guó)】
繼續(xù)在量子計(jì)算機(jī)、新型電池等應(yīng)用領(lǐng)域,開(kāi)展相關(guān)新材料研究。
10月,法國(guó)和俄羅斯科學(xué)家在二維超導(dǎo)材料上發(fā)現(xiàn)一種特殊的磁場(chǎng)擾動(dòng),就像一個(gè)個(gè)微小的振蕩星,這些激發(fā)態(tài)由摻入超導(dǎo)材料的磁性原子產(chǎn)生,這意味著“于淥—芝巴—魯西諾夫”狀態(tài)(YSR態(tài))鏈不只是理論,在實(shí)驗(yàn)中也可以觀察到。這一成果或?yàn)橹圃炝孔佑?jì)算機(jī)開(kāi)辟新途徑。
12月,研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了新款18650鈉離子電池,其借助鈉離子轉(zhuǎn)移(而不是鋰離子)來(lái)存儲(chǔ)和釋放電能,與普遍鋰電池相比儲(chǔ)量更高、造價(jià)更低;其能量密度可與磷酸鐵鋰等鋰離子電池相媲美。
【德 國(guó)】
研制出新型鎳鈦銅記憶合金,找到生產(chǎn)白色發(fā)光二極管低廉而環(huán)保的方法。
基爾大學(xué)的研究人員新發(fā)明了一種鎳鈦銅記憶合金,其可變形千萬(wàn)次不斷裂,而普通合金材料變形幾千次就會(huì)斷裂,有望在微電子和光學(xué)器件、傳感器、醫(yī)療器件等眾多領(lǐng)域大顯身手。
紐倫堡-埃朗根大學(xué)的研究人員將熒光蛋白涂在一種橡膠材料上,嵌入到發(fā)光二極管中,發(fā)明了一種既簡(jiǎn)單又廉價(jià)的生產(chǎn)工藝,使生產(chǎn)白色發(fā)光二極管既低廉又環(huán)保。
馬普固體物理研究所和慕尼黑大學(xué)合作開(kāi)發(fā)出了一種納米結(jié)構(gòu)材料,可用于制造無(wú)觸摸的感應(yīng)屏幕,只要手指接近屏幕,就能瀏覽頁(yè)面和敲打文字,避免手指接觸屏幕傳染細(xì)菌。