以石墨烯為原材料的傳感器可檢測室內(nèi)空氣污染 且精度很高

據(jù)報道，英國南安普頓大學(xué)和日本先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所的科學(xué)家研發(fā)了一種以石墨烯為原材料的傳感器，能檢測出室內(nèi)空氣污染且精度極高。這一研究近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上。

新研發(fā)的傳感器可以感應(yīng)到來自建筑、家具用品的二氧化碳分子以及揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）氣體分子。

近年來，由個人居住環(huán)境中的空氣污染引起的健康問題與日俱增。這些有害化學(xué)氣體的濃度水平一般在幾十億分之一（ppb），用現(xiàn)有的環(huán)境傳感技術(shù)難以檢測到，因為這些傳感器只能檢測到濃度為百萬分之一（ppb）的此類氣體。

該研究團(tuán)隊研發(fā)出的石墨烯傳感器在通電后，可使單個的二氧化碳分子一個一個吸附到石墨烯材料上，并在分子水平上檢測其濃度。其具體方法是，通過監(jiān)測石墨烯材料的電阻值，石墨烯材料對二氧化碳分子的吸附和釋放會以電阻“量子化”波動的形式被檢測到。在實驗中，研究人員只花費(fèi)了幾分鐘就檢測到濃度約為30ppb的二氧化碳?xì)怏w。（科技日報）

新方法“刻”出最快柔性硅晶體管

據(jù)報道，美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的科研團(tuán)隊，在4月20日出版的《科學(xué)報告》雜志上撰文稱，他們使用一種獨(dú)特方法，研制出了處理速度最快的柔性硅基晶體管，能無線傳輸數(shù)據(jù)和能量，有望用在包括可穿戴電子設(shè)備和傳感器等在內(nèi)的諸多領(lǐng)域。

目前這一柔性硅晶體管的截止頻率為創(chuàng)紀(jì)錄的38GHz，而模擬表明，其最高截止頻率甚至能高達(dá)110GHz。在計算機(jī)領(lǐng)域，截止頻率越高，晶體管的處理速度越快。

該研究由威斯康星大學(xué)麥迪遜分校電子和計算機(jī)以及工程學(xué)教授馬振強(qiáng)（音譯）、科學(xué)家金正勛（音譯）領(lǐng)導(dǎo)。他們運(yùn)用低溫處理手段，借助簡單且成本低廉的納米壓印技術(shù)，在置于聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）基座上的柔性單硅晶體管上，畫出了電路。

研究人員給晶體管添加了一層光敏材料，利用電子束平印術(shù)，在其上制造出了可重復(fù)使用的納米圖案模型；接著根據(jù)模型內(nèi)的圖案，用干法刻蝕工藝在硅上切割出了精確的納米溝槽，并在溝槽上添加了能作為開關(guān)的寬電閘。由于該高性能晶體管擁有獨(dú)特的三維電流模式，因此耗能更少且效率更高。而且，與傳統(tǒng)制造過程相比，新方法能劃分出更狹窄的溝槽，也將有助于讓更多晶體管簇?fù)碓趩蝹€電子設(shè)備上。

馬振強(qiáng)指出，最新方法很容易升級，用于高效能、低成本的卷對卷制程中，能使半導(dǎo)體制造商們以更低成本制造出擁有無線上網(wǎng)功能的高性能晶體管。（科技日報）

美國哈佛大學(xué)開發(fā)出可調(diào)透明度的窗玻璃

美據(jù)報道，國哈佛大學(xué)研究人員日前開發(fā)出一種新工藝，只需輕調(diào)電壓，就能迅速改變窗玻璃的透明度。

此前也有研究人員開發(fā)可調(diào)透明度的窗玻璃，但都是基于電化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，工藝成本較高。而哈佛研究小組的新技術(shù)是通過改變材料的幾何結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)窗玻璃透明度的。

哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院研究人員在最新一期美國《光學(xué)快報》雜志上報告說，他們開發(fā)的新型可調(diào)窗玻璃中間是一層玻璃或者塑料材料，兩側(cè)覆蓋了透明、柔軟的彈性體，彈性體上又噴了銀納米線涂層。銀納米線涂層尺度很小，不會散射照射其上的光線。但是，當(dāng)施加一個外部電壓時，情況就發(fā)生了變化。

在外加電壓的作用下，兩側(cè)的銀納米線獲得能量向彼此運(yùn)動，從而對彈性體擠壓導(dǎo)致其變形。由于銀納米線在表面的分布不均勻，所以彈性體也呈不均勻變形。這導(dǎo)致表面粗糙，散射光線，玻璃就會變得模糊。

