纳米材料

英科学家发现石墨烯质子过滤膜

据自然网站近日报道，因发明石墨烯实验获得2010年诺贝尔物理学奖的英国曼彻斯特大学材料科学家安德烈·盖姆说，质子通过石墨烯的能力顯示，石墨烯可以作为把氢气从空气中分离的滤网，有助于从燃料电池的氢里获取电量。石墨烯可以作质子过滤膜。

盖姆小组用石墨烯膜从水中过滤了纯净氢气。盖姆说，这种技术还可能从空气中分离氢气，“这还属于推测，不过在发表论文之前，它还在科幻阶段。”去年，研究人员证明了一种堆叠的石墨烯氧化膜能产生微小通道，从二氧化碳或氮气中过滤氢气。

英国国家石墨烯研究所商业主管詹姆斯·贝克指出，在所有实验中，工业合作者最关心的是制造：石墨烯层或含石墨烯的复合材料能否大规模制造，并使产品有过硬的质量和可靠的标准。（科技日报）

美发明极细石墨烯传感器研究人脑

据报道，美国防部先进项目研究局（DARPA）与威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员共同研发出一项人脑研究技术，可探究人脑神经结构与功能的联系。该技术用石墨烯做传感器，厚度仅相当于4个原子，首次可兼容光学和电学手段同时观测。研究报告最近刊登在《自然·通讯》杂志上。

这一新设备利用石墨烯做传感器，可以导电，但厚度不到1nm，并且比现在的金属触点细了几百倍。这么细的材料可以让大部分波段的几乎所有光通过，从而使光学和电学手段在这里相互兼容。此外，石墨烯对生物系统无毒害，比之前的试验材料进步了许多。

透析脑部的解剖结构与功能一直是神经科学领域所追求的目标，同时也是奥巴马政府“人脑计划”研究项目的重中之重。DARPA希望下一代神经科学技术可以反映出神经网结构和功能的关系。科研人员希望提升这一新研发工具的性能，从而可以同时测量任意移动目标的神经元功能、动态和行为。韦伯说：“现在，我们有机会直接一探究竟，去观察、测量和模拟神经回路，从而探索这些联系，并确认大脑回路的功能。这一发现能帮助我们有效了解和治愈脑部创伤与疾病。”（电源工业）

日本岐阜大学成功开发出具有多种功能的纳米多孔纤维

据报道，日本岐阜大学和岐阜县内企业等组成的研究小组开发出了具有多种功能的“纳米多孔纤维”，并在“MesseNagoya2014”上展出了使用该纤维制造的布料及纺织品等试制品。这些功能按照以往的方法很难实现。

纳米多孔纤维由岐阜大学、岐阜县产业技术中心、神谷材料岐阜公司、MIWAMASA公司、旭织物公司、东洋纤维公司、八木熊公司组成的“岐阜大学纳米多孔纤维实用化研究会”与Nac及AICELLO等联合研发。

这种纤维为利用“裂纹处理”法打出无数个纳米尺寸微细孔穴的多孔结构。其特点是无需高温处理，可用于保存易挥发且耐热性较低的药剂（酶等），并且由于可将药剂密封在孔中，药效持续时间较长（耐久性较高）。

目前，参加研究小组的企业等正在设法让该纤维制品达到实用水平，将于2015年1～3月开始受理订单，预定2015年内开始销售。（日经技术在线）

石墨烯可作防弹衣材料

据报道，《科学》杂志上的论文称，石墨烯有望用作防弹衣材料。通过用金刚石探针检测它的单层抵抗力，人们已知石墨烯属于世界上最强的材料。最近，美国科学家首次用一种硅石球来射击石墨烯，检验它承受冲击的能量。他们发现，石墨烯层能在破碎之前迅速分散冲击力，中断通过材料的外展波。论文合著者、美国莱斯大学的埃德温·托马斯说，这种效应的上限是声音在材料中传播的速度，在坚硬轻质的石墨烯中，声速为22km/s，而在空气中是332m/s。以石墨烯层为基础的复合材料及其他轻质高强材料有望成为一种“很有前景的盔甲系统”。

英国国家石墨烯研究所商业主管詹姆斯·贝克指出，在所有实验中，工业合作者最关心的是制造：石墨烯层或含石墨烯的复合材料能否大规模制造，并使产品有过硬的质量和可靠的标准。（科技日报）

中科院理化所石墨烯生物应用获新进展

据报道，近日，中科院理化所微纳材料与技术研究中心在石墨烯生物应用研究的基础上，首次以哺乳期仔鼠为模型，系统研究了氧化石墨烯经口服暴露后，对哺乳期仔鼠生长发育的影响。相关成果发表于《生物材料》杂志。

