新材料与新工艺

新材料与新工艺

美国研发出超耐用、可自愈的防水涂层材料

美国密歇根大学的研究人员研发出一种超耐用、可自愈的防水涂层材料。其耐久度比同类产品高数百倍，可用于车辆、衣物、屋顶，以及其它表面的防水处理，也可用于船舶表面，以减小船体在水中前行的阻力，降低船舶的燃料消耗。

该涂层材料以氟化聚氨酯弹性体和被称为“F-POSS”的专用防水分子为原料制成，可喷涂到几乎任何物体表面上，且具有轻微的弹性组织，使其比以前的产品更具弹性。当涂层被损坏时，该涂层材料可自愈数百次，即使在磨损、划痕、烧伤、等离子体清洁、扁平化、声波降解处理和化学侵蚀后，仍可恢复原状。除物理自愈之外，该涂层材料还可实现化学自愈——如果从表面刮掉防水的F-POSS分子，新分子就会自动迁移到破坏的表面上进行修复。研究人员发现，其自愈能力仅受厚度的限制。

据称，该涂层材料将在2017年年底前在防水织物和喷涂涂层等方面获得应用。 (HK.0511)

中科院3D打印高性能墨水材料研究获进展

中国科学院兰州化学物理研究所的研究人员在3D打印高性能墨水材料研究方面取得进展。研究人员研发了一种3D打印高性能聚酰亚胺光敏树脂，其优异的综合性能使高精度、高耐热性、高强度复杂结构零部件和结构的直接3D快速成型制造成为可能。

目前，用于光固化3D打印的树脂材料主要为丙烯酸脂系或环氧树脂系材料，成型件存在机械强度差、耐高温性差、易吸湿膨胀及耐化学腐蚀稳定性不佳等缺点。聚酰亚胺具有优异的机械性能、耐高温性、抗化学腐蚀性及优良的介电特性等特点，但其难溶、难熔，加工较为困难。因此，设计制备具有优异溶解性能的可快速光固化聚酰亚胺树脂是满足光固化3D打印墨水无溶剂等特殊要求的关键。

研究人员通过对聚酰亚胺分子进行结构设计，研发了具有优异溶解性能的可快速光固化聚酰亚胺树脂及具有优异耐高温等综合性能的光固化3D打印聚酰亚胺墨水。该3D打印聚酰亚胺材料的玻璃化转变温度高于200℃，在300℃烘箱处理或热油浸泡后不会发生断裂和弯曲变形，仍能够保持较好的机械强度，具有优异的高温稳定性能，可在较高温度下长期使用。利用该树脂材料打印制备的复杂结构机械零部件和模型有望在航空、航天、汽车制造及微电子领域得到应用，为3D打印先进制造技术应用于高精度、高耐热性、高强度的复杂结构零件和结构的直接快速成型制造提供了新的途径。 (兰化物)

盐城工学院研发出新型多级孔结构碳材料

盐城工学院的研究人员研发出一种新型多级孔结构碳材料。采用该新型多级孔结构碳材料制造的超级电容器创造了全球极快速充放电电容量的新纪录。

超级电容器是一种功率密度很大的储能装置，可在极短的时间内充放电，但受制于能量密度小等缺点，应用范围远不如锂电池。盐城工学院的研究人员以生物质壳聚糖为碳源，以二氧化硅微球为硬模板，结合氢氧化钾化学活化法制备了一种具有多级孔结构的碳材料。该材料的第一级孔为壳聚糖凝胶冷冻干燥后形成的三维互相连通的微米级大孔网络；第二级孔为二氧化硅模板移除后形成的亚微米级孔洞，均匀密布在第一级孔的孔壁上；第三级孔为氢氧化钾活化形成的纳米级介孔和微孔，分布在第二级孔的表面。这种多级孔结构的引入，有利于电解质离子在电极中的快速扩散，其导电性能与金属镍相当，保证了电子在电极材料内部的快速转移。此外，该材料具有巨大的比表面积（平铺展开可达3000m2/g），这使其具有超高的电容量。采用该材料制造的电极在1A/g电流密度下的质量比电容达到374.7F/g±7.7F/g；即使电流密度增大至500A/g时，电极的比电容仍然能够维持在235.9F/g±7.5F/g。 (KJ.0428)

