纳米材料

三星宣布完成5纳米EUV开发 意图与台积电争世界霸主

据报道，4月17日，三星通过官网新闻中心宣布实现基于EUV光刻的5纳米FinFET工艺，并已准备好投入生产。据悉，三星电子还计划于近期推出7nm产品，并在今年批量生产6nm产品。

与7nm相比，三星的5纳米FinFET工艺使特定面积的晶体管数量增加了25%，性能提升10%，功耗降低20%。此外，它是三星重复利用7nm相关知识产权的成果，因此大幅减少了时间成本和落地成本。

据悉，该公司早在2017年就推出了EUV 7nm工艺，并与竞争对手台积电展开激烈竞争以锁定客户。日前，三星已将更多资源投入其逻辑芯片和合约芯片制造业务，这些业务一直都落后于其内存半导体业务。本月早些时候，三星开始大规模生产5G网络芯片，以便在下一代无线市场上占据一席之地。三星电子副会长李在镕此前表示，“到2030年，我们将成为非存储半导体的佼佼者。”（朝鲜日报）

纳米金属机械稳定性的反常晶粒尺寸效应发现

纳米金属的晶界在机械变形作用下容易发生晶界迁移并伴随晶粒长大，使得纳米材料发生软化，这种现象在拉伸、压缩、压痕等变形条件下均有大量实验和相关计算模拟结果的报道。

据报道，近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心卢柯院士、李秀艳研究员发现，对于塑性变形制备的纳米晶铜（Cu）、银（Ag）、镍（Ni）样品，准静态拉伸变形时，随着晶粒尺寸从亚微米减小至纳米量级，晶界迁移先逐渐增强，而当晶粒尺寸小于临界值时，晶界迁移逐渐受到抑制，这一结果颠覆了传统的认识，与其在纳米晶热稳定性晶粒尺寸反常效应的相关发现一致。

研究人员表示，一般认为力作用下的晶界迁移速率与晶界能、晶界的曲率、晶界上的有效台阶等相关。（科技日报）

世界首次 中国科学家制备出单层石墨烯纳米带

据报道，近日从天津大学了解到，该校封伟教授团队通过含氟自由基切割单壁碳納米管，在世界范围内首次制备出单层石墨烯纳米带，所申请的国际专利也于近日获得授权。这是中国科学家首次通过一步法获得单层石墨烯纳米带，其作为原电池正极材料能量密度较进口产品可提升30%。

氟化碳是目前世界上理论能量密度最高的原电池固态正极材料。封伟告诉记者，西方发达国家一直将高能量氟化碳制备视为核心技术，严禁技术输出和公开交流。“目前国内广泛使用的氟化碳材料主要依赖国外进口，严重制约了我国相关领域的科学研究和产业发展。”

不过，受自身结构限制，当前国际主流的氟化碳材料也有痛点——它难以实现“能量密度高”和“功率密度高”的兼顾。2008年，封伟团队率先提出开发具有独特结构的新型氟化碳材料，以实现能量密度和功率密度的“双高”。历经十余年攻关，团队颠覆了现有的基于石墨烯六元环结构的共价型氟碳结构，在国际上率先研制出兼具高电压和高容量的结构型氟化碳材料。经实验室实测，这一新材料能量密度达到2 738Wh/kg，比国外同类产品高30%，达到国际领先水平。同时，它能在超大放电电流条件下稳定工作。据测算，其成本相比进口材料能大幅度降低。“这标志着我们突破了发达国家长达数十年的技术封锁。”封伟说。

目前，团队已经实现了新型氟化碳材料的稳定小批量生产。（科技日报）

中国科学院在石墨炔碳材料研究上获进展

据报道，中国科学院青岛生物能源与过程研究所碳基材料与能源应用研究组研究发现，石墨炔碳材料可以通过前驱体控制、化学键合、热处理等方式引入特定的异原子，增加更多的活性位点或者催化中心，进而制备出电化学性能更好的储能材料、电催化材料，在电化学储能、燃料电池电催化等领域具有重要的应用前景。

碳材料，特别是二维碳材料，如石墨炔、石墨烯，具有高度共轭的碳骨架、均匀分布的孔隙和二维层状平面特性，拥有巨大的应用前景。其中由苯环和炔键链接构成的石墨炔类碳材料，具有更大的孔道构造和大量的sp杂化碳原子，能够提供丰富的离子通道和催化活性位点。

