超硬材料網(wǎng)

　　美國(guó) 

　　在無(wú)機(jī)非金屬材料、金屬材料、高分子材料以及生物醫(yī)用材料領(lǐng)域取得了多項(xiàng)成果。 

　　無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域：斯坦福和南加州大學(xué)開(kāi)發(fā)出一種設(shè)計(jì)碳納米管線路的新方法，首次生產(chǎn)出一種以碳納米管為基礎(chǔ)的全晶片數(shù)字電路。整個(gè)線路即使在許多納米管發(fā)生扭曲偏向的情況下仍能工作，既不犧牲材料的能效，又能與現(xiàn)有制造設(shè)備兼容，易于商業(yè)化；萊斯大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出一種可將普通碳纖維制成石墨烯量子點(diǎn)的新方法，其最大優(yōu)勢(shì)在于只需一個(gè)步驟就能得到大量量子點(diǎn)。這種一步到位的技術(shù)比現(xiàn)有的石墨烯量子點(diǎn)研制工藝更為簡(jiǎn)化，所得到的量子點(diǎn)不足5納米，具有高溶解性，大小可以通過(guò)設(shè)定制造時(shí)的溫度來(lái)加以控制，在電子、光學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。另外，美科學(xué)家在巴基球中加入一種有機(jī)二甲苯溶劑進(jìn)而制造出一種新的碳化合物，混合了晶體和非晶體兩種結(jié)構(gòu)，是一種“有序化的無(wú)序排列”，堪稱“混沌”晶體，這種材料非常堅(jiān)硬，甚至能在鉆石上留下凹痕。 

　　金屬材料領(lǐng)域：俄勒岡大學(xué)發(fā)現(xiàn)可以用非晶體來(lái)制造“超材料”并實(shí)現(xiàn)負(fù)折射，進(jìn)而研制出一種能以低成本生產(chǎn)負(fù)折射材料的新技術(shù)，并為該技術(shù)申請(qǐng)了專利，這一成果有望帶來(lái)全新的產(chǎn)品甚至影響制造業(yè)。康奈爾大學(xué)利用氨基酸將金屬原子和硅原子相連，在爭(zhēng)取更大的表面面積進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)，使多孔金屬薄膜的導(dǎo)電性提高1000倍，這一技術(shù)為制造多種可應(yīng)用于工程和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的金屬納米結(jié)構(gòu)開(kāi)啟了大門。 

　　麻省理工學(xué)院利用電子束光刻技術(shù)和剝離過(guò)程開(kāi)發(fā)出無(wú)缺陷半導(dǎo)體納米晶體薄膜，種材料的導(dǎo)電率約為傳統(tǒng)方法制成的有裂縫薄膜的180倍，可廣泛應(yīng)用并開(kāi)辟潛在的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。西北大學(xué)和密歇根州立大學(xué)基于常用的半導(dǎo)體碲化鉛，合作開(kāi)發(fā)出一種穩(wěn)定的環(huán)保型熱電材料，熱電品質(zhì)因數(shù)（ZT）創(chuàng)下世界紀(jì)錄，達(dá)到2.2，可將15%至20%的廢（余）熱轉(zhuǎn)換成電力，成為迄今報(bào)告的最高效率。 

　　觸摸顯示屏或太陽(yáng)能電池板導(dǎo)電涂層透光性越強(qiáng)越好，美研究人員利用一種化學(xué)溶液制造出迄今透明度最高的氧化銦錫導(dǎo)電薄膜，厚度只有1460億分之一米，可使93％的光透過(guò)，堪比玻璃。該技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低廉，可彎曲的基底使其在制造柔性顯示屏方面也具有潛力。

　　高分子材料領(lǐng)域：西北大學(xué)等用名為聚二甲基硅氧烷的聚合物造出一種多孔三維高分子材料，再將液態(tài)金屬灌入孔中，從而開(kāi)發(fā)出了能夠像橡皮筋一樣延展拉伸的電子材料，就算被彎曲或拉伸到原始尺寸的200%也能夠正常工作，其在醫(yī)療器械和消費(fèi)電子設(shè)備制造等領(lǐng)域具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 
   
　　賓夕法尼亞大學(xué)研究人員展示了一種硒化鎘納米晶體，能被“印”或“涂”在柔軟塑料上，制成多種性能優(yōu)良的電子設(shè)備，且根據(jù)硒化鎘納米晶體的性能標(biāo)準(zhǔn)，其運(yùn)載電子的速度比非晶體硅要快22倍。新型鎘硒化納米晶體電路結(jié)合了柔韌性、相對(duì)簡(jiǎn)單的制作工藝和低能耗的優(yōu)點(diǎn)，為生物醫(yī)學(xué)和安全應(yīng)用領(lǐng)域的新型設(shè)備、各種傳感器及其他方面的應(yīng)用鋪平了道路。 
   