上海硅酸盐研究所研制出新型无机阻燃耐火包带

中国科学院上海硅酸盐研究所的研究人员研制出一种有望应用于光（电）缆的新型无机耐火纸阻燃耐火包带，进一步拓展了新型无机耐火纸的应用领域。

该新型阻燃耐火包带以羟基磷灰石超长纳米线为主体材料，加入无机纤维“骨架”材料和无机胶粘剂制备而成，具有优异的阻燃耐火性能，在火焰中能够长时间灼烧而不燃烧。此外，其热导率很低，具有优良的隔热性能，在火灾中可以使包带内部保持较低的温度，与商用阻燃包带相比可使包带内部的温度进一步降低150℃以上，在火灾中有助于保护光（电）缆内部的光纤或导线，并保持高质量的通讯。此外，该新型阻燃耐火包带环境友好，在火焰灼烧时无有毒有害气体产生，可保障在场人员的生命安全。 (科 苑)

俄罗斯研制出透气性良好的生化防护薄膜织物

俄罗斯萨利托夫州立大学的研究人员研制出一种既能保护作战人员免受生化武器威胁，又能保持透气性的薄膜织物，不仅能够用于生产军服，还可作为极限运动员和极地考察员的衣服和装备材料使用。

据介绍，该薄膜织物对水、病毒、细菌、毒素，以及过敏原均具有防护作用，穿戴者可免遭生化试剂的危害。此外，该薄膜织物采用纳米纤维，其多微孔结构使其具有良好的空气流通性。与其他国家的同类产品相比，该薄膜织物的性能更优，生产成本也更低。在相关企业的配合下，研究人员已成功将这种薄膜织物制成实验服，供国防部和相关人员进行测试，并在测试结束后决定是否批量生产。该薄膜织物实验服将在2017年底前完成测试，随后进行鉴定。 (许彩霞)

我国研发出超级隔热材料 两面温差可达1500℃

海军工程大学的研究人员研发出一种超级隔热材料，将主要用于舰艇锅炉内的耐火砖上，不但能够长期耐受大火炙烤，还具有良好的隔热性能，解决了舰艇在设计、维修和使用方面的一大难题。

据介绍，该超级隔热材料基于一种新型陶瓷材料研发而成，通过配方及制造工艺优化，采用梯度密度概念，使制成的超级隔热材料在继承陶瓷材料隔热性好、寿命长的特点基础上，又克服了传统陶瓷材料原本韧性差的缺点。性能测试结果表明，使用该超级隔热材料制成的隔热耐火砖迎火面可以抵御1800℃高温的炙烤，而传导到背面的温度不超过300℃，两面温差高达1500℃。该超级隔热材料的性能比国外同类产品高出1倍，而价格仅为国外同类产品的1/6。 (搜 狐)

浙江大学研制出超导石墨烯纤维

浙江大学的研究人员实现了高强度高模量石墨烯纤维、导电率与金属相当的高导电石墨烯纤维的制备。该新型轻质超导石墨烯纤维在低温物理、医疗磁共振成像、超导量子干涉、未来电力传输、航空、航天等领域具有广阔的应用前景。

石墨烯纤维是由石墨烯有序堆积排列而成的新型碳质纤维，具有优异的电/热传输特性。在前期工作的基础上，浙江大学的研究人员通过气相插层反应，制备了金属钙插层的石墨烯纤维，并测试了其导电性与温度的关系。研究人员发现，当温度降低至11K时，钙插层石墨烯纤维的电阻急剧下降，表现出超导性，当温度达到4K时，电阻为零。此外，磁学性能表征结果也证实了钙插层石墨烯纤维超导电性的本征属性。

据称，钙插层石墨烯纤维是首个宏观碳质超导纤维，其超导转变温度为11K，与商用NbTi超导线相当。随着制备工艺的改善，其超导转变区间会进一步变窄，超导转变温度将进一步提升。 (KX.0503)