研究组基于石墨炔类碳材料的可控制备和应用，在可充电电池、太阳能电池、催化剂和电子材料等领域均取得一系列进展。石墨炔中富含大量的乙炔链，而这些乙炔链中的sp杂化碳一方面可以作为反应的活性位点，同时也可以作为异原子的附着点位，研究人员充分利用石墨炔的这一特点，通过对石墨炔类碳材料进行异原子掺杂（如铁、氮、硫等）制备得到了石墨炔异原子掺杂材料；进一步的应用研究表明，所制备的掺杂石墨炔类碳材料在锂离子电池、锂离子电容器、钠离子电容器以及电催化等器件应用中均表现出优异的电化学性能。（中国科学院青岛生物能源与过程研究所）

大连化物所石墨烯气凝胶应用于高体积比能量锂硫电池研究获进展

据报道，近日，中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅团队发展了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料，并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极，获得高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在《纳米能源》上。

锂硫电池具有高质量理论能量密度（2 600Wh/kg）和高体积能量密度（2 800Wh/L），被认为是一种非常有应用前景的高比能电池。但由于硫单质存在质量密度低（2.07g/cm3）、导电性差（5×10-30S/cm），以及充放电过程中活性物质体积膨胀大（78.7%）、多硫化物穿梭严重等问题，导致其虽然质量密度较高，但体积能量密度普遍较低、循环性能较差，这大大限制了锂硫电池的实际应用。因此，如何同时提高锂硫电池的质量和体积能量密度，并延长其循环寿命是目前锂硫电池应用研究的瓶颈之一。

该研究团队开发出一种三维石墨烯/碳纳米管多孔气凝胶材料，并同时将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层，成功构筑出自支撑、无金属集流体的一体化正极材料。该一体化正极材料具有高的压实密度、优异导电性、良好的机械柔性，不仅实现了高的体积硫载量（1.64g/cm3），显著提高了锂硫电池的体积能量密度（1 615Ah/L），而且有效地抑制了多硫化物穿梭的效应。在2C的大电流密度的条件下，电池能够稳定循环500圈，且容量几乎没有衰减，表现出优异的循环稳定性。这种硫单质载体和中间层一体化正极结构的设计策略为构建高体积能量密度、长循环寿命的锂硫电池提供了新的思路。（中国科学院）

科学家发现硒化铜纳米催化剂在二氧化碳电还原中的出色表现

大量化石燃料的使用导致全球大气二氧化碳的浓度不断升高，通过电还原将二氧化碳转化为燃料是实现碳循环最有前景的途径之一，有可能减少我们对化石燃料的依赖并减轻大气污染。一些电催化剂，如贵金属和铜基催化剂，已经被证明能够通过电还原二氧化碳生成甲醇，然而，同时在高电流密度和高法拉第效率（实际生成物与理论生成物的百分比）的条件下将二氧化碳转化为甲醇仍然是一个挑战。

针对这一挑战，在“大科学装置前沿研究”重点专项等的支持下，中国科学院化学所朱庆宫、韩布兴研究组发现了硒化铜纳米催化剂在二氧化碳电化学还原法生产甲醇过程中的出色表现，在285mV的低过电压下，电流密度可高达41.5mA/cm2并且法拉第效率为77.6%。该电流密度比目前报道的电流密度高，并且甲醇生产的法拉第效率非常高。催化剂在反应中也非常稳定，其中铜和硒在催化反应中具有良好的协同作用。这项工作据报告是首次以硒化铜为催化剂进行电化学还原二氧化碳。该研究工作也指出，其他一些过渡金属硒化物也可以设计成为有效的电催化剂，用于二氧化碳的还原。相关研究成果近期发表在《自然·通讯》上。

该研究工作为合理设计能够产生高电流密度、高选择性、高活性和高鲁棒性的电催化剂奠定了基础，对于二氧化碳电还原的大规模应用具有重要意义。（科技部网站）

又薄又软的半导体新材料可制微纳光电器件

据报道，4月3日从南京工业大学获悉，该校王琳教授课题组制备出一种超薄的高质量二维碘化铅晶体，并且通过它实现了对二维过渡金属硫化物材料光学性质的调控，为制造太阳能电池、光电探测器提供了新思路。该成果发表在最新一期国际期刊《先进材料》上。

“我们首次制备的这一超薄碘化铅纳米片，专业术语称为‘原子级厚度的宽禁带二维PbI2晶体，是一种超薄的半導体材料，厚度只有几个纳米。”论文第一作者、南京工业大学博士研究生孙研说，他们采用了溶液法来合成，这种方法对设备要求很低，具有简单、快速、高效的优点，能够满足大面积和高产量的材料制备需求。合成出的碘化铅纳米片具有规则的三角形或者六边形形状，平均尺寸6μm，表面光滑平整，光学性能良好。