　　生物醫(yī)用材料領(lǐng)域：匹茲堡大學(xué)和麻省理工學(xué)院研制出一種會(huì)自動(dòng)收縮舒張的BZ凝膠，施加一定的機(jī)械壓力后，原本不跳動(dòng)的BZ凝膠可再次恢復(fù)跳動(dòng)，就像醫(yī)療中的心肺復(fù)蘇術(shù)那樣。這種特性因很像人類皮膚而具有廣泛的應(yīng)用前景，有助于進(jìn)一步研究能感知機(jī)械刺激和化學(xué)反應(yīng)的先進(jìn)材料。此外，美科學(xué)家開(kāi)發(fā)出的一種新奇混合納米纖維生物材料，可在整形外科手術(shù)中作為載荷支架或受傷組織補(bǔ)丁，既能為細(xì)胞提供足夠?qū)捤傻纳L(zhǎng)空間，又能指示它們按肌理排列成新組織，利用該技術(shù)生長(zhǎng)出的半月板組織，幾乎能與真正的人體半月板媲美。 
   
　　美生物工程師開(kāi)發(fā)出一種“聰明”水凝膠，可在幾秒鐘內(nèi)凝固形成黏合劑的新型水凝膠，如尼龍搭扣般足以抵受反復(fù)拉伸，使一個(gè)切口或創(chuàng)面迅速“自修復(fù)”，即便反復(fù)多次，其焊接強(qiáng)度也不發(fā)生任何減弱。該材料可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和工程領(lǐng)域，如醫(yī)療縫合、靶向給藥、工業(yè)密封劑和自修復(fù)塑料等方面。 
   
　　俄羅斯 
   
　　開(kāi)發(fā)出可降解的聚乙烯包裝材料、使鋼材達(dá)到“無(wú)磨損效果”的鍛造技術(shù)以及具有生物相容性的新型骨粘固劑。 
   
　　3月，俄羅斯沃羅涅日技術(shù)學(xué)院開(kāi)發(fā)出一種采用食品工業(yè)廢料作為添加劑，生產(chǎn)可降解聚乙烯包裝材料的工藝。利用該工藝制成的可降解聚乙烯包裝材料硬度高，降解期短。普通聚乙烯材料需要超過(guò)300年才能降解，而這種新材料放置8個(gè)月后就會(huì)變脆，用手即可碾碎。

　　7月，俄羅斯莫斯科國(guó)立鮑曼工程學(xué)院、俄羅斯科學(xué)院布拉岡拉沃夫機(jī)械研究所和全俄航空材料研究院的多位專家宣布研制出了一種技術(shù)方法，可以將鋼材鍛造至接近無(wú)損的程度。這種技術(shù)可使鋼制機(jī)械零部件的實(shí)際壽命延長(zhǎng)10倍，磨損率降低100倍，有望在發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴、凸輪軸、齒輪等機(jī)械裝置上獲得應(yīng)用。 
   
　　10月，俄羅斯科學(xué)院巴依科夫冶金和材料學(xué)研究所、俄羅斯國(guó)立沃羅涅日大學(xué)、莫斯科赫爾岑腫瘤科學(xué)研究所的科學(xué)家們宣布，他們成功研制出一種新型醫(yī)用生物材料——骨粘固劑。該粘合劑是一種用于填充骨與植入物間隙或骨腔并具有自凝特性的生物材料，與納米陶瓷材料具有生物相容性，可修復(fù)受傷骨組織并溶解到人體組織內(nèi)，最大限度減少二次手術(shù)及術(shù)后并發(fā)癥的概率。 
   
　　英國(guó) 
   
　　諾貝爾獎(jiǎng)得主領(lǐng)頭帶動(dòng)石墨烯研究不斷出現(xiàn)新成果；富勒烯研究取得重大突破；世界最輕材料問(wèn)世。 
   
　　1月，因最早制作出石墨烯而獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆利用氧化石墨烯制作出了一種新型隔氣透水材料，該種材料可隔絕大多數(shù)液體和氣體，但水蒸氣可以暢通無(wú)阻透過(guò)它，因此擁有廣闊的應(yīng)用前景；2月，另一位2010年諾貝爾獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)撸?guó)曼大的康斯坦丁·諾沃肖洛夫在《科學(xué)》雜志上撰文稱，將一層二硫化鉬置于兩層石墨烯之間，形成的三明治結(jié)構(gòu)石墨烯晶體管可有效減少電子泄露，這一發(fā)現(xiàn)將以石墨烯為基礎(chǔ)制造超快計(jì)算機(jī)的研發(fā)進(jìn)程向前推進(jìn)了一大步；10月，曼大研究人員研究表明，將石墨烯和氮化硼的單原子層晶體精確地堆疊起來(lái)，從而構(gòu)建出一種“多層糕”式的結(jié)構(gòu)，可作為納米級(jí)的變壓器。這一研究證明，將石墨烯及有關(guān)單原子厚度晶體以原子精度一層層地搭建平面，能夠造出有多種功能的復(fù)雜設(shè)備。 
   