碳基纳米材料在生物医学、食品、催化等领域表现出巨大的应用前景，特别是石墨烯材料引起密切关注。然而，生物安全性是决定石墨烯能否真正走向应用的必备条件，但此前的毒性实验研究仍无法就石墨烯潜在毒性问题给出明确答案。

实验结果表明，经自由饮水21天后，高剂量组仔鼠的体重、体长及尾长等发育指标显著低于对照组。组织形态学研究进一步证实，高剂量组氧化石墨烯会引起仔鼠的生长发育迟缓。研究人员认为，这可能是哺乳期间仔鼠在长期接触氧化石墨烯后导致小肠肠绒毛发育受到抑制，从而阻碍了仔鼠对营养物质的吸收，导致仔鼠发育迟缓。

该研究为揭示石墨烯与生物体之间的相互作用关系提供了重要依据，并为氧化石墨烯的生物应用研究奠定了毒理学基础。（中国科学报）

我国成功制备出石墨烯/超薄超导异质结

据报道，12月15日，从中科院上海微系统与信息技术研究所获悉，该所信息功能材料国家重点实验室姜达、胡涛等科研人员通过机械剥离实现石墨烯/超薄超导（bi2212）异质结，并在单层晶胞乃至半层晶胞厚的bi2212材料中发现了高于液氮温度的超导转变。相关成果发表于《自然—通讯》杂志。

bi2212为铜基超导体的重要成员，由于在铜基超导材料系列中各向异性最强，因此是研究准二维超导的最佳体系之一。国际同行曾采用薄膜沉积和单晶刻蚀等方法，研究了超薄bi2212的特性。但由于材料制备等方面的局限，对单层bi2212是否超导一直存在争议。2012年，科学家曾使用机械剥离方法成功制备单晶胞厚bi2212薄膜，并发现材料呈绝缘特性。

上海微系统所超导团队通过制备石墨烯/超薄bi2212异质结，发现单层和半层晶胞厚的bi2212均存在超导电性，而且转变温度高于液氮温度。研究人员还发现，电阻温度转变系数可精確反映厚度信息。虽然电阻温度系数和表面电阻发生数量级的变化，但超导转变温度基本不变。该结果提示，bi2212材料的正常态电阻输运特性可能和超导机理无关。该发现对进一步研究铜基超导机理具有重要参考意义。

相关专家认为，石墨烯/超薄bi2212异质结表现出明显的非线性i-v特性，为研发新原理超导器件提供了可能。（中国科学报）

金属有机骨架（MOFs）纳米纤维的宏量制备取得重要进展

金属有机骨架材料（MOFs）是一种由金属离子和有机配体形成的具有多孔性的晶体材料。近年来，因其多孔及高度有序结构，可以获得高比表面积的多孔碳材料，而广泛应用于能量转换和储存领域。该材料的存在形式通常是一种单分散的微晶或者纳米晶，以微孔的金属有机骨架纳米颗粒为结构单元构筑复杂组装体是非常困难的，同时其衍生的材料多数缺乏形貌和孔结构的有效控制。

据报道，最近，中国科学技术大学微尺度国家实验室2012级博士生张旺在导师俞书宏教授的指导下，在该实验室近年来发展的多重模板法制备系列无机纳米线的工作基础上，以超细碲纳米线为模板，成功地指引了ZIF-8（一种典型的金属有机骨架材料）的生长，首次宏量制备了高长径比以及直径可控的金属有机骨架纳米纤维，并进一步将其转化为多孔氮掺杂碳纳米纤维。（中国科技大学）

我国首提“超级碳纳米点”概念 触发“纳米荧光炸弹”

据报道，中科院长春光机所副研究员曲松楠带领团队在“超级碳点”的研究中引入超分子科学思想，日前在国际上首次提出“超级碳纳米点”的概念，研制出了基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”。

水滴可以做什么？答案五花八门，而来自中国科学院长春光机所的曲松楠团队给出的答案则令人惊叹—水滴可以触发“纳米荧光炸弹”！

“当这种‘超级碳纳米点遇到水，就会分解成独立的小尺寸碳纳米点，进而导致荧光增强，使得碳纳米点材料成为一种新型的智能发光材料。”长春光机所副研究员曲松楠告诉《中国科学报》记者。他们在国际上首次提出“超级碳纳米点”的概念，并研制出基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”。

