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科技成果

歐盟研制成功航天專(zhuān)用特種碳纖維材料

據(jù)科技部網(wǎng)站2017年5月23日，由葡萄牙、西班牙和愛(ài)爾蘭的科研團(tuán)隊(duì)合作完成的歐盟EUCARBON項(xiàng)目，成功建立起歐洲第一條面向衛(wèi)星等航天領(lǐng)域應(yīng)用的特種碳纖維生產(chǎn)線，從而有望使歐洲擺脫對(duì)該產(chǎn)品的進(jìn)口依賴(lài)，確保材料供應(yīng)安全。EUCARBON項(xiàng)目于2011年11月啟動(dòng)，致力于提升歐洲在航天用碳纖維和預(yù)浸漬材料方面的制造能力。項(xiàng)目歷時(shí)4年，總投入320萬(wàn)歐元。目前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已成功實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的預(yù)浸漬材料制造，并可向有意愿采用該材料的公司提供樣品。為測(cè)試材料適用性，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)按現(xiàn)行衛(wèi)星部件規(guī)范生產(chǎn)了2個(gè)組件，并通過(guò)了所有性能測(cè)試。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，航天專(zhuān)用碳纖維是一種典型的利基市場(chǎng)，即被大企業(yè)或大公司忽略的某些細(xì)分市場(chǎng)或小眾市場(chǎng)。然而，發(fā)展這種產(chǎn)品的制造能力會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，將極大提升歐洲在先進(jìn)材料領(lǐng)域的技術(shù)水平和制造能力。另外，除了航天領(lǐng)域，項(xiàng)目也在積極開(kāi)發(fā)特種碳纖維在汽車(chē)工業(yè)和能源領(lǐng)域應(yīng)用的潛力。

烏克蘭成功研發(fā)出生物相容性鈦合金植入材料

據(jù)科技部網(wǎng)站2017年5月22日，烏克蘭國(guó)家科學(xué)院材料科學(xué)研究所成功研發(fā)出一種全新鈦基(Ti-Si-Nb)生物相容性合金，這種鈦合金材料的特點(diǎn)是彈性模量低，從而優(yōu)化與骨材料的相容性。鈦合金材料元素對(duì)人體無(wú)毒性，在一定程度上對(duì)人體有益。根據(jù)烏克蘭國(guó)家醫(yī)學(xué)科學(xué)院傷骨科研究所進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，這種新型鈦合金材料生物力學(xué)相容性比目前廣泛用于醫(yī)藥領(lǐng)域的金屬材料(不銹鋼，鈦合金ВТ6)的性能超過(guò)5%～20%。烏克蘭國(guó)家衛(wèi)生部、烏克蘭預(yù)防毒理學(xué)、食品安全和化學(xué)品國(guó)家科研中心對(duì)該種鈦合金材料植入體運(yùn)用給予積極評(píng)價(jià)。此外，該研究所還成功開(kāi)發(fā)出生物活性陶瓷支架用于培育病人的自體細(xì)胞，醫(yī)學(xué)專(zhuān)家在再生醫(yī)學(xué)中使用這種材料代替供體骨，用于恢復(fù)大量喪失的骨組織。在鈦植入體表面使用無(wú)菌生物活性陶瓷涂層，可提高骨植入體的可靠性，符合強(qiáng)度要求，同時(shí)確保植入體與傷口感染處骨組織的快速融合。

研究人員發(fā)現(xiàn)一種新的材料晶體增長(zhǎng)模式

據(jù)科技部2017年5月18日?qǐng)?bào)道，近日，意大利米蘭大學(xué)與英國(guó)曼徹斯特大學(xué)、俄羅斯薩馬拉大學(xué)、中國(guó)西北工業(yè)大學(xué)、澳大利亞科廷大學(xué)以及挪威科技工業(yè)研究院的材料與化學(xué)研究所的研究人員聯(lián)合發(fā)現(xiàn)了一種新的材料晶體增長(zhǎng)模式。研究人員利用一個(gè)將晶體結(jié)構(gòu)分解成其基本組成元素的動(dòng)力學(xué)模型，描述了如何用一種新的分子學(xué)方法來(lái)預(yù)測(cè)不同晶體類(lèi)型的增長(zhǎng)。相關(guān)成果發(fā)布在《自然》雜志上。在對(duì)沸石晶體、配位聚合物、方解石、尿素和L-半胱氨酸等晶體的模擬過(guò)程中，研究人員證明這些基本組成元素被組織起來(lái)形成各種可能形狀的晶體，這一模型具有普適性，為材料的原子模擬開(kāi)辟了新途徑。目前為止，盡管研究人員使用了先進(jìn)技術(shù)，但是晶體的復(fù)雜性和多樣性阻礙了普適性的增長(zhǎng)模型的形成，而這項(xiàng)多國(guó)聯(lián)合研究為利用晶體增長(zhǎng)模式預(yù)測(cè)合成新的功能材料提供了可能。