研究人員介紹說，關(guān)鍵一點(diǎn)是，整個變化過程發(fā)生在不到1s的時間內(nèi)。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，彈性體表面的粗糙程度與外加電壓相關(guān)。電壓值越高，表面就會變得越粗糙，玻璃也就越模糊。參與研究的塞繆爾·希安比喻說，“這就好像是一個冰凍的池塘。如果這個冰凍池塘表面是光滑的，那么就可以透過冰看到下面，但如果冰表面有很多劃痕，就什么都看不到了?！保萍既請螅?/p>

日本開發(fā)出具有高脫鹽性能的碳納米膜

據(jù)報道，日本信州大學(xué)2016年4月8日宣布，利用新的成膜方法（干法工藝）開發(fā)出了比現(xiàn)有DiamondLike Carbon（DLC）膜更柔軟的碳基水分離膜，脫鹽率最高達(dá)到96%。這種水分離膜的脫鹽性和透水性不及海水淡化使用的標(biāo)準(zhǔn)反滲透（RO）膜，但高于現(xiàn)有DLC膜，有望作為RO膜投入實用。

DLC是鉆石結(jié)構(gòu)與碳結(jié)構(gòu)混合的非晶碳納米膜，被廣泛用于硬盤表面、各類刀具、PET瓶等的涂布材料。這一次，信州大學(xué)以現(xiàn)有DLC膜為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化納米結(jié)構(gòu)，開發(fā)出了可以應(yīng)用于先進(jìn)水處理的碳納米水分離膜。

這種水分離膜使用濺射法，通過使等離子化的氬氣、氮?dú)狻⒓淄橄嗷ヅ鲎采商挤肿?，在基材上附著并沉積，形成厚度為20～30nm的碳納米層。通過調(diào)節(jié)通入的氮?dú)饬?，可以?yōu)化脫鹽性、透水性和耐氯性，通過增加氮摻雜量，可以表現(xiàn)出較高的NaCl去除率。

這項技術(shù)是日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）正在推進(jìn)的創(chuàng)新中心（COI）項目“為世界的豐富生活環(huán)境和地球可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)的水創(chuàng)新基地”的一環(huán)。是面向“構(gòu)建充滿活力的可持續(xù)發(fā)展社會”的愿景，以構(gòu)建解決全球性缺水的革命性造水和水循環(huán)系統(tǒng)為目標(biāo)，作為實現(xiàn)海水、采出水、鹽水3種水源脫鹽的關(guān)鍵技術(shù)而研發(fā)的。（日經(jīng)BP社）

未來石墨烯材料納米機(jī)器人可治理污染水體重金屬

據(jù)報道，一組國際性科研團(tuán)隊將最新的石墨烯技術(shù)用來制備新型納米機(jī)器人來處理污染水體，較之前方法吸附鉛離子的效率提高了數(shù)倍。不加限制的科技發(fā)展會對環(huán)境造成極大破壞，如電子元器件和電池不當(dāng)處理都會產(chǎn)生水體鉛、鎘、汞、砷、鉻等重金屬污染。

這些機(jī)器人比人類發(fā)絲都細(xì)，形狀為細(xì)小的管狀，機(jī)器人由三層材料制成：最外層為石墨烯氧化物可以從污染水體中吸附出鉛離子，中間層為鎳，允許外部通過可控磁場來操控機(jī)器人，最內(nèi)層則為鉑，可通過分解過氧化氫形成推進(jìn)力。相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在期刊《納米通訊》上，論文中稱應(yīng)用納米機(jī)器人后，可以在60min內(nèi)將鉛濃度為1 000ppb的水體凈化為50ppb濃度，吸附率高達(dá)95%。由于能夠用可控磁場來控制這些機(jī)器人，這些機(jī)器人能夠回收再利用，甚至吸附出的鉛離子也能夠經(jīng)過處理被回收。

論文共同作者德國馬克斯-普朗克研究所的Samuel Sánchez告訴Phys.org說，“這是一項納米機(jī)器人應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)的一項全新應(yīng)用，自我動力的納米機(jī)器人能夠吸附污染水體中的重金屬，并將之轉(zhuǎn)移到最需要應(yīng)用的領(lǐng)域，這是一個良好的閉環(huán)應(yīng)用，這項概念可以推廣至工業(yè)應(yīng)用?！?/p>

