纳米材料

碳纳米管可改善复合材料导电性

据报道，来自英国的大学日前研发了一种新的技术，可以提高传统复合材料的电导率和热导率。

萨里大学和布里斯托大学以及庞巴迪公司研究了如何在碳纤维表面发展纳米材料，特别是碳纳米管，以期赋予碳纤维表面必要的性能。

这项研究将会使得碳纤维增强塑料拥有更多的功能性，同时还保持其结构的完整性。包括传感器、能量收集装置以及通信天线在内的其他新奇的功能，均可集成到复合材料结构中。这将迎来复合材料技术的新时代。

“航空航天工业目前依然主要依赖铜网形式的金属结构，以提供雷击保护，并防止由于导电性差而引起的静电荷在碳纤维表面积聚的现象。”来自前萨里大学的博士，现ACCIS公司助理研究员托马斯·波泽季奇表示。“这种方式增加了质量，同时难以与碳纤维复合材料一起制造。而我们研发的材料利用了高质量的碳纳米管在复合材料表面高密度排列，以允许电传输贯穿整个复合材料。”

“研究人员已经通过研究表明碳纳米管可以显著提升碳纤维符合材料的热导性，”伊安·哈默顿，来自ACCIS高分子与复合材料专业在读的博士补充说道，“这将在航空航天工业中产生广泛的效益，例如给出更好的飞机除冰解决方案，以及使得飞机在一定巡航高度产生的燃料蒸汽最小化。”（中国航空工业发展研究中心）

科学家最新研制超轻材料其强度是钢铁的10倍

报报道，目前，美国麻省理工学院研究人员使用石墨烯材料设计出世界上最轻、最结实的材料，他们通过压缩和熔合石墨烯片，这是一种二维碳材料，这种最新材料仅具有钢铁5%密度，但是硬度却是钢铁的10倍，它可用于轻质量、超强材料应用领域。

使这种新材料硬度增强的关键因素是它的几何3D结构，而不是该材料自身，从而表明可采用其它物质建造成为类似几何结构，实现超轻和超强硬度的特性。这项最新研究发表在近期出版的《科学进展杂志》上。

美国麻省理工学院研究人员对石墨烯单个原子进行了分析，二维石墨烯材料较为结实，并具有一定的电气性质。麻省理工学院民用和环境工程部主管马库斯-比埃勒博士称，但是石墨烯二维结构非常薄，仅是单个原子的厚度，它很难用于制造汽车、房屋或者其它设施的3D材料。他们的研究所做的就是将这种2D材料转变成为3D结构。

为了制造3D石墨烯材料，研究小组使用热量和压力压缩了石墨烯片，这一过程产生较强的稳定结构，类似于珊瑚和叫做硅藻的小型藻类。研究负责人、麻省理工学院民用和環境工程部助理研究员秦昭（音译）说：“一旦我们建造这种3D结构，我们希望观察其极限特征，测试我们制造最结实材料的真实属性。”

为了测试该材料的强度等级，研究人员研制了不同等级的3D模型，然后提交进行各种测试。最新研制的3D石墨材料表面弯曲变形，类似于被折叠的纸张，相比之下，纸张在长度和宽度方面并不具有更大的强度，很容易被揉皱。当石墨烯折叠成某种外形时，例如：形成管状结构，管状结构长度的强度将增大，可承受更多的重量。按照类似的方法，石墨烯片的几何排列可自然形成一种较强的结构。（腾讯科技）

俄首部利用3D打印研发的纳米卫星将于2017年发射

据报道，托姆斯科理工大学“航天材料学”战略科学机构主任叶甫盖尼·科卢巴耶夫向塔斯社透露，俄首部利用3D打印技术制造外壳的国产纳米卫星将于2017年从国际空间站发射。

“预计卫星将于2017年发射至外太空。卫星将被送入轨道，卫星并未安装发动装置，而是依靠初始惯性，可工作4～6个月，然后落下，大气层中燃烧掉”。

托姆斯科理工大学高等技术物理学院院长阿列克谢·亚科夫列夫向塔斯社解释称，纳米卫星送入外太空的主要任务是进行相关材料和结构的研究。“我们已经完成第一阶段，当卫星到达国际空间站时，对其进行观察，观察其进入轨道前承载载荷情况。下一阶段，当宇航员准备发射和发射至外太空时，我们能获得遥测数据，并跟踪器轨迹”。

