科技成果



科技成果

欧盟研制成功航天专用特种碳纤维材料

据科技部网站2017年5月23日，由葡萄牙、西班牙和爱尔兰的科研团队合作完成的欧盟EUCARBON项目，成功建立起欧洲第一条面向卫星等航天领域应用的特种碳纤维生产线，从而有望使欧洲摆脱对该产品的进口依赖，确保材料供应安全。EUCARBON项目于2011年11月启动，致力于提升欧洲在航天用碳纤维和预浸渍材料方面的制造能力。项目历时4年，总投入320万欧元。目前，项目团队已成功实现实验室规模的预浸渍材料制造，并可向有意愿采用该材料的公司提供样品。为测试材料适用性，项目团队按现行卫星部件规范生产了2个组件，并通过了所有性能测试。项目负责人表示，航天专用碳纤维是一种典型的利基市场，即被大企业或大公司忽略的某些细分市场或小众市场。然而，发展这种产品的制造能力会产生连锁反应，将极大提升欧洲在先进材料领域的技术水平和制造能力。另外，除了航天领域，项目也在积极开发特种碳纤维在汽车工业和能源领域应用的潜力。

乌克兰成功研发出生物相容性钛合金植入材料

据科技部网站2017年5月22日，乌克兰国家科学院材料科学研究所成功研发出一种全新钛基(Ti-Si-Nb)生物相容性合金，这种钛合金材料的特点是弹性模量低，从而优化与骨材料的相容性。钛合金材料元素对人体无毒性，在一定程度上对人体有益。根据乌克兰国家医学科学院伤骨科研究所进行的对比试验结果，这种新型钛合金材料生物力学相容性比目前广泛用于医药领域的金属材料(不锈钢，钛合金ВТ6)的性能超过5%～20%。乌克兰国家卫生部、乌克兰预防毒理学、食品安全和化学品国家科研中心对该种钛合金材料植入体运用给予积极评价。此外，该研究所还成功开发出生物活性陶瓷支架用于培育病人的自体细胞，医学专家在再生医学中使用这种材料代替供体骨，用于恢复大量丧失的骨组织。在钛植入体表面使用无菌生物活性陶瓷涂层，可提高骨植入体的可靠性，符合强度要求，同时确保植入体与伤口感染处骨组织的快速融合。

研究人员发现一种新的材料晶体增长模式

据科技部2017年5月18日报道，近日，意大利米兰大学与英国曼彻斯特大学、俄罗斯萨马拉大学、中国西北工业大学、澳大利亚科廷大学以及挪威科技工业研究院的材料与化学研究所的研究人员联合发现了一种新的材料晶体增长模式。研究人员利用一个将晶体结构分解成其基本组成元素的动力学模型，描述了如何用一种新的分子学方法来预测不同晶体类型的增长。相关成果发布在《自然》杂志上。在对沸石晶体、配位聚合物、方解石、尿素和L-半胱氨酸等晶体的模拟过程中，研究人员证明这些基本组成元素被组织起来形成各种可能形状的晶体，这一模型具有普适性，为材料的原子模拟开辟了新途径。目前为止，尽管研究人员使用了先进技术，但是晶体的复杂性和多样性阻碍了普适性的增长模型的形成，而这项多国联合研究为利用晶体增长模式预测合成新的功能材料提供了可能。

瑞士尝试开发新型蓄电池材料

据科技部2017年5月18日报道，锂电池由于材料来源有限和易燃易爆的风险，在瑞士国家科研基金会的支持下，瑞士联邦材料研究所、日内瓦大学、保罗谢尔研究所自2015年起联合开展了一项科研项目，尝试用钠镁材料替代锂开发蓄电池，取得阶段性成果。科研团队提出一种全固体蓄电池设计，电池中使用的是固体电解质而不是一般常用的液态电解质，这种固态电解质是具有晶体结构的含钠离子或镁离子的化合物，钠离子和镁离子可在其中运动，由带正电荷的离子在电池电极间的运动实现电子的转移产生电流。试验结果显示，在20 ℃下，钠离子即可在固体电解质中运动，固体电解质不会燃烧，并在300 ℃环境下仍保持化学稳定性，安全性大大增加。因钠元素材料的来源广泛，因此这一结果具有很重要的应用价值。而镁离子可在70 ℃的固体电解质中运动，相比早期的研究结果，获得同样的导电性能需要400 ℃，考虑到镁离子比锂离子携带的电荷多一倍，材料来源较多，化学稳定性更好，用镁取代锂作为电池材料具有更好的前景。

