新材料与新工艺

新材料与新工艺

我国NTC系列半导体纳米粉体技术产业化获进展

西北工业大学的研究人员成功研发出了满足负温度系数半导体（NTC）电阻电子浆料应用的锰钴镍（MCN）系列化多品种氧化物纳米粉料，并应用于民用领域。采用该纳米粉料所配电子浆料烧制的薄膜性能优异，已成功应用于NTC电阻器件制造。这是国内首次将NTC纳米粉料用于工业电子元器件制造领域，且材料配方已形成了六大系列不同阻值和热敏指数的品种，拥有自主知识产权。

研究人员对国产设备进行了改造，通过反复试验，大幅提高了纳米粉体的尺寸均匀性，制得的粉料全部为纳米级别，颗粒粒径分布偏差在±（5nm～100nm）尺度内可控，并可使纳米粉体在干燥后仍然保持很好的单分散性，实现了NTC系列半导体纳米粉体的单分散、尺寸和全部球形形貌的高度均匀性制造。目前，研究人员通过与多家单位合作，已经制成了批量器件成品样件。在检测技术方面，研究人员开发出了纳米粉体分散性评价分析，以及样品处理等专有技术。

据悉，该项技术最初应用于航天领域。但由于航天领域用量极少，为了提高技术的适用性，研究人员通过改变配方和工艺，开拓了纳米粉体的民用NTC热敏电阻用途，实现了民用过渡金属氧化物锰、铜、硅、钴、铁、镍等两种或两种以上的氧化物组成半导体纳米粉体材料制造工艺方式的重大革新，是一项军转民典型项目。这是我国首次采用纳米半导体粉体原料制备民用微小型高精度NTC电阻器件，标志着我国已成为完全掌握了该半导体热敏器件制造技术全产业链的国家。 (科学网)

中科院中红外非线性光学晶体材料研究取得进展

中国科学院新疆理化技术研究所的研究人员在新型红外非线性光学晶体的研究方面取得了新进展，发现了两种性能优异的中红外非线性光学晶体材料M2LiVO4（M=Rb，Cs），即Rb2LiVO4和Cs2LiVO4。

中远红外激光在国防、通讯、医疗，以及安全方面有着重要的应用，其中，红外非线性光学晶体是实现中远红外激光输出的关键器件。目前已商业化的红外非线性光学晶体存在多方面的性能缺陷，限制了其应用范围。因此，设计和探索新型的红外非线性材料成为红外激光领域发展的重要方向。

研究结果表明，这两种化合物均具有较宽的透过范围、较大的非线性系数（粉末倍频Rb2LiVO4为4×KDP，Cs2LiVO4为5×KDP，且都能够相位匹配），以及较大的激光损伤阈值。第一性原理计算结果表明，在这两个化合物的结构基元中，VO4基团为其倍频效应的主要来源。此外，其均为同成分熔融的化合物，比较容易生长出高光学质量的大尺寸单晶，以促进其在频率转换、光参量振荡、电光调制和通讯等领域发挥重要作用。 (科 苑)

我国卤素钙钛矿高压研究取得重要进展

吉林大学超硬材料国家重点实验室的研究人员通过研究发现，CsPbBr3作为一类全无机卤素钙钛矿材料，具有良好的结构稳定性和较高的量子产率。研究人员利用金刚石对顶砧装置探讨了不同形貌的CsPbBr3纳米晶（CsPbBr3纳米立方块和纳米线）及其体材料在压力下的结构稳定性、光学带隙和荧光寿命的精细调控。第一性原理计算结果表明，其带隙调控主要由无机PbBr6八面体扭曲变形过程中的轨道相互作用决定。

近年来，金属卤素钙钛矿材料在光伏电池领域受到了广泛关注，其优异的光学性质和较低的成本促进了金属卤素钙钛矿材料的应用与发展。2009年，有机—无机杂化钙钛矿作为吸光材料首次被应用于太阳能电池中，其光电转换效率从3.8%提高到22.1%。但是，该类材料的结构极易受到温度、水、氧等因素的影响，限制了其实际应用。