阿列克谢·亚科夫列夫认为，高校学者关键是要明白，材料和结构对于极端条件下卫星接收是至关重要和可靠的，“如果我们将能获得遥测数据，这意味着我们能应对上述问题。此外，卫星的主要问题在于如何在严寒条件下储存电量，毕竟外太空温度只有-100℃。我们采用了特殊的隔热结构，能够降低热冲击，从而防止电源的损坏。这一举措将大大提升电源的工作效率”。

“托姆斯科-托姆斯科理工大学-120”卫星——俄罗斯首部采用3D技术和特殊优质材料研制而成的航天卫星，是由托姆斯科理工大学与“能源”航天导弹公司、俄罗斯科学院萨拉托夫分院物理强度与材料科学研究所联合研发的，2016年春达到国际空间站。俄此前组建财团，从事小型航天飞行器机器人（3～30kg）研发。有科学家认为，未来这样的卫星甚至将能够完成在轨修复。未来2年，俄计划将2组小型卫星送入地球轨道。（工业和信息化部电子科学技术情报研究所）

世界首个二维电子化合物诞生

据报道，近日，由北卡罗来纳大学教堂山分校应用物理科学与化学助理教授Scott C. Warren带领的研究团队成功合成出世界首个二维电子化合物，将电子化合物研究正式带入了纳米时代。他们的研究成果发表在最新一期的美国化学会志上。

电子化合物是一种由阴阳离子组成的离子化合物。但在电子化合物中作为阴离子的仅仅是没有原子核的电子。在电子化合物中，电子之间相距很近且以极松弛的状态聚集在一起，形成类似气态的电子气。正是这种电子气的存在，使得电子化合物具有高电子迁移率和快速电子输运等独特的电学性能，在电子应用方面具有很大的潜力。

Warren说：“层状电子化合物具有非凡的电子学特性—例如，比石墨烯大得多的导电性。在层状电子化合物的晶体结构中，大量电子在上下极板原子之间分散成厚度仅有2埃的平面。由于电子在扁平云状电子气中传导时与相邻原子的相互作用很小，因此它们的移动速度将会非常的快。”

研究人员通过研究发现，电子化合物的典型特性，也就是电子气的特性，可以在一种被称作氮化二钙（Ca2N）的层状电子化合物被合成为二维单层结构时得以保持。这是世界首个被成功合成的二维电子化合物。（工业和信息化部电子科学技术情报研究所）

纳米新材料导电性“秒杀”石墨烯

据报道，美国研究人员首次合成出層状2D结构的电子晶体，从而将这一新兴材料带入纳米材料“阵营”。研究人员表示，合成层状电子晶体导电性能甚至优于石墨烯，有望用于研制透明导体、电池电极、电子发射装置以及化学催化剂等诸多领域。新研究发表在最新一期《美国化学会志》上。

电子晶体属于由正负离子组成的离子化合物，但其负电“离子”完全由电子取代，这些电子质量很小且不会呆在某个固定位置，而是到处游离，偶尔与其他电子交换位置，行为表现更像电子气体。这种特性赋予电子晶体高度电子移动和快速导电等性能。但科学家们通过理论推测认为，2D电子晶体容易与空气和水发生化学反应，只能在真空中才能稳定存在并保持其强导电性，因此很难在实验室合成。

在新研究中，北卡罗莱纳大学教堂山分校应用物理和化学副教授斯科特·沃伦带领团队，用氮化二钙分子合成出只有几个纳米薄的2D单层电子晶体，还利用液体剥离技术设法让大量纳米单层电子晶体悬浮在溶液中，其中一种溶剂甚至能让氮化二钙纳米单层稳定悬浮一个月之久仍能维持很好的电学特性。“我们克服了电子晶体从多层结构过渡到单层结构的技术难点，证明在合适的化学环境下，2D电子晶体能长时间保持结构和性能稳定。”沃伦解释说。

沃伦团队还通过实验证明，新2D纳米单层电子晶体具有与金属铝相当的导电性；透明度也很高，10nm厚氮化二钙薄膜的透光率达到97%；其表面结也达到现有电子晶体中最高值。研究人员表示，这些特性将导致新材料在诸多领域的应用，比如开发高透明性导电薄膜；沃伦还在与本田公司合作，用这类新材料研制高级电池。

沃伦表示，他们会继续开发电子晶体的应用潜力，并解决实用过程中的各种挑战，比如寻找合适涂层，让电子晶体在空气中也能保持稳定。（科技日报）

我国科学家研制新型二维材料锑烯

据报道，日前，南京理工大学教授曾海波团队成功制备出一种新型第五主族二维材料——锑烯。该研究为二维材料家族引入了新成员，丰富了人们对二维材料的认知。相关研究成果发布于《自然·通讯》。

