美 國
不僅有了可見光隱身衣,還找到了隱聲衣;自組裝納米繩不遜自然材料;儲氫、捕光、最強(qiáng)吸光和最輕材料也相繼研制成功。
毛黎(駐美國記者)1月,研究人員開發(fā)出一種聲吶探測不到的“隱聲衣”,它是由超介質(zhì)材料制造的聲音線路,能在一個設(shè)計(jì)好的空間內(nèi),通過彎曲或扭轉(zhuǎn)來控制聲波。同月,科學(xué)家利用原子之間能反復(fù)形成共價(jià)鍵的原理,研制出一種具有超強(qiáng)自修復(fù)能力的、由三硫代碳酸鹽交叉連接而成的聚合物材料,它們在破碎后,只需紫外線照射,便能重新長在一起。
2月,科學(xué)家在加熱和低壓下讓普通蔗糖接觸流動的氫氣和氬氣,10分鐘即制造出了純凈的單層石墨烯,其厚度可通過調(diào)整氣體的流動加以控制。同年,其他科學(xué)家找到量產(chǎn)石墨烯的簡單方法:通過在干冰中燃燒純金屬鎂,就能夠直接將二氧化碳轉(zhuǎn)化成多層石墨烯。
3月,科學(xué)家研制出高效存儲氫的納米復(fù)合材料,該材料由金屬鎂和聚合物組成,能在常溫下快速吸收和釋放氫氣。
6月,科學(xué)家設(shè)計(jì)出具有可變折射率的材料,并將其轉(zhuǎn)化為全新超材料,開發(fā)出的首個可見光“隱身斗篷”,能使高300納米和寬6微米的物體從可見光中“消失”。同月,科學(xué)家在研制具備天然材料復(fù)雜性和功能的自組裝納米材料道路上取得進(jìn)展,他們“誘導(dǎo)”聚合物擬肽鏈自我組裝成納米繩子,其復(fù)雜性和功能接近天然生物材料,且非常堅(jiān)固,足以應(yīng)付受熱和干燥等惡劣環(huán)境。
9月,美日科學(xué)家以鐿為基礎(chǔ)材料研制出奇特的新型超導(dǎo)體。它在自然狀態(tài)就能達(dá)到“量子臨界點(diǎn)”,此發(fā)現(xiàn)突破了理論物理的限制。此外,科學(xué)家將兩塊不具有磁性的絕緣體黏合在一起,該研究首次證實(shí)磁性和超導(dǎo)性可共處。
11月,科學(xué)家新研發(fā)的超黑材料簡直堪稱“吸光之最”,它能吸收幾乎所有照射在其上的光(從紫外線到遠(yuǎn)紅外線),吸收率超過99%;同月,科學(xué)家新研發(fā)的世界上最輕的材料密,能量吸收性能與人造橡膠相仿,卻比聚苯乙烯泡沫塑料還要輕100倍。
英 國
石墨烯研究不斷取得進(jìn)步,未來應(yīng)用前景一片大好;新技術(shù)與新材料結(jié)合產(chǎn)生新成果。
劉海英(駐英國記者)2月,由英國、美國和韓國研究人員組成的一國際研究小組宣稱,他們發(fā)明了一種新方法,利用超聲波脈沖,可在幾個小時(shí)之內(nèi)高效地將多種特殊層狀材料制成只有一個原子厚的石墨烯樣納米微片。該方法成本低廉,并可進(jìn)行規(guī)?;I(yè)生產(chǎn);7月,英國曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家觀察發(fā)現(xiàn)石墨烯內(nèi)電子間相互作用,其電子運(yùn)動速度是硅中的數(shù)十倍,該發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了石墨烯的電學(xué)性能;8月,英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn),讓石墨烯與金屬納米結(jié)構(gòu)結(jié)合,可將石墨烯的聚光能力提高20倍,從而一改石墨烯因聚光效率低下(僅能吸收照射于其上的3%的光線來產(chǎn)生電力)而難以運(yùn)用于下一代光電設(shè)備的弊端;10月,英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家用兩塊硝酸硼和兩塊石墨烯組裝成一多層結(jié)構(gòu),使科學(xué)家們能夠觀察到石墨烯不受環(huán)境影響時(shí)的所作所為,進(jìn)而能摒除周圍環(huán)境帶來的負(fù)面影響并控制石墨烯的電性;11月,英國劍橋大學(xué)科學(xué)家們首次使用普通的家用打印機(jī)打印出由石墨烯制成的柔性電路,使得大規(guī)模廉價(jià)制造可穿戴的電子設(shè)備成為可能,石墨烯的應(yīng)用空間進(jìn)一步拓展。