复合该“纳米荧光炸弹”的纸可以实现喷水荧光打印、指纹汗孔荧光采集等多种实际应用，相关结果发表在国际著名期刊《先进材料》上。曲松楠告诉记者，这种成本低、环保、全新的碳基纳米材料还可以用在医疗和诊断领域。他说，“我们在碳点的研究中引入超分子科学的思想，相信‘超级碳点的研究将会走得更远，不断给人们带来新的发现。”（中国科学报）

金纳米颗粒重组可以杀灭癌细胞

据报道，如今，人们不仅可以在纳米尺度对世界进行观测和解读，甚至可以在此尺度上对物质进行调控。天津工业大学与中科院过程工程研究所、北京大学化学学院相关课题组共同合作，通过组装不同粒径大小的金纳米颗粒，得到了一维金纳米链，并且，科研人员成功将其应用到生物热疗领域。据悉，通过光照，这种一维金纳米链可以用来杀灭癌细胞。

据研究的主要参与者、天津工业大学环境与化学工程学院教师尹振博士介绍，他们做这项研究的初衷，其实是想在微观层次的纳米尺度上进行物质调控。

尹振博士介绍说，“我们在研究中得到了稳定的一维金纳米链，即由金的纳米颗粒组成的链条。在最初的研究阶段，我们并不清楚能否成功地构筑稳定的一维金纳米结构。然而，后来测试结果表明，该结构具有非常良好的生物相容性和近红外热效应，因此我们敏感地意识到它在肿瘤热疗方面可能会有潜在的应用。”尹振说。那之后，他们开始了在肿瘤热疗领域的一系列实验。

尹振说，手术、放疗、化疗和生物疗法是目前治疗肿瘤的常见方法，其中，放疗和化疗在杀灭癌细胞的同时，会对正常的细胞和组织造成损伤。在这种情况下，副作用更小的热疗逐渐受到重视。（城市快报）

我国科学家制备出仅1nm厚分子筛膜

据报道，由中科院大连化学物理所研究员杨维慎和李砚硕带领的研究团队，日前首次制备出一种远远“薄于蝉翼”的纳米片分子筛膜。

常规分子筛膜的厚度为蝉翼厚度的十倍以上，这种纳米片分子筛膜仅1nm厚，为蝉翼厚度的千分之一，且具有如“筛眼”般高度规整的孔道，可以精确筛分尺寸差异仅为0.04nm的氢气和二氧化碳分子，从而将后者有效截留。

氢气和二氧化碳的分离是清洁能源和二氧化碳捕获中的关键步骤，利用选择性膜材料，实现二者分子水平的分离，是工业界长期以来的梦想。对于常规膜材料，均存在渗透通量和分离选择性之间此消彼长的关系。因此，如何同时提高分离膜的渗透通量和分离选择性是学术界的重要挑战。

《膜科学》杂志副主编、美国著名无机膜科学家林跃生教授评价该项研究成果是膜科学领域的一个重要进展；德国著名分子筛膜和膜催化科学家卡罗教授评价该研究是分子筛膜领域的一个开创性工作；日本膜协会主席、著名微孔膜科学家都留教授评价该项研究发展了新一代分子筛膜。（中国科学报）

首个“国字头”石墨烯产业化基地落户常州

据报道，2014年12月22日，从常州西太湖科技产业园获悉，常州国家石墨烯新材料高新技术产业化基地正式获批，这是全国首个“国字头”的石墨烯产业化基地。

近年来，常州加速培育和壮大先进碳材料产业取得显著成效。目前，常州西太湖科技产业园已集聚了石墨烯相关企业25家，初步形成了区域性的石墨烯产业集群。石墨烯专利申请总量达123件，其中发明专利申请84件，占总申请量的68%，已授权专利21件，持续领跑全国。高性能人工石墨膜、石墨烯电容式触摸屏、高比表面积石墨烯、石墨烯电缆、石墨烯涂料等5项石墨烯产品已经成功转化。2013年，江南石墨烯研究院获江苏省质监局批准筹建“全国钢标准化技术委员会炭素材料分技术委员会（TC183/SC15）石墨烯工作组”。常州第六元素材料科技股份有限公司2014年11月成功在“新三板”上市，成为国内首家石墨烯上市企业。常州已成为全国石墨烯产业发展的“领头羊”。（科技日报）

山东济宁利特纳米首条石墨烯产业化生产线投产

据报道，12月26日，济宁利特纳米技术有限责任公司首条石墨烯生产线今天正式投产。此次投产的是石墨烯产业园一期工程，可满足年产2～3t的石墨烯粉体即原材料的产能需求。随着市场的不断扩大，项目一期将陆续建成10条粉体生产线。其中石墨烯粉体30t，氧化石墨烯粉体150t，石墨烯浆料1 000t，石墨烯防腐涂料1 000t。此外，产业园还将针对不同产业的需求生产多功能化特种石墨烯5～7种，每种产能3～5t/a，相关衍生产品的研发生产也已经提上日程。