自石墨烯被发现以来，二维材料因独特的维度特性在基础与应用方面均成为前沿研究热点。近年来，该领域的研究从石墨烯开始，向二硫化物及第四族（硅、锗、锡），再向第五族（磷、砷、锑、铋）逐步拓展。2015年初，该团队从理论上预测了砷烯和锑烯，指出它们是带隙适中并易调制成直接带隙的二维半导体，随后，相关的理论探索在国际上广泛开展。然而，它们的真实存在性和大气环境下的稳定性仍然有待验证。

近期，该团队利用范德华气相外延和超声液相剥离方法，成功制备了二维锑烯，并对锑烯的实际原子结构进行表征，证实了前期理论预测的“最稳定锑烯为β相结构”。研究发现，锑烯的稳定性远高于二维黑磷，在空气中放置一个月之后，使用AFM、Raman和EDS等检测均证实结构没有明显蜕变，如此高的稳定性为后续基础研究和应用探索提供了坚实的保障。（中国科学报）

石墨烯新结构形似海绵比铁硬

据英国《独立报》1月8日报道，美国麻省理工学院（MIT）的科学家通过按压并熔化石墨烯薄片，制造出迄今最轻质坚固的材料之——种多孔的三维石墨烯结构，其形状类似海绵，密度仅为铁的5%，但坚固程度为铁的10倍多。

石墨烯在二维形式时被认为是最坚固的材料，但研究人员一直很难将其二维形式下的坚固强度，转化到有用的三维材料内。在最新研究中，研究团队通过施加热和压力，将石墨烯小薄片按压在一起，制造出一种复杂稳定类似珊瑚和硅藻类生物的结构。新结构名为“螺旋二十四面体”，其表面积相对体积来说很大，但非常坚固。

研究团队负责人、MIT土木和环境工程系主任马库斯·比勒解释说：“石墨烯这种二维材料仅一个原子厚，拥有独特的坚固程度和电学属性，但由于太纤薄，很难制成三维材料。不过，我们的最新研究做到了这一点。”

比勒指出：“石墨烯在热和压力作用下自然形成的这一几何形状非常复杂，用传统方法不可能制造出来。”在实验中，研究人员用3D打印机制造出扩大数千倍的结构，并对其进行测试，得到了上述结果。

这项近日发表在《科学进步》杂志上的新研究表明，新结构的优异性能更大程度源于这一独特的构造而非材料本身。这意味着，科学家可以将其他材料制成同样的几何形状，来获得同样强度的轻质材料。

研究人员认为，同样的几何形状甚至能应用于更大块头的结构材料。比如，制造桥梁的水泥可制成同样的多孔几何形状，在降低重量的同时获得同样的坚固程度。此外，由于这一形状内充满了细小的孔隙，因此，有望用于过滤水或化学物质。（科技日报）

石墨烯在室温下实现自旋过滤

据美国《IEEE光谱》近日报道，美国海军实验室的科学家将一层石墨烯置于镍层和铁层之间，制造出了首个能在室温下过滤自旋的薄膜结点设备，最新研究将有助于下一代磁随机存储器（MRAM）的研制。

电子具有2个重要的属性：电荷和自旋，现代微电子技术只利用了电子的电荷属性；而在新兴的自旋电子学中，自旋取代电荷作为信息储存和传输的载体。自旋过滤能得到高度自旋极化的载荷子。在磁随机存储器中，自旋极化脉冲让磁位在“0”和“1”之间切换，从而实现数据的存储和传输。

起初，石墨烯并没有应用于该领域，因为当它平放时，电子的自旋不受影响且方向随机。但很多研究结果表明，石墨烯有望在自旋电子学领域“大展身手”。此次研究制造出的最新设备就是一个例证。从本质上来说，新设备就像一种过滤器，仅让拥有某种自旋的电子通过；而阻止拥有其他自旋的电子，确保电子的上、下极化彼此区别开来，制造出数字逻辑“0”和“1”。

研究人员解释称，新架构中的自旋过滤现象是石墨烯的量子力学属性同晶体镍薄膜的量子力学属性相互作用的结果，当镍层与石墨烯层对齐时，仅拥有特定自旋的电子能从一种物质转移到其他物质。

该研究主要负责人、海军研究实验室材料科学和技术分部的恩里克·寇巴斯说：“自旋过滤效应已被理论预测，以前仅在处于低温的高电阻结构内看到，新结果表明，这一效应也能在室温低电阻设备内工作。”（科技日报）