除石墨烯外,2011年英國科學(xué)家在新材料領(lǐng)域的研究成果還包括:2月,英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn),球形碳分子富勒烯在一定條件下能形成單一成分的膠體。這種完全由碳元素組成的“拐點(diǎn)態(tài)”膠體的存在,讓科學(xué)家能夠從整體上更好地掌握富勒烯的性質(zhì),使對富勒烯的開發(fā)應(yīng)用朝前又邁進(jìn)了一步。7月,英、美、新加坡國際科研團(tuán)隊(duì)研制出了一種構(gòu)建出零折射率的“超材料”。新的光納米結(jié)構(gòu)能使科學(xué)家操縱光的折射率并完全控制光在空氣中的傳播。
德 國
開發(fā)出新型高溫超導(dǎo)材料和防止材料表面結(jié)冰的技術(shù),制成智能防曬玻璃和低成本血管支架。
李山(駐德國記者)1月,慕尼黑大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)了一種新的方法,通過熒光偏振顯微鏡,在一個特殊的共聚焦激光掃描顯微鏡和長度適合于放在納米管內(nèi)的熒光染料分子的幫助下,直接觀察硅納米管的成長過程及其結(jié)構(gòu)。同月,漢堡大學(xué)馬克斯-普朗克結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究小組的科學(xué)家成功利用強(qiáng)紅外激光脈沖照射,在零下263攝氏度時(shí)將含稀土的銅氧化物陶瓷材料轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷爻瑢?dǎo)體,持續(xù)時(shí)間約一皮秒。
2月,德國弗勞恩霍夫界面和生物工程技術(shù)研究所(IGB)的科學(xué)家與其合作伙伴一起公布了一種針對合成材料的防冰材料。這種利用等離子技術(shù)在真空箱中將耐沖擊聚氨酯沉淀在塑料薄膜上的微納結(jié)構(gòu)層,由于表面上沒有可供結(jié)冰的核,所以可以防止結(jié)冰和冰黏附。
3月,德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)的科學(xué)家用“激光直接寫入法(DLS)”制成一個特殊的帶方形蛋白質(zhì)連接材料的抗蛋白聚合物支架,并成功用來培養(yǎng)目標(biāo)細(xì)胞。這是首次實(shí)現(xiàn)在三維結(jié)構(gòu)中對細(xì)胞附著與細(xì)胞形態(tài)的精確控制。
6月,中國科學(xué)院金屬研究所和德國漢堡-哈爾堡工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家合作研制出一種“雜化”材料。該材料由納米多孔金、溶液以及金屬-溶液的界面構(gòu)成,其強(qiáng)度和塑性變形能力可通過施加電信號來進(jìn)行快速、大幅度、往復(fù)調(diào)節(jié)。
9月,德國弗勞恩霍夫聚合物應(yīng)用研究所的科學(xué)家們研發(fā)出一種智能防曬玻璃。這種玻璃由兩層玻璃夾一層含有聚合物微膠囊的樹脂膜組成,當(dāng)溫度達(dá)到一定高度時(shí),玻璃從透明變?yōu)槟:?,?0%到50%的太陽熱量隔離在外,溫度下降后,玻璃會重新變得透明光亮。
11月,波鴻魯爾大學(xué)和亞琛工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家使用一種特殊的編織技術(shù)研發(fā)出新的血管植入支架的生產(chǎn)方法,使這種用現(xiàn)代形狀記憶合金制成的支架可以經(jīng)濟(jì)地直接由鈦鎳合金絲編織而成,由于不需要使用昂貴的激光切割工藝,這種支架的成本得以降低。
日 本
