化工新型材料

俄研发出从固体废物中制氢新技术

据报道，俄罗斯托木斯克理工大学开发出可以从固体废物（木屑、煤粉、煤泥、旧轮胎）中获取高含氢量（20%～40%）合成气体的技术。此项技术是以蒸汽热转换法为基础。原始产品在高温（500～1 200℃）下受蒸汽影响，具体取决于材料种类。

“我们在此次研究及其他研究中追求的全球目标是找出真正有效的方法，用无人需要的、在能源方面无论如何都无法使用的废物制造出高边际利润产品，同时最大限度地做到环保。我们的目标不是废物的处理而是再加工。”托木斯克理工大学能源工程学院负责发展事务的副主任弗拉基米尔古宾说，“我们在研究木屑、旧轮胎以及煤炭工业废物，即炉渣、煤泥和煤粉。实验表明，从煤炭工业废物中获得的合成气体含氢量最高。”

在托木斯克理工大学研发的装置中，压实形态的原始材料被水蒸气破坏，无论有氧或无氧，取决于材料本身。过程中只有材料的有机部分被破坏。古宾解释称：“最终，我们在不同阶段获得了3种产品。在固态阶段获得炭屑，可用于路面或作为过滤物质用于进一步清洁。如果原始材料是松木屑，经加工可获得优质生物质炭，用于食品制造。在液态阶段，可以获得液态烃燃料，可作加热之用。在气态阶段可获得合成气体，由氢气以及最低比例的二氧化碳和氮化合物组成。合成气体可以很好地燃烧，因此也可用来供热、重返技术循环以及从中提取氢气。”

下一步研究人员计划找到最有效的方法来分离氢气，减少二氧化碳含量或对其进行环保处理。古宾说：“热转化是从固体材料中获取合成气体的主要方法。目前美国和中国在积极发展这种技术，在使用规模上俄罗斯仍然处于落后状态。但我们的基础研究水平远超外国，这给我们带来了实际优势：我们得到更多有用的产品。”（科技日报）

普通盐可合成新型自旋液体材料

据报道，俄罗斯莫斯科国立大学和国立研究型技术大学最近合成了一种特殊的新型磁性物质——自旋液体材料，即使在接近绝对零度时，其单原子的自旋也不会冻结。这种材料可以在基于单粒子波函数纠缠的量子技术中得到应用。相关研究结果近日发表在《无机化学》杂志上。

自旋是基本粒子的普遍属性。在室温下，许多材料中粒子的自旋是无序和波动的，随着温度降低会变得有序甚至冻结。而自旋液体是一种罕见的物质状态，具有特殊结构，其中电子的自旋保持无序状态，即使在接近绝对零度时也能继续波动。自旋液体的概念1988年就已出现，和高温超导的机制密切相关，但科学家直到最近才开始寻找这种物质。迄今为止，自旋液体的主要候选材料被认为是一种氯羟锌铜石，其中铜离子作为磁矩的载体，形成理想的二维kagome晶格。而俄罗斯科学家的发现，在自旋液体材料清单中又新添了一种物质。

研究人员合成了具有方形kagome型晶格的氯—磷氧铜铋钠晶体，当冷却到-271℃时不会形成磁序。因此，研究人员推测，在这种材料中，自旋子系统在低温下的表现就像一种纠缠的自旋液体。

该研究论文作者之一、莫斯科国立研究型技术大学功能量子材料实验室负责人亚历山大·瓦西里耶夫说，合成的物质由钠、铜、铋、磷、氧和氯原子组成，在其晶体结构中可以分为两个主要片段模块：第一个是由4个4面体簇形成的层，每个4面体的中心是氧原子。铜原子位于4面体的3个顶点，在第4个顶点有一个铋原子。这样的层带有正电荷，并准备与第二个带负电荷的片段分享。第2层由多面体组成，其中心是钠、磷和铜原子，顶点是氧和/或氯原子。

他解释说，所描述的各层之间的关系通常被解释为“客人—主人”模式。有趣的是，这种新的化合物是用过量的普通食盐获得的。盐促进了矩阵的形成——“主人”热情地接受了组合物“客人”片段，形成具有独特物理特性的材料，未来这种材料可能会在基于单粒子波函数纠缠的量子技术中得到应用。（科技日报）

我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术

据报道，国际学术期刊《科学》在线发表我国科学研究成果论文，在实验室首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成，使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能。