该项研究成果有助于深入了解卤素钙钛矿材料的结构稳定性，优化其光伏性能，为设计出更稳定的钙钛矿材料拓展了思路。 (科技部)

新型磁流体材料可用于自修复卫星推进系统

美国密歇根理工大学的研究人员开发出一种使用磁流体的推进系统，能够实现喷嘴的持续自修复。

据介绍，卫星通常利用其初始推动力和万有引力围绕地球运动，但当其需要进行重新定位时，就需要使用燃料推进。一些卫星使用电喷射推进系统改变其空间位置，但电喷射推进系统较为“娇弱”，容易破损。密歇根理工大学的研究人员采用离子液磁流体材料开发出一种微推进器阵列的计算模型。这种磁流体材料由一系列在静电力作用下聚集在一起的带有正电荷和负电荷的颗粒组成，通过磁性操控，可组装成微型喷嘴，并在受损后实现自愈合。当向该磁流体喷嘴施加电场时，喷嘴可以喷射出离子束，产生推进力。其工作原理类似于其它的离子推进系统，不同的是，其喷嘴和喷射的离子是同一材料，因此，这种喷射系统可以随时自修复。 (船综院)

俄罗斯研发成功氮氧化铝陶瓷制备新方法

来自俄罗斯国立核能研究大学莫斯科工程物理学院、莫斯科国立测量与制图大学、俄罗斯科学院结构宏观动力学与材料学研究所、俄罗斯科学院巴依科夫冶金与材料学研究所的人员联合成功研制出一种制备透明氮氧化铝陶瓷的新方法。

研究人员采用等离子火焰烧结法来制备透明氮氧化铝陶瓷，其创新之处在于，其不是通过额外的加热器来加热氮氧化铝粉末，而是通过向冲压模具主体及冲压头释放脉冲电流来加热原料。这种方法的优点在于能够迅速加热氮氧化铝粉末，从而缩短制备周期。

氮氧化铝陶瓷是一种具有极高硬度的透明材料，其硬度甚至超过石英玻璃，包括熔融石英、尖晶石及透明蓝宝石。除具有超高硬度外，其还拥有良好的弹性，在兵器、航天等军用和民用领域具有广阔的应用前景。 (科技部)

新型纳米材料可用于制造超薄防辐射宇航服

澳大利亚国立大学的研究人员研制出一种全新的防辐射纳米材料，可用于制造新型超薄防辐射宇航服，提升其灵活性和机动性能。

防辐射是宇航服的重要功能之一，宇航服可屏蔽宇宙空间中的有害射线流、粒子流等，但目前的宇航服都非常笨重。澳大利亚国立大学研制的纳米材料能够反射指定波长的光和射线，包括远红外和紫外线。研究人员可通过计算光粒子的振动，通过改变温度调整纳米材料的折射率来反射不同波长的射线，还可通过叠加多层材料来屏蔽多种光线和有害射线。此外，采用这种纳米材料制造的超薄防辐射层能够起到与厚度更大的防辐射材料相同的防护作用。 (W.CB)

可耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及复合材料在我国面世

中南大学粉末冶金研究院、粉末冶金国家重点实验室的研究人员研发出了一种可耐3000℃高温烧蚀的陶瓷涂层及复合材料，可“护航”高超声速飞行器关键部件。

高超声速飞行器最低时速达6120km。在如此高的速度飞行时，飞机鼻锥、翼前缘等飞行器关键结构部件需承受剧烈的空气摩擦及高达2000℃～3000℃的热气流冲击而不被破坏。

中南大学的研究人员研发的新型陶瓷涂层改性炭/炭复合材料由锆、钛、碳、硼元素组成的四元含硼单相碳化物构成，具有稳定的碳化物晶体结构，主要通过熔渗工艺，将多元陶瓷相引入多孔炭/炭复合材料中制得。其兼具碳化物的高温适应性和硼化物的抗氧化特性，具有优越的抗烧蚀性和抗热震性。

据悉，这是世界上首次合成该四元含硼碳化物单相超高温陶瓷材料，并制成涂层，与炭/炭材料完美“融合”。 (科 日)

