新技术

宁波材料所在多色荧光高分子水凝胶构筑仿生皮肤方面取得新进展

在自然界中，许多生物体根据生存需要逐渐进化出独特的环境适应行为，例如变色龙、树蛙、章鱼等变色生物可以根据环境需要来自适应改变皮肤颜色和图案，以达到交流、伪装等目的。受此启发，科研工作者希望通过设计智能人工材料（特别是类生物组织的软、湿态高分子水凝胶材料）来复制生物体的环境刺激响应变色行为。这种仿生智能变色水凝胶新材料的发展不仅有利于理解自然界的生物变色现象，还有望在传感检测、柔性显示、变色伪装皮肤、软体机器人等领域发挥重大应用价值。

与源于对外界光的吸收、反射或散射而产生的色素色或结构色不同，荧光色是一种发光色，色饱和度高，特别适用于夜晚、森林、海洋、河流等照明不足的环境，因此被认为是色素色和结构色的良好补充。然而，与能够在不同外界刺激环境中呈现丰富多彩皮肤颜色变化的变色龙等生物相比，科研团队制备的多色荧光高分子水凝胶在外界刺激下的发光颜色变化范围仍较窄，尤其是仍难以利用单一水凝胶实现多重刺激响应的宽范围荧光颜色变化。

针对这一难题，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队基于前期大量基础研究，提出了精确控制不同荧光团空间分布结构以实现高分子水凝胶荧光颜色有效调控的新策略。最近，研究人员和中科院过程工程研究所周蕾研究员团队合作，发展高分子水凝胶的分子结构设计，将聚集诱导发光的取代萘酰亚胺型蓝色荧光团和稀土配位型红、绿色荧光团分别引入同一水凝胶体系的不同高分子交联网络中（图1）。得益于这一创新材料结构设计，萘酰亚胺型蓝色荧光团和稀土配位型红、绿色荧光团的发光强度可以分别利用不同外界刺激进行独立且连续的调控，从而实现多重刺激（温度、pH、溶剂、离子、光等）响应的红、绿、黄、蓝、紫多色荧光变化。这一研究工作显著拓宽了高分子水凝胶的荧光变色范围，有望应用于智能变色伪装皮肤、仿生智能软体机器人等重要领域。

该工作近期以“Supramolecular Hydrogel with Orthogonally Responsive R/G/B Fluorophores Enables Multi-color Switchable Biomimetic Soft Skins”为题发表在Adv.Funct.Mater.2021,2108830（https://doi.org/10.1002/adfm.202108830）上。研究得到了国家自然科学基金（21774138、52073297、51773215）、中科院前沿科学重点研究项目（QYZDB-SSW-SLH036）、国家重点研发计划（2019YFC1606603）、中科院青年创新促进会（2019297）和王宽诚教育基金（GJTD-2019-13）等项目的支持。

（中科院宁波材料所）

紧跟绿色发展新风向 北方稀土新建环保冶炼新工艺工业化试验项目

近年来，北方稀土坚持走生态优先、绿色发展为导向的高质量发展新路子，充分发挥科技创新的核心引领作用，不断推进稀土上游产业绿色化、智能化转型发展。筹备建设白云鄂博稀土精矿绿色环保冶炼新工艺工业化试验项目，是公司进一步降低能源及物料消耗，加快资源综合利用技术研发和清洁生产改造，提高绿色低碳清洁生产水平的关键举措。

据悉，该项目具有智能化程度高、环保节能的突出亮点，已被列为自治区科技重大专项；项目采用了一系列新工艺、新技术、新装备，配备先进的自动化生产线，可使人工成本大幅降低。同时，采用“外热式硫酸低温分段动态焙烧”技术，通过控制温度和分解时间，将物料分解产生的尾气与燃料燃烧产生的烟气分流治理，从而达到清洁生产、降低消耗的目的。此外，尾气回收过程中产生的硫酸可返回工序重复利用，氢氟酸等副产品可进行外销；焙烧过程中的烟气余热回用低温段、干燥段，实现余热综合利用，合理解决内燃式回转窑硫酸高温焙烧法存在的能耗大、废气难以回收等环保难题。

目前，该项目已通过初步设计评审，预计2022年4月份开工建设，建成后，具备年处理2万吨混合稀土精矿，生产稀土混合硫酸稀土料液1万吨的能力，为开创稀土绿色转型新局面形成有效示范。

（北方稀土）

雄安稀土在新型稀土卤化物固态电解质材料领域取得进展

全固态电池是当前新能源汽车用动力电池的重要发展方向，有望从根本上解决现有动力电池的安全性问题，并进一步提升动力电池的能量密度。固态电解质是全固态电池的核心材料。卤化物固态电解质是继聚合物、氧化物、硫化物之后的一种新体系固态电解质材料，具有高离子电导率、高氧化稳定电位、机械性能好、材料选型范围宽等突出优点，是当前新型固态电解质材料领域的研究热点。

有研稀土子公司河北雄安稀土功能材料创新中心有限公司（雄安稀土）瞄准固态电解质研究前沿，在有研科技集团总部科技创新基金项目资助下，联合国联汽车动力电池研究院有限责任公司（国联研究院）、有研工程技术研究院有限公司（有研工研院）、加拿大西安大略大学等单位，开展了新型稀土卤化物固态电解质材料设计与制备工作并取得突出进展。目前已成功开发出多款Y基、Yb基高性能稀土卤化物固态电解质材料，其中经氟化处理的Y基固态电解质室温离子电导率可达1.8 mS/cm，并展现出与锂金属负极的良好匹配性；Yb基固态电解质室温离子电导率可达1.58 mS/cm，氧化稳定电位高达4.5V。

相关工作于近期分别发表于国际著名能源期刊《Advanced Energy Materials》（影响因子29.368）和《Nano Energy》（影响因子17.881）上，雄安稀土余金秋博士为两篇论文的共同通讯作者。上述工作为新型高能量密度全固态锂二次电池设计提供了新的思路。

（有研稀土）