纳米材料

新纳米片材料导电性可控制 或用于可穿戴电子器件

据报道，日本物质材料研究机构（NIMS）和筑波大学的研究小组开发出一种具备导电性的新纳米片材料，仅由硼和氢构成。材料中的氢原子呈特殊排列方式，这种结构会引起分子吸附，从而大大改变导电性。这种新材料质量轻、柔韧性好，而且其导电性可控制，有望应用于可穿戴电子器件及新机理的传感器等。

研究成果表明，可通过有机分子的吸附控制导电性，这被认为是硼化氢纳米片的主要特征之一。利用该特点，有望实现导电性纳米片材料在器件领域的全新应用，比如分子响应性传感器材料和催化剂材料等。（科技日报）

“石墨烯的可控生长及其性能调控”项目荣获2019年度国家自然科学二等奖

据报道，中共中央、国务院于1月10日上午在北京隆重举行国家科学技术奖励大会，表彰2019年度国家科学技术奖296个项目和12名科技专家。中国科学院化学研究所的刘云圻院士与于贵、武斌、魏大程、程建毅等研究员合作完成的《石墨烯的可控生长及性能调控》获得2019年度国家自然科学奖二等奖。

刘云圻院士的课题组长期从事分子材料与器件的研究，发展高性能分子材料的设计思想和提出性能调控的新方法，合成具有优异光电性能的新型π共轭分子材料。研究生长高质量单晶石墨烯，制备氮掺杂的石墨烯以及对石墨烯电学性能的调控，发展在介电层上直接生长石墨烯的新方法。研究界面对器件性能的影响规律，以实现器件的多功能化。（中国科学院化学研究所）

超弹性抗疲劳碳纳米纤维气凝胶研制成功

据报道，中国科学技术大学俞书宏院士研究团队与梁海伟教授课题组合作，通过热解化学控制，将结构生物材料热转化为石墨碳纳米纤维气凝胶，其完美地继承了细菌纤维素从宏观到微观的层次结构，具有显著的热机械性能，并实现了大规模合成。相关成果日前发表于《先進材料》上。

具有超弹性和抗疲劳性的轻质可压缩材料，是航空航天、机械缓冲、能量阻尼和软机器人等领域的理想材料。许多低密度的聚合物泡沫是高度可压缩的，在重复使用时往往易疲劳，并在聚合物玻璃化转变和熔融温度附近发生超弹性退化。碳纳米管和石墨烯虽具有固有的超弹性和热机械稳定性，但涉及的复杂设备和制备过程使其只能制备毫米级尺寸的材料。另一方面，大自然中从几亿年进化而来的复杂层次结构生物材料，因其优异的力学性能而备受关注，然而由于它们是纯有机或有机/无机复合结构，通常只适合在很窄的温度范围内工作。因此，将这些非热稳定的结构生物材料转化为具有固有层次结构的热稳定石墨材料，有望创造出热力学稳定的材料。

该团队发展了一种利用无机盐对细菌纤维素进行热解化学调控方法，实现了大规模合成、形态保留的碳化新工艺，研制的碳纳米纤维气凝胶较好地继承了细菌纤维素从宏观到微观的层次结构，在较宽的温度范围内表现出明显的不随温度改变的超弹性和抗疲劳性能。由于碳纳米纤维气凝胶具有优异的热稳定机械性能并可实现宏量制备，在诸多领域将具有重要的应用前景，特别是适合极端条件下的机械缓冲、压力传感、能量阻尼及航天太阳能电池等。（科技日报）

我国实现石墨烯纳米结构原子级精准的可控折叠

据报道，中国科学院物理研究所高鸿钧团队在国际上首次实现了对石墨烯纳米结构原子级精准的可控折叠。

他们通过扫描探针操控技术，实现了多种原子级精准的石墨烯纳米结构的构筑，包括单层石墨烯岛的折叠、解折叠及沿任意方向的反复折叠，堆叠角度精确可调的双层石墨烯纳米结构、准一维碳纳米管纳米结构、双晶石墨烯纳米结构的可控折叠及其异质结。该原子级精准的“折纸术”不仅可以实现石墨烯纳米结构的折叠，还可用于制备和构筑其他新型二维原子晶体材料的折叠纳米结构，对构筑量子材料、量子器件及相关应用具有重要意义。该研究得到中科院B类战略性先导科技专项“功能导向的原子制造前沿科学问题”支持，相关成果发表在《科学》上。（中国科学院物理研究所）