　　除石墨烯外，英國(guó)科學(xué)家在新材料領(lǐng)域研發(fā)成果還包括：5月，富勒烯的研究取得了重大進(jìn)展，英日兩國(guó)科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)表文章稱，他們對(duì)富勒烯結(jié)構(gòu)形成進(jìn)行解析取得了重大突破，揭開(kāi)了存在于化學(xué)領(lǐng)域二十多年的未解之謎；7月，英德兩國(guó)科學(xué)家們研制出了迄今為止全球最輕的材料“飛行石墨”，其密度僅為0.2毫克/立方厘米，這種材料性能穩(wěn)定，具有良好的導(dǎo)電性、可延展性而且非常堅(jiān)固，可廣泛應(yīng)用于電池、航空航天和電氣屏蔽等領(lǐng)域。 
   
　　德國(guó) 
   
　　三個(gè)方面值得關(guān)注：一是稀土材料的循環(huán)利用與替代研究；二是與可再生能源存儲(chǔ)和利用相關(guān)的材料研究；三是納米的應(yīng)用和安全性研究。 
   
　　2012年，德國(guó)在高技術(shù)戰(zhàn)略“電動(dòng)汽車領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)”專項(xiàng)的統(tǒng)籌下，開(kāi)發(fā)稀土材料循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)。如報(bào)廢電機(jī)內(nèi)永磁體部件的拆解、修復(fù)及循環(huán)使用技術(shù)，永磁體內(nèi)稀土元素的回收技術(shù)，適應(yīng)循環(huán)使用電機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)，生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境影響控制等。為提高能源和資源的利用率，液態(tài)金屬研究也在德國(guó)受到更多重視。2012年，由亥姆霍茲德累斯頓研究中心牽頭的液態(tài)金屬研究聯(lián)盟在德國(guó)成立。液態(tài)金屬可用于新型液態(tài)金屬電池儲(chǔ)能、零排放氫生產(chǎn)、或是制造太陽(yáng)能電池，因而被納入未來(lái)技術(shù)的行列。 
   
　　納米研究方面，2012年，德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境部、德國(guó)聯(lián)邦職業(yè)與健康安全研究所與巴斯夫研究所聯(lián)合啟動(dòng)實(shí)施了《納米材料安全性》長(zhǎng)期研究項(xiàng)目。目標(biāo)就是要了解各類重要納米材料可能對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的長(zhǎng)期影響，特別是在低劑量情況下對(duì)工作場(chǎng)所和居住環(huán)境的長(zhǎng)期影響。 
   
　　德國(guó)慕尼黑大學(xué)成功研制出“納米耳”，可以探測(cè)到強(qiáng)度為-60分貝的聲波，比人耳的靈敏度高幾百萬(wàn)倍。這種“納米耳”的主要部分是一個(gè)直徑約60納米的黃金納米球，它在激光束的作用下處于懸浮狀態(tài)，在受到微小聲波的作用時(shí)會(huì)沿聲波方向產(chǎn)生納米級(jí)的振動(dòng)，納米黃金球的這種運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)暗視場(chǎng)顯微鏡觀察到并進(jìn)行攝像記錄，由此可以測(cè)定出微觀世界極其微弱的聲波。  
   
　　德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員發(fā)明一種可回收利用的新型防輻射屏蔽材料。這種材料含有鐵顆粒、石蠟油和硼化合物，看起來(lái)像濕的黑色砂子。與傳統(tǒng)重混凝土相比，這種材料重量要輕20%，而且可重復(fù)使用。它填充在鋼制容器中，置于實(shí)驗(yàn)終端以屏蔽輻射；若此處不再使用，可從容器中取出，異地再用。 
   
　　法國(guó) 
   
　　采用新技術(shù)從工業(yè)廢水中濾出黃金；證明蛋白質(zhì)中水化膜并非不可替代。 
   
　　10月，法國(guó)巴黎一家名為MagpiePolymers的公司開(kāi)始售賣一項(xiàng)類似于“煉金術(shù)”的專利技術(shù)，能從廢水中過(guò)濾黃金。該技術(shù)實(shí)際上是一種從工業(yè)廢水中提取貴金屬的方法，即使是含量極微的稀有金屬也能提取出來(lái)。提取工藝是利用一種微小的塑料樹(shù)脂小珠，當(dāng)廢水通過(guò)這種小球泵出時(shí)，金、鉑、鈀、銠等稀有貴金屬會(huì)慢慢地粘在珠子上，從水中分離出來(lái)。據(jù)稱1升這種樹(shù)脂能處理5—10立方米廢水，提取價(jià)值3000—5000歐元的稀有金屬。新技術(shù)除了提取微量貴金屬，還能用來(lái)過(guò)濾水中的有害金屬，如鉛、汞、鈷、銅和鈾。 
   
　　8月3日，法國(guó)國(guó)家科研中心發(fā)表公報(bào)稱，一個(gè)國(guó)際研究小組證實(shí)，一種聚合物納米膜擁有和水化膜類似的特性，能夠維持蛋白質(zhì)活性。這種納米膜的作用將為工業(yè)、藥理學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域開(kāi)啟新的研究方向。