瑞士嘗試開(kāi)發(fā)新型蓄電池材料

據(jù)科技部2017年5月18日?qǐng)?bào)道，鋰電池由于材料來(lái)源有限和易燃易爆的風(fēng)險(xiǎn)，在瑞士國(guó)家科研基金會(huì)的支持下，瑞士聯(lián)邦材料研究所、日內(nèi)瓦大學(xué)、保羅謝爾研究所自2015年起聯(lián)合開(kāi)展了一項(xiàng)科研項(xiàng)目，嘗試用鈉鎂材料替代鋰開(kāi)發(fā)蓄電池，取得階段性成果?？蒲袌F(tuán)隊(duì)提出一種全固體蓄電池設(shè)計(jì)，電池中使用的是固體電解質(zhì)而不是一般常用的液態(tài)電解質(zhì)，這種固態(tài)電解質(zhì)是具有晶體結(jié)構(gòu)的含鈉離子或鎂離子的化合物，鈉離子和鎂離子可在其中運(yùn)動(dòng)，由帶正電荷的離子在電池電極間的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生電流。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在20 ℃下，鈉離子即可在固體電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，固體電解質(zhì)不會(huì)燃燒，并在300 ℃環(huán)境下仍保持化學(xué)穩(wěn)定性，安全性大大增加。因鈉元素材料的來(lái)源廣泛，因此這一結(jié)果具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。而鎂離子可在70 ℃的固體電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，相比早期的研究結(jié)果，獲得同樣的導(dǎo)電性能需要400 ℃，考慮到鎂離子比鋰離子攜帶的電荷多一倍，材料來(lái)源較多，化學(xué)穩(wěn)定性更好，用鎂取代鋰作為電池材料具有更好的前景。

瑞士應(yīng)用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)新型聲阻尼材料

據(jù)科技部2017年5月12日?qǐng)?bào)道，瑞士聯(lián)邦材料研究所(EMPA)應(yīng)用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)出一種新型聲阻尼材料。EMPA的科研團(tuán)隊(duì)用選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)，將高聚物逐層打印成型并經(jīng)過(guò)激光燒結(jié)強(qiáng)化過(guò)程，獲得一種內(nèi)部具有特殊彈簧結(jié)構(gòu)同時(shí)具有一定強(qiáng)度的新材料。新材料的基本單元是直徑約4 cm的相互關(guān)聯(lián)的環(huán)狀單元結(jié)構(gòu)，它們?cè)诼暡ㄗ饔孟拢粌H能產(chǎn)生上下前后左右的三維運(yùn)動(dòng)，而且能沿其幾何對(duì)稱(chēng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這種材料對(duì)聲波具有很強(qiáng)的阻尼作用，試驗(yàn)結(jié)果顯示，它對(duì)頻率為800 Hz的聲波能吸收99%，而且材料對(duì)光線的阻礙很小，在建筑、汽車(chē)和航空工業(yè)具有廣泛應(yīng)用前景。科研人員將首先把這種材料嵌入工程高分子材料，作為高性能的新型太空分隔和隔音材料。

俄科學(xué)家開(kāi)發(fā)從廢料中提取鋰的技術(shù)

據(jù)科技部2017年5月10日?qǐng)?bào)道，俄羅斯國(guó)家研究型大學(xué)莫斯科鋼鐵與合金學(xué)院的專(zhuān)家建成了一套工業(yè)試驗(yàn)裝置，能夠從礦石廢料和廢舊鋰離子電池中提取鋰，其終端產(chǎn)品的成本將低于從國(guó)外進(jìn)口的同類(lèi)產(chǎn)品。國(guó)家研究型大學(xué)莫斯科鋼鐵與合金學(xué)院有色金屬與黃金教研室的專(zhuān)家們開(kāi)發(fā)出一種含鋰物質(zhì)的酸處理技術(shù)，并已完成從螢石礦區(qū)巖石樣本和廢鋰離子電池中提取鋰的試驗(yàn)。預(yù)計(jì)多年后，通過(guò)該工藝方法可生產(chǎn)出超過(guò)4萬(wàn)噸的碳酸鋰，從而滿(mǎn)足整個(gè)俄羅斯的國(guó)內(nèi)需求，使俄羅斯擺脫原材料進(jìn)口。新技術(shù)使得鋰的提取和加工可以并行處理，不僅能制備純鋰，而且能根據(jù)國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)需求生產(chǎn)各種鋰鹽。該設(shè)備目前處于調(diào)試階段，其基礎(chǔ)試驗(yàn)將于2017年秋季進(jìn)行。