这是由中科院天津工业生物技术研究所与中科院大连化学物理研究所等研究团队进行联合攻关的重要成果。他们创制了一条利用二氧化碳和电能合成淀粉的人工路线——ASAP路线，在实验室首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成。专家认为，不依赖植物光合作用，设计人工生物系统固定二氧化碳，合成淀粉，将是影响世界的重大颠覆性技术。

淀粉就是“粥饭”中最主要的碳水化合物，占全球热量摄入的80%以上，是最重要的食物原料和工业原料。自合成生物学诞生以来，人们就开始尝试人工构建非自然途径，实现二氧化碳到淀粉的转化，以突破植物媒介光合作用的瓶颈。“该研究成果将为我们未来通过工业生物制造生产淀粉这种全球性重要物质提供了新的技术路线。”《科学》杂志新闻部执行主任梅根·菲兰说。

天津工业生物所自2015年起，即聚焦人工合成淀粉与二氧化碳生物转化利用，开展科技攻关。论文第一作者、天津工业生物所副研究员蔡韬解释，按照目前技术参数推算，在能量供给充足的条件下，理论上1m3大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉产量（按我国玉米淀粉平均亩产量计算）。“这一成果为从二氧化碳到淀粉生产的工业车间制造打开了一扇窗。不过，目前该成果尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长距离。”相关负责人表示。（经济日报）

黄维院士团队突破分子態高效蓝色室温磷光

近日，西北工业大学黄维院士、南京工业大学安众福教授联合新加坡国立大学刘小钢教授在有机室温磷光（有机长余辉）领域再次取得重大突破。他们创造性地提出了“发色团限域”策略，构筑了新型离子晶体磷光材料，实现了长寿命、高效率的蓝色室温磷光，展现了该类材料在信息安全、余辉显示等领域的应用潜力，相关成果在线发表在国际顶尖学术刊物——《自然·材料》上。

蓝光，作为光的三原色之一，是固态照明和全彩显示的核心组分，同时在生物医学、光通讯等领域也展现出广阔的应用前景。2014年诺贝尔物理学奖也颁给了“高亮度蓝色发光二极管（LED）”的3位发明者。目前，各种各样的蓝光材料被广泛研究开发。近年来，有机室温磷光材料受到了广泛关注。然而，如何构筑长寿命、高效率的蓝色室温磷光是无重原子有机磷光材料领域面临的挑战之一。

针对上述挑战，该团队基于前期对聚集态磷光的深入理解和对低温77 K下溶液单分子态磷光现象的深度思考，基于强作用力的离子键，他们创造性地提出了“发色团限域”策略，成功构筑了具有分子态高效室温磷光的有机离子晶体材料。研究发现抗衡离子对分子态发色团的孤立限域作用是实现高效率蓝色室温磷光的关键。他们通过调节抗衡离子和发色团单元，实现了高达96.5%的蓝色室温磷光。这也进一步验证了该设计策略的普适性。鉴于有机离子晶体的高效长余辉和水溶性特征，实现了材料在防伪、指纹识别等领域的多功能应用。值得一提的是，通过电流驱动和系统控制，他们首次实现了材料在余辉显示领域的应用。在电流驱动下，不仅实现了0～9数字的余辉显示，而且实现了多重行进路径（AB）的示踪显示，以及雷达扫描的示踪显示。相关探索研究对理解有机磷光材料分子结构、堆积方式与发光性能的关联机制具有重要意义，同时为纯有机室温磷光材料迈向新应用奠定了基础。（光明日报）

科研人员研发新材料可抗植入异物反应

据报道，近日，华东理工大学材料科学与工程学院刘润辉教授课题组基于仿生设计，研制出一种新一代抗植入异物反应高分子材料——聚DL-丝氨酸。它具有结构简单、水溶性很高、易合成及大量制备的特点。这种新型材料的出现，未来将使植入医疗取得突破性进展。

所谓异物反应，就是指医疗材料植入到体内后，会导致植入体表面蛋白吸附等一系列反应并最终被胶原纤维包裹、被机体隔离，造成植入材料功能衰减甚至丧失、引起各种并发症和病人的痛苦。此前，抗异物反应材料种类很少，许多材料的合成和制备相对困难。因此，研究和发现结构简单、易大量制备的新型抗异物反应材料在生物材料领域具有重要意义。