瑞士应用3D打印技术开发新型声阻尼材料

据科技部2017年5月12日报道，瑞士联邦材料研究所(EMPA)应用3D打印技术开发出一种新型声阻尼材料。EMPA的科研团队用选择性激光烧结3D打印技术，将高聚物逐层打印成型并经过激光烧结强化过程，获得一种内部具有特殊弹簧结构同时具有一定强度的新材料。新材料的基本单元是直径约4 cm的相互关联的环状单元结构，它们在声波作用下，不仅能产生上下前后左右的三维运动，而且能沿其几何对称轴转动。这种材料对声波具有很强的阻尼作用，试验结果显示，它对频率为800 Hz的声波能吸收99%，而且材料对光线的阻碍很小，在建筑、汽车和航空工业具有广泛应用前景。科研人员将首先把这种材料嵌入工程高分子材料，作为高性能的新型太空分隔和隔音材料。

俄科学家开发从废料中提取锂的技术

据科技部2017年5月10日报道，俄罗斯国家研究型大学莫斯科钢铁与合金学院的专家建成了一套工业试验装置，能够从矿石废料和废旧锂离子电池中提取锂，其终端产品的成本将低于从国外进口的同类产品。国家研究型大学莫斯科钢铁与合金学院有色金属与黄金教研室的专家们开发出一种含锂物质的酸处理技术，并已完成从萤石矿区岩石样本和废锂离子电池中提取锂的试验。预计多年后，通过该工艺方法可生产出超过4万吨的碳酸锂，从而满足整个俄罗斯的国内需求，使俄罗斯摆脱原材料进口。新技术使得锂的提取和加工可以并行处理，不仅能制备纯锂，而且能根据国内的产业需求生产各种锂盐。该设备目前处于调试阶段，其基础试验将于2017年秋季进行。

俄罗斯研制出新型激光监视器

据科技部2017年5月4日报道，俄罗斯托木斯克理工大学和俄罗斯科学院西伯利亚分院大气光学研究所的研究人员研制出新型激光监视器，能够观察诸如焊接等人眼所无法察觉的快速工序过程。此前，研发团队在单束激光器基础上，研制出了监视器原型机。这种新型激光监视器能够获得更清晰的图像，甚至能观察到工序中伴随的X射线辐射。新型监视器使用2个有源元件双激光器：一个补充照明研究客体或过程，另一个过滤曝光并增强获得图像的效果。单激光监视器观察工序过程的最远距离为3 m。一些工序过程不仅带有背景反射信号，还伴有可能导致电子产品故障的X射线辐射。双激光收发分置监视器的观察距离能够达到10 m，并能再现复杂过程。此外，新型激光监视器可以获得对比度更高的客体图像，并扩大系统可视区域。项目获得俄罗斯科技型小企业发展促进基金会的资助。此新型激光监视器将率先在焊接和铸造领域得到应用。

美研发人员在石墨烯电子器件领域取得进展

据科技部2017年5月3日报道，美国北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种将带正电荷(p型)的还原氧化石墨烯(rGO)转化为带负电荷(n型)还原氧化石墨烯的技术，可用于开发基于还原氧化石墨烯的晶体管，有望在电子设备中得到应用。相关成果发表于美国物理联合会(AIP)《应用物理》期刊网站上。研究团队首先将rGO集成到蓝宝石和硅晶片上，然后使用大功率激光脉冲周期地冲击晶片上的化学基团。这种冲击可有效将电子转移，使p型rGO转化为n型rGO。整个过程在室温和常压下进行，完成时间小于1/5 μs。这种激光辐射退火方法提供了高度的空间和深度控制，使开发基于p-n结的二维石墨烯电子器件成为可能。

日本首次合成碳纳米带

据科技部2017年5月3日报道，日本名古屋大学的研究团队最近首次成功合成了国际学界60年前理论上提出的筒状碳分子“碳纳米带”。“碳纳米带”比同样为筒状结构的碳纳米管(CNT)短，用于铸模可获得期望结构的碳纳米管，将促进碳纳米管的迅速普及，相关成果发表在《科学》杂志电子版上。以前，碳纳米带因有弯曲而导致不稳定，无有效的合成手段。这次合成的碳纳米带直径约0.8 nm，经过多种分析证实它与CNT具有相似的结构及性质，显示出CNT的部分结构。CNT具有与众不同的特性，但由于结构不同性质的差异，以前的制备方法只能得到大小及结构不同的混合物，阻碍了CNT的应用。如果使用碳纳米带，可以分别制备特定功能单一结构的CNT，这有助于开辟CNT的真正应用。