俄羅斯研制出新型激光監(jiān)視器

據(jù)科技部2017年5月4日?qǐng)?bào)道，俄羅斯托木斯克理工大學(xué)和俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院大氣光學(xué)研究所的研究人員研制出新型激光監(jiān)視器，能夠觀察諸如焊接等人眼所無(wú)法察覺(jué)的快速工序過(guò)程。此前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在單束激光器基礎(chǔ)上，研制出了監(jiān)視器原型機(jī)。這種新型激光監(jiān)視器能夠獲得更清晰的圖像，甚至能觀察到工序中伴隨的X射線輻射。新型監(jiān)視器使用2個(gè)有源元件雙激光器：一個(gè)補(bǔ)充照明研究客體或過(guò)程，另一個(gè)過(guò)濾曝光并增強(qiáng)獲得圖像的效果。單激光監(jiān)視器觀察工序過(guò)程的最遠(yuǎn)距離為3 m。一些工序過(guò)程不僅帶有背景反射信號(hào)，還伴有可能導(dǎo)致電子產(chǎn)品故障的X射線輻射。雙激光收發(fā)分置監(jiān)視器的觀察距離能夠達(dá)到10 m，并能再現(xiàn)復(fù)雜過(guò)程。此外，新型激光監(jiān)視器可以獲得對(duì)比度更高的客體圖像，并擴(kuò)大系統(tǒng)可視區(qū)域。項(xiàng)目獲得俄羅斯科技型小企業(yè)發(fā)展促進(jìn)基金會(huì)的資助。此新型激光監(jiān)視器將率先在焊接和鑄造領(lǐng)域得到應(yīng)用。

美研發(fā)人員在石墨烯電子器件領(lǐng)域取得進(jìn)展

據(jù)科技部2017年5月3日?qǐng)?bào)道，美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種將帶正電荷(p型)的還原氧化石墨烯(rGO)轉(zhuǎn)化為帶負(fù)電荷(n型)還原氧化石墨烯的技術(shù)，可用于開(kāi)發(fā)基于還原氧化石墨烯的晶體管，有望在電子設(shè)備中得到應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)(AIP)《應(yīng)用物理》期刊網(wǎng)站上。研究團(tuán)隊(duì)首先將rGO集成到藍(lán)寶石和硅晶片上，然后使用大功率激光脈沖周期地沖擊晶片上的化學(xué)基團(tuán)。這種沖擊可有效將電子轉(zhuǎn)移，使p型rGO轉(zhuǎn)化為n型rGO。整個(gè)過(guò)程在室溫和常壓下進(jìn)行，完成時(shí)間小于1/5 μs。這種激光輻射退火方法提供了高度的空間和深度控制，使開(kāi)發(fā)基于p-n結(jié)的二維石墨烯電子器件成為可能。

日本首次合成碳納米帶

據(jù)科技部2017年5月3日?qǐng)?bào)道，日本名古屋大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)最近首次成功合成了國(guó)際學(xué)界60年前理論上提出的筒狀碳分子“碳納米帶”?！疤技{米帶”比同樣為筒狀結(jié)構(gòu)的碳納米管(CNT)短，用于鑄?？色@得期望結(jié)構(gòu)的碳納米管，將促進(jìn)碳納米管的迅速普及，相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志電子版上。以前，碳納米帶因有彎曲而導(dǎo)致不穩(wěn)定，無(wú)有效的合成手段。這次合成的碳納米帶直徑約0.8 nm，經(jīng)過(guò)多種分析證實(shí)它與CNT具有相似的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，顯示出CNT的部分結(jié)構(gòu)。CNT具有與眾不同的特性，但由于結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)的差異，以前的制備方法只能得到大小及結(jié)構(gòu)不同的混合物，阻礙了CNT的應(yīng)用。如果使用碳納米帶，可以分別制備特定功能單一結(jié)構(gòu)的CNT，這有助于開(kāi)辟CNT的真正應(yīng)用。