開發(fā)出制造納米管和提高光電池效率的新方法。
葛進(jìn)(駐日本記者)京都大學(xué)與高輝度光科學(xué)研究中心的聯(lián)合研究小組開發(fā)出新的納米管制造方法。納米管主要應(yīng)用在新感應(yīng)材料和電子驅(qū)動器等領(lǐng)域,以往制造納米管需要1000度以上的高溫,形狀也比較單一。此次的新方法突破了這些限制,因此有著廣闊的應(yīng)用前景。
京都大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新制造方法,可以大大提高色素增感高分子光電池的效率。色素增感高分子光電池作為廉價(jià)的下一代有機(jī)系光電池一直被人們寄予厚望,但其發(fā)電效率一直低于目前普及的硅質(zhì)光電池。此次新制造方法的成功將其發(fā)電效率提高了50%,有利于有機(jī)系光電池的逐步普及。
產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的研究人員開發(fā)出一種新型光熱發(fā)電素子,該素子利用碳納米管的特性,即使埋入體內(nèi)也能夠發(fā)電。這個研究成果將為未來體內(nèi)埋入式醫(yī)療機(jī)器的電力供給提供新手段。
巴 西
開發(fā)出用植物廢料制造超級塑料的方法和能用于鞋和紡織品的納米技術(shù)。
張新生 (駐巴西記者)今年4月,圣保羅州立大學(xué)農(nóng)藝學(xué)系科研人員從植物廢料中提取纖維制造出新一代超級塑料,這種塑料較傳統(tǒng)的聚乙烯具有重量輕、強(qiáng)度高、符合生態(tài)要求等特點(diǎn)。用這種纖維制造的產(chǎn)品比傳統(tǒng)產(chǎn)品輕30倍,強(qiáng)度增加3到4倍。
巴西Dublauto公司開發(fā)出一種用于鞋和紡織品的納米技術(shù),鞋內(nèi)的棕櫚等物質(zhì)可有助于吸收運(yùn)動中產(chǎn)生的氣味,使運(yùn)動鞋更加舒適。這種技術(shù)采用了帶有納米顆粒的棕櫚及其他填充物,不僅可以防止異味,還能夠起到滋潤皮膚的作用。
俄羅斯
重點(diǎn)發(fā)展納米材料,開發(fā)出生產(chǎn)納米多孔氧化鋁的新方法。
張浩(駐俄羅斯記者)納米技術(shù)是俄羅斯近年來頗為重視的科技產(chǎn)業(yè)。10月,第四屆俄羅斯納米國際論壇在莫斯科舉行,俄總統(tǒng)梅德韋杰夫出席并指出,俄羅斯將進(jìn)一步擴(kuò)大基礎(chǔ)研究領(lǐng)域政府支持計(jì)劃,其中包括對作為基礎(chǔ)研究優(yōu)先領(lǐng)域的納米技術(shù)研發(fā)的支持,預(yù)計(jì)到2014年基礎(chǔ)研究領(lǐng)域國家投入將達(dá)到80億美元。此外為促進(jìn)納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,俄羅斯還設(shè)立了專項(xiàng)基金,制定了優(yōu)惠信貸政策,其中僅外經(jīng)銀行的專項(xiàng)貸款額度就超過了100億美元。
在納米技術(shù)領(lǐng)域俄羅斯科學(xué)家也在本年度取得成就。2011年11月,《俄羅斯納米技術(shù)》雜志刊登了俄羅斯科學(xué)家以硅片為基材,采用磁控濺法生產(chǎn)納米多孔氧化鋁的消息。
韓 國
韓國在新材料燃料電池領(lǐng)域加強(qiáng)投入,從其取得的成果看,其研發(fā)方向主要面對企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。
薛嚴(yán)(駐韓國記者)5月,韓國核能研究院(KAERI)和韓國能源技術(shù)研究院(KIER)經(jīng)共同研究,成功開發(fā)出可提高燃料電池能效的新材料。此次研制成果有兩種:一種為可使固體氧化物燃料電池(SOFC)在低溫狀態(tài)下運(yùn)作的“碳素薄膜銀納米粉末催化劑”;另一種為不僅可大幅縮小甲醇燃料電池(DMFC)體積,而且還能提高能效的“放射線照射高分子燃料電子膜”。