我科学家成功研制超平整石墨烯薄膜

据报道，近日，由南京大学物理学院高力波教授团队领衔，协同学院4个青年学者团队，以“质子辅助生长超平整石墨烯薄膜”为题，在《自然》杂志上发表了将质子辅助生长用于高质量石墨烯制备的研究成果。这项工作，不仅探索出了一种可控生长超平整石墨烯薄膜的方法，更为重要的是，该团队还发现了这种生长方法的内在机制，即质子辅助，这种方法有望推广到柔性电子学、高频晶体管等更多重要的研究领域。

据悉，该成果所涉及的化学气相沉积方法（CVD）生长石墨烯，是目前制备大面积、高品质单晶晶粒或者薄膜的最主要方法。然而，由于石墨烯与基质材料能够产生强耦合作用，使得石墨烯在生长过程中会形成褶皱。这一现象严重限制了大尺度均一薄膜的制备，阻碍着二维材料的进一步发展应用。

“CVD石墨烯中的褶皱是影响其物性的重要瓶颈。”高力波介绍，CVD石墨烯中的褶皱，来源于石墨烯与生长基体的热胀率差异，石墨烯生长于铜或者铂等生长基体，生长温度多在600℃以上，生长完成后降至室温便引起石墨烯的褶皱。褶皱的存在，会影响石墨烯的优良特性，然而，究竟在多大程度上能够影响其性能，并没有完整的对比数据。“如何彻底地消除褶皱，并制备出超平整的石墨烯薄膜，逐渐成为其品质跨越式提升的重点和难点。”高力波说道。

“课题组通过氢气、氘气（D2）、氦气（He）等离子体的作用效果对比，验证了所设想的模型。”高力波介绍，增加质子密度，成为减弱二者耦合作用的关键途径。有鉴于此，研究团队采用氢气等离子体处理褶皱化的石墨烯薄膜，并辅以高温，逐步减弱并消除石墨烯褶皱。如果在生长石墨烯的同时，引入氢气等离子体，则生长出来的石墨烯完全无褶皱。

为了全方位表征无褶皱化的石墨烯薄膜，通过多种物性测量，包括扫描隧道显微镜（STM）。此外，为了凸显超平整石墨烯薄膜的优点，即大尺寸和高品质，研究人员还进行了不同线宽下的石墨烯量子霍尔效应的测量，线宽分别为2μm、20μm、100μm、500μm。此前，有碍于大尺寸石墨烯样品的均匀性，石墨烯量子霍尔效应出现的最大线宽为50μm，而生长出来的超平整石墨烯薄膜，量子霍尔效应出现的阈值条件，和1μm线宽时测量的本征石墨烯几乎相当。更重要的是，对于不同线宽测量，他们的平台出现阈值几乎不变。“这表明只有消除褶皱，才能在最大程度上实现大尺寸石墨烯的均质化、高品质。”高力波表示，质子辅助的CVD方法不仅能够尽可能维持石墨烯的固有性质，还将对今后制备其他种类的纳米材料具有普适性。（光明日报）

单一手性碳纳米管的长共轭结构合成方面取得重要进展

据报道，近日，中国科学技术大学杜平武教授课题组通过精确分子设计，在世界上合成出首例单一手性指数单壁碳纳米管的长共轭链段，该成果以封面文章形式发表于《美国化学会志》上。

碳纳米管可被认为是仅包含sp2键合原子的全碳基管状共轭聚合物，然而迄今为止，直径特定的碳纳米管片段长共轭聚合物尚无研究报道。具有单一直径和手性的纯碳纳米管材料在纳米科技和电子学领域有着重要的应用潜力，但是合成这样的碳纳米管是合成化学和材料化学领域的一个重要挑战。催化剂表面介导生长的方法在制备碳纳米管方面表现出巨大潜力，然而纳米管纯度始终是个难以克服的问题。从精确结构控制的角度考虑，利用自下而上的方法是制备单一手性高纯度碳纳米管的理想策略之一，典型的环对苯撑结构可以看作是扶手椅型碳纳米管的最短片段，对其结构进行长共轭延伸，有望得到结构上接近碳纳米管的新型功能材料。（中国科学技术大学）

我科学家实现等离子体宏观制备石墨烯

据报道，中国科学技术大学工程科学学院热科学和能源工程系夏维东教授研究团队与合作者合作，提出“利用磁分散电弧产生大面积均匀热等离子体合成石墨烯”的新方法，突破了热等离子体工艺或高能耗、或产品均匀性低和生产稳定性不足的技术瓶颈，有望实现大规模连续生产。该研究成果日前发表在《碳》杂志上。