新型納米機(jī)器人的開發(fā)科研團(tuán)隊正在準(zhǔn)備將之應(yīng)用至更廣的工業(yè)污染水域，進(jìn)行實際測試。（cnbeta）

合肥物研院研發(fā)出高強(qiáng)度新型納米材料

據(jù)報道，4月8日從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院固體所研究團(tuán)隊近日在國內(nèi)率先成功制備出同時具有高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性的高界面銅鉭（Cu/Ta）納米多層膜塊體材料。這項成果突破了傳統(tǒng)納米材料高溫條件下的不穩(wěn)定性問題，為下一代核電裝置結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計提供了思路。

納米結(jié)構(gòu)材料，因為其高強(qiáng)度及豐富的界面被認(rèn)為是下一代核電裝置的理想候選材料。然而，傳統(tǒng)的納米結(jié)構(gòu)材料在高溫、強(qiáng)輻照等極端條件下結(jié)構(gòu)和性能都不穩(wěn)定，因此制備同時具有高強(qiáng)度及高穩(wěn)定性的納米結(jié)構(gòu)材料一直是材料研究的難題。

固體所內(nèi)耗與固體缺陷研究室核材料研究團(tuán)隊以大塑性變形法，有效克服了材料在累積疊軋過程中出現(xiàn)的塑性不穩(wěn)定現(xiàn)象及邊裂問題，首次成功制備出了層數(shù)為12 288層，最小單層膜厚為50nm的高界面銅鉭納米多層膜塊體。微觀結(jié)構(gòu)表明，這種銅鉭納米多層膜塊體層狀結(jié)構(gòu)連續(xù)，銅、鉭界面平直清晰。力學(xué)性能測試結(jié)果表明，其強(qiáng)度達(dá)到了初始原材料的5倍。更為重要的是，這種材料還具有非常優(yōu)異的高溫?zé)岱€(wěn)定性，500℃退火1h后硬度不變，600℃退火1h后硬度僅下降6.6%。這一高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性材料的成功制備為極端條件下材料設(shè)計提供了新思路，為下一步研究銅釩、銅鎢、鉻鎢等納米多層膜塊體材料打下了基礎(chǔ)。（安徽日報）

單壁碳納米管純度測量出臺國家標(biāo)準(zhǔn)填補(bǔ)碳基納米材料量值傳遞體系空白

據(jù)報道，從由中國計量科學(xué)研究院獲悉，該院研制的單壁碳納米管手性、長度、純度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，填補(bǔ)了我國在碳基納米材料量值傳遞體系的空白，為打破貿(mào)易壁壘提供了技術(shù)支撐。

我國雖然是碳納米管生產(chǎn)大國，但由于缺乏統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，碳納米管材料在出口時遭遇了技術(shù)性貿(mào)易壁壘。

課題負(fù)責(zé)人、中國計量科學(xué)研究院任玲玲副研究員介紹，碳納米管材料中單壁碳納米管使用較多。純度高于90%的單壁碳納米管，每克售價已經(jīng)超過了1 000美元，而低于90%的每克售價僅為其1/10。為避開貿(mào)易壁壘，國產(chǎn)單壁碳納米管只能以低于90%純度出口，每出口1kg損失將近900萬元，大大制約了我國碳基納米材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

“碳基納米材料由于尺度在納米量級，表面能量高、易團(tuán)聚，對測量設(shè)備和測量方法有著很高要求?！比瘟崃岣嬖V記者。在國家科技支撐計劃的資助下，課題組經(jīng)過4年的攻關(guān)，解決了這一難題?！斑@些標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)就好比一把尺子，不同企業(yè)、不同測量設(shè)備通過這把尺子測量得到的結(jié)果才具有一致性、可比性?！比瘟崃峤忉屨f。

此外，課題組還建立了一套激光共聚焦顯微拉曼光譜儀計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，可用于碳納米管、石墨烯等碳基納米材料的結(jié)構(gòu)、純度等特性量的準(zhǔn)確測量，并使其溯源到國家光譜輻射照度基準(zhǔn)。（科技日報）

全球首款石墨烯電子紙問世

據(jù)報道，4月26日從廣州奧翼電子科技股份有限公司（以下簡稱“奧翼電子”）獲悉，該公司與重慶墨?？萍加邢薰荆ㄒ韵潞喎Q“重慶墨希”）經(jīng)過歷時一年的聯(lián)合研制，成功研發(fā)出全球首款石墨烯電子紙，預(yù)計半年內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)對石墨烯電子紙的量產(chǎn)。