上海交大成功研制纳米陶铝合金 已用于天宫二号

上海交通大学的研究人员研制出一种新型纳米陶铝合金，其兼具陶瓷和铝两种材料的优点，其比强度和比刚度甚至超过了钛合金。目前，该材料已成功应用于天宫一号、天宫二号、量子卫星、气象卫星等航天器的关键部件中，并将走进民航、汽车等领域，有望引领材料轻量化革命。

目前，国际上通常采用的制备陶铝合金的方法是先将陶瓷制成颗粒或纤维，然后用搅拌铸造或粉末冶金法混入铝合金中获得铝基复合材料。该方法能够提高材料的强度和刚度，但存在加工成型困难、强度和塑性差，以及性能不稳定等问题。上海交大的研究人员采用“原位自生技术”，通过熔体控制自生，陶瓷颗粒的尺寸由外加法的几十微米减小到纳米级，突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低、加工难等应用瓶颈。制得的纳米陶铝合金重量轻，且具有高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀系数、高阻尼性、耐高温等特点。

据介绍，目前，该材料正在开展板材和锻件的中试和性能测试。上海交通大学还联合相关单位成立了上海交通大学安徽陶铝新材料研究院，加快推进陶铝合金材料的产业化应用。 (澎 湃)

我国含能材料领域新成果有望提升火炸药能量水平

南京理工大学的研究人员在系列水合五唑金属盐含能化合物研究方面取得了新的研究成果。这表明，我国全氮含能物质研究取得重大突破，有望提升制约我国武器装备整体性能的火炸药能量水平。

全氮含能物质是近年发展起来的新一代含能材料，其基本全由氮元素组成，爆炸产物主要是氮气，清洁无污染，而且不易被检测，在军事上也具有低信号的优点。此外，全氮结构本身亚稳定，容易分解并释放出大量的能量，有望成倍提高火炸药的能量水平（达到TNT的3倍以上）。但是，多氮材料中的氮以高压聚合态形式存在，通常情况下只有当其它元素能够提供稳定作用时才能比较稳定地存在。因而，世界各国制备稳定存在的全氮阴离子（N5-）及其盐类的研究工作一直没有取得实质性进展。

研究人员首次制备了全氮五唑阴离子的钠、锰、铁、钴和镁盐水合物，通过研究其单晶结构，系统地揭示了全氮五唑阴离子与金属阳离子的相互配位作用、与水的氢键作用，以及热稳定性规律，为研究全氮五唑阴离子与全氮阳离子组、形成离子型全氮化合物材料，提供了有力的支撑。 (KJ.0831)

德国研究人员利用光刻技术首次绘出银纳米结构

德国柏林亥尔姆茨材料和能源研究中心与德国联邦材料测试与研究机构合作，首次在银材料基底上绘制出了光刻纳米结构，为未来光计算机数据处理、新型电子器件制造开辟了新的途径。

电子束光刻技术能够在材料表面制作精细结构图样，已成功应用于制作铂、金、铜等金属材料的纳米结构。但由于典型银化合物的化学活性非常强，且很难气化，即使在注射部件加热与容器壁反应时也如此，容器到注射部件针尖的通道很可能会在试验温度降低时堵塞，因此，寻找合适的银化合物，以及开发用于电子束的注射部件是实现银光刻技术要解决的难题。

研究人员选用仅在电子束聚焦处分解的银二甲化合物，成功地利用电子束光刻技术在银材料上制作出了纳米结构晶体。采用该技术制造的银纳米结构材料具有特殊的光学特性，可见光可控制自由电子在银结构里振动，即形成所谓的等离子元，并通过密集的光束来显示，通过光的密集度和颜色，就可以读取银纳米结构表面的相关信息，借助拉曼光谱，还可以将这种效应当作验证特定分子的“指纹”。

银纳米结构在电子信息技术领域具有巨大的应用潜力，可作为纯光学数据处理的基础材料，但要实际应用还需进一步优化银纳米结构光刻工艺。 (KJ.0807)