科研人员把这一超薄的碘化铅纳米片与二维过渡金属硫化物结合，进行人工设计，把它们堆叠到一起，获得不同类型的异质结，因为能级排列方式不一样，因此碘化铅能够对不同二维过渡金属硫化物的光学表现起到不同影响。这种能带结构可以有效地提高发光效率，有利于制作像发光二极管、激光这类的器件，应用在显示与照明中，并可以利用在光电探测器、光伏器件等领域。

这一成果实现了超薄碘化铅对二维过渡金属硫化物材料光学性质的调控，与传统以硅基材料为主体的光电子器件相比，该成果具有柔性、微纳特点，因此可以应用在制备柔性化、可集成的光电子器件方面，基于碘化铅纳米片的二维半导体异质结，在可集成化的微纳光电器件领域有着广阔的应用前景，为制造太阳能电池、光电探测器等等，也提供了一个新思路。（科技日报）

德尔未来石墨烯应用快速发展 联手诺奖得主深耕研发

据报道，4月19日，德尔未来发布关于控股子公司投资设立公司的公告。公告显示，德尔未来控股子公司厦门烯成石墨烯科技有限公司（以下简称“烯成石墨烯”）与诺贝尔奖获得者康斯坦丁·诺沃肖洛夫博士及其团队共同投资设立了厦门英烯新材料科技有限公司（以下简称“厦门英烯科技”）。

根据公告，厦门英烯科技研究团队以康斯坦丁博士为核心，主要从事石墨烯智能穿戴应用，能源材料、器件及功能涂料应用，二维半导体材料方面的研究和产业化。

德尔未来此次设立合资公司旨在实施新材料产业战略布局，提升公司在新材料领域的核心竞争力。除了设立合资公司，德尔未来近年来以公司石墨烯研究院和控股子公司烯成石墨烯等为平台，在石墨烯研发和产业化应用方面发展迅速。

据了解，德尔未来控股子公司烯成石墨烯是国内较早从事石墨烯制备设备、及石墨烯产品应用开发研究的高科技企业。其核心技术团队是厦门大学特聘教授蔡伟伟等几位海归博士。公司成立于2012年9月，注册资金2000万元。

烯成石墨烯聚集了高端科技人才和科研资源，实现了科学到技术再到成果的有效转化。目前，烯成石墨烯主要产品包括G-CVD石墨烯化学气相沉积系统、PE-CVD等离子体辅助化学气相沉积系统、石墨烯清洗线、石墨烯材料、石墨烯周边材料和设备等。

德尔未来与康斯坦丁博士团队的合作能够大大增强公司在石墨烯及相关新材料领域的研发实力，提升公司在新材料领域的核心竞争力。分析人士称，德尔未来携手诺奖得主有助于公司进一步实施“聚焦大家居，加强新材料”的发展战略，打造石墨烯新材料应用产业链，加强公司在新兴产业方面的前瞻性布局。

诺贝尔奖（重庆）二维材料研究院签约落户

据报道，4月20日，诺贝尔奖（重庆）二维材料研究院签约落户重庆两江新区，由2010年诺贝尔物理学奖获得者、石墨烯发现人之一的诺沃肖洛夫教授担任名誉院长并牵头组建团队。

该研究院将以石墨烯应用、石墨烯规模化制备和微纳结构测量表征为方向，专注于核心技术攻关和产业化，计划构建科研与孵化、成果转化与资本、高端人才与产业化服务3个板块。

诺沃肖洛夫接受记者采访时说，石墨烯应用于通信、数据安全等领域，已经非常热门。近几年，中国在石墨烯研究领域取得巨大进步。研究院将不局限于石墨烯，会有更多新材料方面的突破，并结合重庆的产业进行研发，如智能衣服等。他相信，在聚集了高校与人才等关键要素的重庆，研究院会很好地发展。

据悉，以石墨烯等为代表的新材料产业是重庆两江新区重点发展的战略性新兴产业之一。鑫景特种玻璃、超硅半导体、五龙动力电池正极材料、重庆两江烯成石墨烯材料应用研究院、金世利航空钛合金、忠旺铝合金精深加工基地等项目已落户当地，涉及航天航空、轨道交通、汽车、电子信息等多个领域。（新浪网）