據(jù)了解，這款石墨烯電子紙可與柔性或剛性驅(qū)動底板相結(jié)合，制作出剛性石墨烯電子紙顯示屏和超柔性石墨烯電子紙顯示屏。與傳統(tǒng)的電子紙相比，該石墨烯電子紙具有以下3個優(yōu)點(diǎn)：一是彎曲能力更強(qiáng)，強(qiáng)度更高，進(jìn)一步拓寬了電子紙顯示屏的應(yīng)用，非常適合應(yīng)用于穿戴式電子設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)等需要超柔性顯示屏的領(lǐng)域。其次，通常ITO薄膜采用稀有金屬銦，不但價格昂貴而且存儲量少，有短缺風(fēng)險，采用石墨烯不但能降低產(chǎn)品成本，而且石墨材料取之不竭。此外，由于石墨烯材料的透光率高，用它做電子紙顯示的亮度更好。

雖然世界各國都在開展石墨烯的應(yīng)用研究，但目前在全球范圍內(nèi)石墨烯還沒有大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。奧翼電子與重慶墨希于一年前簽署技術(shù)開發(fā)合作協(xié)議，奧翼電子利用重慶墨希提供的石墨烯材料開發(fā)石墨烯電子紙。這款石墨烯電子紙的成功問世，使我國在石墨烯材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面又向前邁進(jìn)了一大步，標(biāo)志著我國在石墨烯應(yīng)用上已經(jīng)走在了世界的前沿。同時也使柔性電子紙技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，大大擴(kuò)展了電子紙顯示技術(shù)的應(yīng)用范圍。（科技日報）

深圳先進(jìn)院制備出高穩(wěn)定性黑磷

據(jù)報道，近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒、王懷雨研發(fā)團(tuán)隊在二維材料領(lǐng)域取得新突破，制備出高穩(wěn)定性黑磷。

2014年，與石墨烯一樣擁有二維層狀結(jié)構(gòu)的黑磷，被視為新的超級材料，剛一出現(xiàn)就引起了全世界的廣泛關(guān)注。黑磷是一種天然的半導(dǎo)體，其帶隙寬度可調(diào)、電學(xué)性能優(yōu)越，被認(rèn)為有望取代硅，成為半導(dǎo)體工業(yè)的核心材料。黑磷的光學(xué)性能同其它半導(dǎo)體相比也有巨大優(yōu)勢，它的半導(dǎo)體帶隙是直接帶隙，即導(dǎo)帶底部和價帶頂部在同一位置，這意味著黑磷可以和光直接耦合，構(gòu)筑新一代光電器件。此外，黑磷還具有獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)的各向異性。盡管黑磷已在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，它卻存在著一個致命缺陷：缺乏穩(wěn)定性。當(dāng)接觸水和氧氣時，黑磷層片會在極短時間內(nèi)氧化進(jìn)而降解掉。這一缺陷極大地限制了黑磷的研究和工業(yè)應(yīng)用。

為解決黑磷的這一“阿喀琉斯之踵”，研究團(tuán)隊創(chuàng)造性地提出用配位化學(xué)的方法來提高黑磷的穩(wěn)定性。研發(fā)團(tuán)隊設(shè)計了一種鈦的苯磺酸酯配體，利用鈦原子的空軌道和苯磺酸酯的強(qiáng)吸電子效應(yīng)，該配體可與黑磷的孤對電子對進(jìn)行配位，從而占據(jù)孤對電子，這樣磷原子就無法再與氧氣發(fā)生反應(yīng)。該修飾技術(shù)簡單有效，在不改變黑磷晶體結(jié)構(gòu)的前提下，就能極大提高它的穩(wěn)定性。而這種高穩(wěn)定性黑磷的成功制備，無疑可有效推動黑磷在光電器件等領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用，還將極大促進(jìn)其在能源、催化、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的深入研究。該研發(fā)團(tuán)隊已經(jīng)在黑磷研發(fā)領(lǐng)域申請PCT專利1項、國家發(fā)明專利3項，并在積極推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。（中國科學(xué)院）

碳納米管新材料產(chǎn)業(yè)園落地渤海新區(qū)

據(jù)報道，4月7日，渤海新區(qū)黨工委書記、管委會主任張國棟會見保利龍馬資產(chǎn)管理有限公司副董事長張建軍一行，雙方就碳納米管新材料產(chǎn)業(yè)園項目落地事宜進(jìn)行洽談。