“石墨烯的应用，将大幅提升传统材料的性能和对不同环境的适应性。”济宁利特纳米技术有限责任公司董事长、国家“千人计划”专家侯士峰介绍说，石墨烯就像“工业味精”一样，当它得到广泛使用，传统制造业这锅汤的味道就会被充分提出来。山东作为传统制造业大省，技术投入一直广受重视，此次，行业最前沿的石墨烯新材料在全国率先批量生产，为制造业的变革做足了催化准备。

“欧盟2013年将石墨烯列入‘未来新兴旗舰技术项目，英国把石墨烯作为国家重点发展方向和未来革新产业。”侯士峰说，今天的石墨烯相当于2000年的光伏，正处于爆发前的酝酿阶段。2013年，山东省在全国率先启动扶持石墨烯生产的产业政策，从资金到立项给予了全面扶持，目前已拥有济宁高新区碳纳米材料研究中心、济宁化工园区石墨烯产业园、青岛石墨烯国际创新中心、济南石墨烯产学研基地等多家产业机构，并组建了山东石墨烯产业技术创新战略联盟和山东石墨烯产业知识产权保护战略联盟。现已形成三点布局、一线展开、组团发展的框架，为打造高端材料产业奠定了坚实基础。（大众日报）

中关村丰台园促进石墨烯等战略性新材料产业集群式发展

据报道，2014年12月10日，石墨烯产业化推进大会在中关村丰台园举办。在此次大会上，英国布鲁内尔大学高级石墨烯工程中心中关村丰台园研发中心正式授牌，“石墨烯材料通过增材技术（3D打印）在汽车领域的高端应用专项”启动。为了更好推动石墨烯产业聚集，丰台园未来将打造近40万m2的丰台石墨烯产业园。

2014年10月23日，国家发改委、财政部、工信部共同发布《关键材料升级换代工程实施方案》提出到2016年，推动包含石墨烯在内的20种重点新材料实现批量稳定生产和规模应用。北京市也提出建设“国际科技创新产业中心”的战略目标，要求瞄准国际上最先进的技术，组织对接以企业为主体的承接载体，推动相关技术在京落地转化和产业化。国家和北京市的利好消息，为丰台园力推石墨烯产业化发展插上了腾飞的翅膀。

2014年9月，“中关村丰台园战略性新材料国际合作项目”正式启动，这是北京首个以石墨烯新材料为关键技术的国际合作项目。该项目政企产学研相结合，通过组建国际一流的石墨烯产业及战略性新材料产学研队伍，夯实园区战略性新材料的科技人才基础。为了更好推动石墨烯产业在丰台园聚集，丰台石墨烯产业园正在规划建设。丰台石墨烯产业园初期规划建筑面积近40万m2，重點布局石墨烯研发、孵化、检测认证、技术与产品交易等公共服务平台，吸引全球石墨烯研发机构、原材料生产企业，应用材料及元器件企业入驻，集高端应用开发、科技创新孵化、技术检测评价、产业链示范应用、产品与技术集散交易5大功能于一体。（人民网）

兰花集团50万t纳米新型材料项目一期完工

据报道，日前从兰花集团新材料产业园区获悉，该公司年产50万t纳米新型材料项目一期工程已顺利完工。

据介绍，年产50万t纳米新型材料项目总投资38.8亿元，建设规模为年产92万t纳米复合材料、30万t工程无机棉和10万t光学极PMMA模塑料，全部投产运营后，年产值将实现105亿元，利税总额26亿元。项目于2013年开始筹备建设，现已完成一期工程建设，预计工程全部完成后可利用产业园区工业余热，年节约标煤4万t，循环利用工业废水120万m3，回收利用二氧化碳气体10万t。该项目采用国内先进的纳米碳酸钙新材料技术、固体废弃物制造无机纤维技术和连续本体法制造PMMA模塑料技术，实现了工业园区整体资源利用一体化。园区化工厂排放的中水和二氧化碳可作为纳米复合材料项目的生产用水和原料气。纳米复合材料项目排放的石灰渣、粉煤灰和园区内其他企业的钢渣、煤渣等可作为工程无机棉项目原料，工程无机棉项目的燃烧炉气又循环为纳米复合材料项目的生产热源，复合材料项目生产的生石灰则是光学极PMMA模塑料生产用除湿剂。（太行日报）