我国高温超导储能磁体关键技术研究获进展

中国科学院合肥物质科学研究院与中国电力科学研究院、北京电力经济技术研究院合作，自主制备出了螺旋内冷堆叠扭绕型复合化YBCO（氧化钇钡铜）储能线圈试验件，并进行了500A临界电流性能测试。测试结果表明，在液氮迫流冷却和浸泡环境下，该超导线圈的临界电流达630A，超过目标要求的500A，并且随着运行温度的下降，临界电流还可进一步增大。

超导储能系统利用高温超导体的无阻载流特性构造高稳定度磁体线圈，用以存储电磁能，通过变流器实现与电网的瞬时大功率交换，功率输送无需中间能源形式转换，具有毫秒级响应速度、转换效率高于95%、可无限次充放电和功率密度高等优点，可实现与电力系统的实时大功率补偿。但由于其采用了复合超导体技术、复合化储能线圈结构等，加工制备难度极大。

清华大学、安徽宏源特种电缆集团有限公司、合肥聚能电物理高技术开发有限公司、合肥科聚低温技术有限公司，以及北京希卓信息技术有限公司等多家单位联合攻关，在YBCO储能线圈关键工艺技术研究方面取得了重要突破，攻克了高温超导线材复合化焊接及超导接头焊接、铝质套管绕制变形大等难题。其中，YBCO线材采用涂层导体，基材为非磁性镍，工程临界电流最高可达1000A/mm2，力学性能优异，是下一代超导储能磁体的理想选择。

据悉，在国家电网公司“面向工程化高温超导储能磁体关键技术研究”科技项目的资助下，该项研究工作采用基于YBCO材料的复合超导体技术和工艺流程，验证了基于复合导体技术的大型储能磁体技术路线，对我国大型超导储能磁体产业应用技术的突破具有一定的推动作用。 (科 苑)

中科院石墨烯填充导热复合材料研究获进展

中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所的研究人员提出了将少量石墨烯与聚二甲基硅氧烷（PDMS）混合，从而提升PDMS导热性能的研究思路，并与强磁场科学中心的研究人员合作，在10T强磁场设备下制备出了各向异性的石墨烯/PDMS复合材料。研究结果表明，石墨烯在强磁场下的取向可显著提升PDMS的热导率。

研究人员以石墨烯作为导热填料，与PDMS基体混合均匀后，在10T强磁场下使石墨烯发生取向，形成各向异性化的特殊结构，从而有效提升PDMS的导热性能。研究结果表明，当石墨烯填充质量分数为3%时，各向异性石墨烯/PDMS的热导率比纯PDMS材料高174%，并且，PDMS可以保持其良好的柔韧性和生物适应性。

该项研究提出的在强磁场下使石墨烯发生取向形成各向异性结构的方法，可有效提升复合材料的热导率，应用前景广阔。 (合物院)

中科院二硫化钼/类金刚石碳复合薄膜研究获系列进展

中国科学院兰州化学物理研究所的研究人员首次成功制备出了Mo-S-N二元复合薄膜及Mo-SC-N多元复合薄膜，并对其性能进行了研究，取得了系列成果。

研究结果表明，经过参数优化的C/N共掺杂可有效降低N掺杂MoS2薄膜对潮湿大气环境的敏感性，在大幅提升薄膜机械强度和韧性的同时，还可保持薄膜在真空及潮湿大气中的低摩擦、耐磨损性能，并且在空间及聚变辐照环境下具有良好的抗辐照性能，为实现该复合薄膜体系低摩擦、抗辐照与自适应性的一体化协同开辟了新途径。

该项研究工作为优化润滑相与非润滑间不同摩擦化学反应的协同效应提供了思路，解决了长寿命、高载荷关节轴承表面镀膜处理过程及复杂多变环境服役过程中遇到的承载力低、环境敏感导致薄膜失效等问题，已在国内EAST托卡马克装置远程操作臂关节轴承及微小卫星太阳能帆板二次展开机构的润滑与防护领域获得了应用。 (科 苑)