8月,韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)和LG化學(xué)技術(shù)研究院電池研究所開發(fā)出2分鐘內(nèi)完成充電或者放電的新型電極材料。手機(jī)或電動車用電池不僅能大舉縮短充電時(shí)間,而且可以在短時(shí)間內(nèi)通過大量放電,較好地提高電動車的輸出功率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這種電池比現(xiàn)有充電電池的電流流量快了200倍,僅2分鐘就能結(jié)束充電。進(jìn)行400次的反復(fù)充電放電后,電池的容量仍維持在98%左右。
10月,韓國漢陽大學(xué)金善廷教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與澳大利亞研究人員共同研究,利用下一代新材料碳納米管,成功開發(fā)出可旋轉(zhuǎn)的人工肌肉纖維。據(jù)研究小組介紹,長度1毫米的纖維可旋轉(zhuǎn)250度,因此可用于微型機(jī)器人的驅(qū)動裝置中。
南 非
研發(fā)出適合航空器件要求的天然纖維復(fù)合材料和聚合物納米復(fù)合材料。
李學(xué)華(駐南非記者)南非科技與工業(yè)研究院(CSIR)在與空中客車公司合作的NATFIBIO生物復(fù)合材料項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,針對天然纖維復(fù)合材料進(jìn)行重點(diǎn)研發(fā),以研制并生產(chǎn)符合航空要求的、可生物降解的面板,用于制造飛機(jī)內(nèi)部非承重的部件。CSIR已經(jīng)利用酚醛樹脂和天然纖維生產(chǎn)出生物復(fù)合材料,其性能表現(xiàn)適合航空器件要求。目前正集中研究100%的生物復(fù)合塑料(如利用聚糠醇作為替代樹脂),并計(jì)劃擴(kuò)展應(yīng)用到電子、汽車制造等行業(yè)。聚糠醇可以從當(dāng)?shù)卮罅扛收釓U渣中獲得,而且價(jià)格便宜。
加拿大
開發(fā)出新一代納米捕光“天線”和新型玻璃防水霧涂層材料。
杜華斌(駐加拿大記者)7月,加拿大科學(xué)家從植物的光合作用中汲取靈感,研制出新一代納米捕光“天線”,它能控制和引導(dǎo)從光中吸收的能量。加科學(xué)家結(jié)合自己在DNA和半導(dǎo)體研究方面的先進(jìn)成果,讓某些類型的納米粒子相互依附在一起,自我組裝成最新的納米天線復(fù)合物,并將這種由量子點(diǎn)自我組裝而成的材料命名為“人造分子”。最新研究填補(bǔ)了“可以使用多種不同類型的納米量子點(diǎn)構(gòu)建出復(fù)合物”這項(xiàng)空白。
同月,加拿大科學(xué)家研制出一種新型玻璃防水霧涂層材料,他們認(rèn)為該材料可以最終解決汽車玻璃、眼鏡片以及光學(xué)鏡頭的防水霧難題。涂層不會對玻璃的光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生任何影響。
法 國
開發(fā)出新型吸碳材料,有望為溫室氣體減排提供新思路。
李釗(駐法國記者)5月,法國國家科研中心研制出一種名為MIL-101的新型材料,能夠大量吸附二氧化碳?xì)怏w,體積為1立方米的MIL-101在25攝氏度的溫度下可以儲藏400立方米的二氧化碳,而現(xiàn)在通用的吸附材料在同等條件下的儲藏量不過200立方米。這種材料有望提升對抗全球變暖的能力,為溫室氣體減排提供新思路。
烏克蘭
在焊接研究領(lǐng)域獲得多項(xiàng)進(jìn)展。
程剛 (駐烏克蘭記者)烏克蘭國家科學(xué)院的研究人員,開發(fā)出可用于高頻率焊接的新型電源裝置,及一種基于立方氮化硼的焊接技術(shù)。提出了一種用于評價(jià)摩擦電偶元件的接觸耐力的新方法,這種方法可將鐵碳合金和煉鋼爐渣中的鉻和釩、精礦以及熱電廠的灰渣直接混合,從而能將氧化物熔融物的鉻和釩分別降低95%和90%。