刘润辉团队将丝胶中高含量的L-丝氨酸和人体中作为重要的神经递质的D-丝氨酸相结合，发现了新一代抗异物反应材料——聚DL-丝氨酸（PSer）。实验室里，这种新材料PSer水凝胶在植入小鼠后没有引起明显的炎症反应，并能够在至少7个月的时间内抵制纤维囊包裹。

刘润辉指出，今后，一些植入医疗产品只要在其表层涂一层新材料PSer，就能起到抗异物反应效果。这类生物安全性好、易合成及大量制备、具有优异抗异物反应的新一代高分子材料在植入生物材料和装置、药物递送等多个相关领域具有广阔应用，为解决临床中普遍存在的植入材料异物反应难题带来新思路。（新民晚报）

我国首个万吨碳纤维生产基地投产

据报道，9月8日，由中国建材投资建设的我国首个万吨碳纤维生产基地在青海省西宁市投产。项目总投资50亿元，首次实现了单线年产3 000t高性能碳纤维生产线设计和高端成套技术自主可控。

该生产基地于2019年5月启动建设。此次投产的一期项目采用完全自主知识产权的干喷湿纺技术，技术水平、规模布局、单线产能、产品质量等方面均达到国内领先、国际先进。其产品主要用于大飞机机身、航空航天、风力发电、光伏新能源等领域，将进一步满足国产碳纤维的高端需求。

中国建材经过十余年攻关，打破国外技术垄断，率先在国内实现干喷湿纺T700级、T800级碳纤维千吨工程化和T1000級碳纤维百吨工程化，科技攻关取得重大成果。该项目的投产，加快了我国高端应用市场的碳纤维国产化替代进程，实现了国产化碳纤维供应链的安全可控，进一步提升了国产碳纤维的国际竞争力。（中国建材集团有限公司）

神马股份成为全球最大尼龙66原液着色纤维生产基地

据报道，2021年年8月，神马股份拿到首批色丝商业订单，实现批量生产，产能规模达到2 000t/a。这标志着神马股份不仅成为国内少数几家掌握尼龙66原液着色纤维生产技术的企业之一，也成为了全球最大尼龙66原液着色纤维生产基地。

原本白色的尼龙66纤维，在变成了一缕缕黑丝后，不仅颜值高、性能好，而且产品附加值大幅提升。这种黑色纤维的腾空出世，代表着神马股份成功完成了又一创新课题。

尼龙66纤维除了制造轮胎骨架材料，在高档服装、箱包、缝纫线等领域也有广泛应用。以往，下游客户为满足不同应用领域，需要对白色原丝进行后期染制，存在能耗高、污染重、色牢度低等缺点。

市场的需求就是科研的动力。2019年底，由神马股份帘子布发展公司主导实施的尼龙66原液着色纤维项目正式立项。一场围绕如何能将纺丝、染色同步完成的尼龙66原液着色技术的创新之战，就此拉开序幕。

目前，该公司已经完成了多项技术储备，拥有生产多色系、多规格着色纤维的能力。下一步将在持续优化生产工艺、提升优等品率的同时，加大市场推广力度，扩大色丝产能占比，增加盈利能力。（河南日报）

延安能化试产PERT管材料

据报道，8月31日，陕西延长石油延安能源化工有限责任公司（以下简称“延安能化”）自主开发的耐高温高密度聚乙烯（PERT）管材料YANH 4547RT完成试生产。

近年来，国内PERT管道在下游应用方面越来越广泛，在部分领域有取代钢管的需求。由于开发难度高，国内现有PERT管材料仍依赖进口。为此，延安能化成立了高密度聚乙烯装置技术攻关组，多次集中讨论试产热水管的可能性、可行性、疑难点和处置方案，在无专家现场指导、无经验可循、无配方依据的情况下，开始PERT管材料自主探索和攻关。

该公司技术人员优化生产方案，及时调整反应器温度、总压、氢气分压、产品指数和密度等参数，操作人员密切关注聚合反应参数变化，平稳控制产品熔融指数和产品密度，克服了聚合粉料密度低、含蜡高、分离困难、操作和参数控制难度大等不利因素，完成了此次试生产。

该牌号产品具有良好的耐环境应力开裂性能、长周期静液压强度、耐高温性能和萃取稳定性能等，适用于工业用及民用建筑冷热水管路系统、饮用水系统、热力预埋管、地面辐射采暖系统及高温地源热泵系统等（。中国化工报）