石墨烯被认为是一种未来革命性的功能/结构材料，在能源环境、生物医疗、电子器件、化工和航空航天等多方面具有重要的应用。采用射频感应加热和微波加热等离子体制备石墨烯能耗高，难以工业化应用。采用课题组开发的磁分散电弧产生大面积均匀等离子体的技术，解决了等离子体对物料快速均匀加热问题。所制备的石墨烯平面尺寸50～300nm，层数2～5层，表现出良好的晶体结构和超大的比表面积，产品均匀性好；制备方法及设备简单，一步合成，无需还原，且无需基底、催化剂、溶液或酸，收率高、能耗低、成本低，具备实现低成本大规模连续生产的前景。（科技日报）

纳米二氧化硅气凝胶示范项目投产

2020年1月6日，在阳泉中国纳谷产业园举行了气凝胶系列产品发布会暨阳中新材投产仪式。2018年，阳煤集团与深圳中凝科技有限公司达成战略合作，双方于2018年11月13日合资成立山西阳中新材责任有限公司，共同建设《新型纳米二氧化硅气凝胶技术的应用研究及工业性示范》项目。项目于2019年元月破土动工，在各级政府部门的大力支持下，在阳煤集团、阳煤化工集团及两级集团各相关职能部门的全力帮助下，2019年10月26日产出第一批气凝胶产品，进入试生产阶段。阳中新材一期产能可达到2万m3气凝胶毡、1 000t气凝胶粉体，三期计划产能可达30万m3气凝胶毡及2万t气凝胶粉体，产值可达80亿元，届时阳中新材将一跃成为亚洲气凝胶生产规模最大、生产成本最低的龙头企业。

随着气凝胶应用技术的不断发展，更多新兴气凝胶产品将被开发出来，服务更广阔的市场。阳中新材的投产将会成为气凝胶行业产业化之路的重要里程碑，阳煤集团与中凝科技此次强强联手，定能续写新的发展篇章。（市场导报）

全球领先的石墨烯新材料研究成果将在惠州仲恺高新区产业化

据报道，日前，广东一纳科技有限公司（以下简称“一纳科技”）在仲恺高新区潼湖生态智慧区创新园举行开业仪式，标志着该公司正式落户潼湖生态智慧区创新园，扎根仲恺高新区发展。

据仲恺高新区科创局相关负责人介绍，一纳科技從选址考察到正式落户的5个月时间获得了飞速发展。2019年7月一纳科技与仲恺高新区管委会正式签订落户协议，11月就实现了研发与生产设备进场。

目前，该公司建设有具备检测石墨烯及其他多种纳米材料成分、微观结构、微观形貌、物化性能等能力的研发检测实验室；已搭建中试线一条，大型生产线一条，预计2020年2月完成第二生产线的安装调试。公司预计2020年可取得知识产权发明专利16个、产值6 000万元、创税约200万元。

一纳科技创始人王建兴介绍，未来一纳科技将进一步扩大在仲恺高新区的生产研发规模，积极承载中山大学纳米技术研究中心科研成果产业化，深度参与中山大学纳米技术研究中心相关国家级、省级科研课题的申报与研究工作，中山大学最新全球领先的石墨烯新材料乃至纳米新材料研究成果也将率先在仲恺高新区实现技术应用、成果产业化。（惠州日报）

厦门将建石墨烯新材料产业园预计2021年底建成

据报道，近年来，厦门火炬高新区以市场需求为导向，主要围绕培育和发展石墨烯在导热散热、防腐材料、微电子器件等领域的应用，初步形成了从制备设备、石墨烯材料到产业应用的全链条产业链。

为推动石墨烯新材料产业生态建设进入有序发展阶段，火炬高新区在充分调研厦门市石墨烯科技以及产业资源基础上，进行体制机制探索，构建石墨烯新材料创新链、产业链和服务链，先后打造了面向全国的石墨烯新材料专业孵化器、公共技术服务平台以及众创空间。厦门也成功跻身国内6个石墨烯产业发展重点地区。

此外，厦门火炬高新区计划投资10亿元建设石墨烯新材料产业园，以满足不同发展阶段的石墨烯新材料项目对硬件载体和培育服务的需求。据悉，该产业园是火炬高新区搭建“众创-孵化-加速-产业化”培育链的关键一环，产业园将于2021年底建成，投入使用后火炬高新区石墨烯孵化基地建筑面积约有30万m2。