石墨烯标准化推进工作组成立

据报道，1月17日，由国家标准委牵头的石墨烯标准化工作推进组成立。国家标准委主任田世宏指出，党中央、国务院对石墨烯产业高度重视，《中国制造2025》《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》《国家创新驱动发展战略纲要》等多个重要文件都对石墨烯发展提出了要求。目前，我国石墨烯材料生产技术、工艺装备和产品质量已取得突破，产业化应用趋势逐渐明朗，产业化步伐明显加快。标准是引领和规范石墨烯产业发展的重要手段，石墨烯标准化推进工作組的成立很必要、很及时。

田世宏强调，石墨烯作为新兴材料产业，正处于科研与产业化并举阶段，现阶段的主要任务是促进新技术、新产品的推广和应用，迫切需求标准研制与科技研发同步，以石墨烯标准加速石墨烯科技成果产业化，已成为石墨烯产业界和学术界的高度共识。

田世宏要求，要抓紧石墨烯标准体系的顶层设计和标准路线图的制定，加快急需标准的研制，鼓励市场主体自主制定标准；要做好石墨烯标准国际化工作，积极推动中英石墨烯标准化工作组成立，积极参与国际标准制定，加快培养国际标准化专家；要做好标准的宣传和实施工作，推进石墨烯材料的示范应用。（中国质量报）

P2i纳米防水镀层技术 低成本加入防水性能

据报道，近日，全球纳米防水技术领军企业P2i公司表示，其系列产品正在助力广大手机制造商降低生产成本。

当今社会，越来越多消费者的手机被水、油或其他液体损坏，据IDC报告显示，只有不到10%的智能手机具备防水性能。广大制造商开始着力提升其产品防御事故的弹性以实现差异化优势。在所有送修的设备之中，液体侵入是继碎屏之后的第二大损坏原因，占比高达35%。IDC估计，2015年约有3.28亿部智能手机因为液体侵入而受损。

P2i首席运营官兼亚洲区总裁黄茂原表示，“防水保护已成为高端智能手机的预期性能，我们预计，将来会有更多电子设备以更经济的价格加入防水性能。纳米镀层技术可降低液体侵入对设备的损害，其成本相较整机价格来说微乎其微。”

至今，P2i公司的创新防水镀层技术已经为超过1.75亿台智能手机提供保护，这不仅帮助手机制造商降低了生产成本，还为广大智能手机用户提供了强大的保护功能，从而免受水、油及汗液的侵害。

据了解，保护智能手机免受液体损坏，有如下2个选择：选择一，物理密封。密封件和密封垫可形成物理屏障，防止液体进入。选择二，利用先进的纳米镀层技术。斥水纳米镀层可防止液体进入或侵蚀，大大减少液体与手机内外部易损组件的接触。与机械物理密封相比，纳米防水镀层足以满足日常的防水需求，且价格更低、更有效。对希望设备有防水性能的用户而言，纳米镀层技术是一个经济高效的完美解决方案。

黄茂原表示：“对制造商而言，纳米镀层是一种价格低廉的解决方案，可提供超值的投资回报。如果企业想提高销售业绩同时保持客户粘性，最佳办法就是采用纳米镀层技术。”

石墨烯薄膜产品有望在哈尔滨实现产业化

据报道，由哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司投建的万吨石墨烯导电浆料项目将于2017年7月投产，可年产导电浆料万余吨。目前万鑫公司的石墨烯产品已销往韩国LG及国内的光宇、国轩等全球多家锂电池领军企业。

位于科技创新城石墨谷科技产业园内的万鑫公司石墨烯、碳纳米管2条生产线于2015年投产，年产导电浆料均为1 000t。即将于今年7月投产的万吨石墨烯导电浆料项目，同样位于万鑫石墨谷内，新建的独立厂房建筑面积约1.2万m2，年产万吨石墨烯，产值达5亿元。据万鑫石墨谷公司负责人介绍，俄罗斯莫斯科大学的石墨特种防火涂料技术也将在哈实现产业化，预计项目于7月份入驻科技园。

北大—宝安烯碳科技联合实验室开展的石墨烯薄膜研发产业化项目进展顺利，投产后将推动黑龙江省在石墨产业迈上新台阶。据悉，石墨烯薄膜具备较强导电性、透光性、柔性及微电子等属性，可广泛应用于电子触摸屏等领域，尤其在柔性电子领域应用，将对现有触摸屏市场产生巨大的产业冲击。（哈尔滨日报）