據(jù)了解，碳納米管新材料產(chǎn)業(yè)園項目初步選址在渤海新區(qū)港城區(qū)鑫海路西側(cè)，園區(qū)主要以碳納米管生產(chǎn)為主，同時涵蓋鋰電池、碳納米管玻璃、碳納米管輪胎、碳納米管化妝品等一系列相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)。另外，保利龍馬資產(chǎn)管理有限公司還將與上海交通大學(xué)合作，在渤海新區(qū)成立一個國家級實驗研發(fā)基地，作為碳納米管的研發(fā)中心，為碳納米管的生產(chǎn)提供技術(shù)保障。張建軍表示，他們擁有國內(nèi)研究碳納米管的專家團(tuán)隊，有信心建成國內(nèi)首屈一指的碳納米管生產(chǎn)研發(fā)基地。（渤海新區(qū)網(wǎng)站）

杭電股份投資1億元從事石墨烯研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化

據(jù)報道，4月13日晚間，杭電股份發(fā)布公告稱，公司與澳大利亞新南威爾士大學(xué)及澳大利亞新南創(chuàng)新有限公司簽訂《研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化合作議定書》，三方共同合作進(jìn)行研究開發(fā)，并在中國實現(xiàn)研究成果產(chǎn)業(yè)化。杭電股份將投資人民幣1億元，從事運(yùn)用石墨烯提升電力電纜導(dǎo)電性和電網(wǎng)級石墨烯超級電容器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。（網(wǎng)易財經(jīng)）

玲瓏輪胎與北京化工大學(xué)擬開展石墨烯輪胎等13項研究

據(jù)報道，4月13日，山東玲瓏輪胎股份有限公司（以下簡稱“玲瓏輪胎”）與北京化工大學(xué)“產(chǎn)學(xué)研合作簽約儀式”在山東招遠(yuǎn)舉行。

未來，雙方將共同開展石墨烯輪胎研究、納米粘土天然橡膠在全鋼胎面的應(yīng)用等13項技術(shù)合作課題，憑借多年合作的成功經(jīng)驗，雙方必將在人才培養(yǎng)、科研研究等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破，推動北京化工大學(xué)學(xué)術(shù)成果推廣，提升玲瓏輪胎技術(shù)研發(fā)能力，為雙方的發(fā)展再添新活力。

據(jù)悉，多年來，玲瓏輪胎與北京化工大學(xué)建立了穩(wěn)固的技術(shù)合作關(guān)系，共同承擔(dān)了多項國家“863計劃”、”973計劃”、“火炬計劃”等國家級重大科研課題；2015年，雙方牽頭成立的“蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”，開啟了我國蒲公英橡膠的綜合開發(fā)研究。同年，雙方共同合作的“節(jié)油輪胎用高性能橡膠納米符合材料的設(shè)計及制備關(guān)鍵技術(shù)”更榮獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎，成為中國輪胎行業(yè)獲得的最高獎項。（中化新網(wǎng)）

炭納米超微材料炭電極通過省級科技鑒定

據(jù)報道，近日，由河北聯(lián)冠電極股份有限公司研制開發(fā)的新型環(huán)保炭納米超微材料炭電極順利通過河北省組織的專家鑒定。鑒定委員會一致認(rèn)為，該產(chǎn)品物理性能好、節(jié)能環(huán)保，填補(bǔ)了國內(nèi)炭素制品的一項空白。

據(jù)該課題項目總負(fù)責(zé)人、我國炭素制品行業(yè)專家王廣西介紹：聯(lián)冠公司從2014年開始，投資1 000多萬元研制開發(fā)新型環(huán)保炭納米超微材料炭電極產(chǎn)品，經(jīng)過2年多的反復(fù)試驗獲得成功，并于2015年取得了國家發(fā)明專利技術(shù)授權(quán)。該產(chǎn)品具有物理性能好、節(jié)能降耗、安全環(huán)保等特性。特別是炭納米超微材料的應(yīng)用，與一般炭電極相比，在體積密度、抗折強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度分別提高5%～10%以上，解決了目前大型礦熱爐冶煉過程中的折斷、開裂等問題。通過研發(fā)炭電極最佳原料配方，使產(chǎn)品的膨脹系數(shù)比普通炭電極制品低一倍多，解決了生產(chǎn)中的嚴(yán)重污染問題。目前企業(yè)已投資3 000多萬元建成國內(nèi)首條炭納米超微材料炭電極專業(yè)生產(chǎn)線，得到用戶一致認(rèn)可。（中國工業(yè)報）