在超導(dǎo)材料、碳納米管、石墨烯等領(lǐng)域取得重大突破。
超導(dǎo)材料方面:麻省理工學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),所有超導(dǎo)材料的超導(dǎo)性與薄膜厚度、臨界溫度和薄膜電阻成比例。這一發(fā)現(xiàn)有望帶來設(shè)計更好的超導(dǎo)線路,用在量子計算和超低能耗計算設(shè)備中。
碳納米管研究方面:威斯康星大學(xué)研究人員開發(fā)出新型高性能碳納米管晶體管,其開關(guān)速度比普通硅晶體管快1000倍、比目前最快碳納米管晶體管快100倍,且性能遠勝目前工業(yè)用薄膜晶體管,使碳納米管晶體管取代硅芯片成為可能;斯坦福大學(xué)的科學(xué)家使用碳納米管替代硅為原料,讓存儲器和處理器采用時髦的三維方式堆疊在一起,降低了數(shù)據(jù)在兩者之間的傳輸時間,從而大幅提高了計算機芯片的處理速度,運用此方法研制出的3D芯片的運行速度有望比目前芯片高出1000倍。
石墨烯研究方面:美、中、日科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種碳的新結(jié)構(gòu)——五邊石墨烯,計算機模擬顯示,這種半導(dǎo)體具有超高機械強度,能耐727攝氏度左右的高溫;加州大學(xué)河濱分校的研究團隊用新方法,讓石墨烯擁有磁性的同時獲得新的電學(xué)性能,能產(chǎn)生新的量子現(xiàn)象;康奈爾大學(xué)的物理學(xué)家將只有10微米厚的石墨烯裁剪、折疊、扭轉(zhuǎn)和彎曲成多種造型,剪出可能是迄今世界上最小的機器,為納米級彈性器件的研發(fā)提供了新思路。
超材料研究方面:哈佛大學(xué)首次設(shè)計出一種折射率為零、能整合在芯片上的“超材料”,光在其中的速度可達到“無限大”,為探索零折射率物理學(xué)及其在集成光學(xué)中的應(yīng)用打開了大門。
美國科學(xué)家在新材料領(lǐng)域的成果還包括:意大利和美國科學(xué)家首次創(chuàng)建出基于硅烯材質(zhì)的晶體管,其在真空中能穩(wěn)定工作;賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家研制出一種新型高分子介電質(zhì),不但能存儲能量,還能耐250攝氏度左右的高溫,在混合動力和純動力汽車以及航天器的制造中應(yīng)用前景廣泛。
斯坦福大學(xué)利用導(dǎo)熱材料,開發(fā)出一種非常輕的新型納米線網(wǎng)狀面料,比傳統(tǒng)面料能鎖住更多熱量,連通電源后還能主動發(fā)熱,用它織成的衣服,讓一個人每年能節(jié)省大約1000千瓦時的能量,這相當(dāng)于一個普通美國家庭一個月的用電量。
麗羅伊·拉斯穆森和能源部普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)科學(xué)家攜手研制出一種新型合成肌肉,其擁有極強的抗輻射能力,且能附著在金屬上,有望用于制造更好的義肢以及反應(yīng)更靈敏的機器人,在深空探索尤其是火星探索領(lǐng)域具有很大用途。
弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的研究小組用鐵納米顆粒、具有磁性的鈷和碳納米顆粒合成出一種磁性可與稀土制傳統(tǒng)永磁材料相媲美的新型磁性材料。
英國
石墨烯研究精彩紛呈:用石墨烯墨水打印出射頻天線;找到能大量生產(chǎn)石墨烯薄膜的新方法。
5月,曼徹斯特大學(xué)的研究人員與石墨烯生產(chǎn)商BGT材料有限公司合作,用壓縮石墨烯墨水打印出射頻天線。這種天線靈活、環(huán)保,可廉價大批量生產(chǎn),能應(yīng)用在無線射頻識別標(biāo)簽和無線傳感器上。
6月,來自近40個國家的650多名科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界人士,出席了在曼徹斯特大學(xué)舉辦的“2015石墨烯周”,會議涵蓋了石墨烯及相關(guān)二維材料和異質(zhì)結(jié)構(gòu)等15個主題。
11月,格拉斯哥大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)一種能大量生產(chǎn)石墨烯薄膜的新方法,據(jù)稱可使基板成本大幅降低到約為先前使用材料的1/100。
法國
繼續(xù)在量子計算機、新型電池等應(yīng)用領(lǐng)域,開展相關(guān)新材料研究。
10月,法國和俄羅斯科學(xué)家在二維超導(dǎo)材料上發(fā)現(xiàn)一種特殊的磁場擾動,就像一個個微小的振蕩星,這些激發(fā)態(tài)由摻入超導(dǎo)材料的磁性原子產(chǎn)生,這意味著“于淥—芝巴—魯西諾夫”狀態(tài)(YSR態(tài))鏈不只是理論,在實驗中也可以觀察到。這一成果或為制造量子計算機開辟新途徑。
12月,研究團隊開發(fā)出了新款18650鈉離子電池,其借助鈉離子轉(zhuǎn)移(而不是鋰離子)來存儲和釋放電能,與普遍鋰電池相比儲量更高、造價更低;其能量密度可與磷酸鐵鋰等鋰離子電池相媲美。
德國
研制出新型鎳鈦銅記憶合金,找到生產(chǎn)白色發(fā)光二極管低廉而環(huán)保的方法。
基爾大學(xué)的研究人員新發(fā)明了一種鎳鈦銅記憶合金,其可變形千萬次不斷裂,而普通合金材料變形幾千次就會斷裂,有望在微電子和光學(xué)器件、傳感器、醫(yī)療器件等眾多領(lǐng)域大顯身手。
紐倫堡-埃朗根大學(xué)的研究人員將熒光蛋白涂在一種橡膠材料上,嵌入到發(fā)光二極管中,發(fā)明了一種既簡單又廉價的生產(chǎn)工藝,使生產(chǎn)白色發(fā)光二極管既低廉又環(huán)保。
馬普固體物理研究所和慕尼黑大學(xué)合作開發(fā)出了一種納米結(jié)構(gòu)材料,可用于制造無觸摸的感應(yīng)屏幕,只要手指接近屏幕,就能瀏覽頁面和敲打文字,避免手指接觸屏幕傳染細菌。
加拿大
新一代光電材料鈣鈦礦研究取得突破,研發(fā)出超韌聚合物纖維,首次完成石墨烯超導(dǎo)性實驗。
2月,工程師利用新技術(shù)生長出大塊鈣鈦礦純晶體,為開發(fā)出更便宜高效的太陽能電池和發(fā)光二極管打下基礎(chǔ)。
5月,科技公司Ocumetics研發(fā)出一種高科技仿生鏡片。用戶戴上后,只需10秒就可讓視力快速恢復(fù)。
6月,蒙特利爾理工學(xué)院的研究人員從蜘蛛絲獲取靈感,研制出一種由堅韌纖維編織而成的超韌聚合物纖維。這種復(fù)合材料未來可用于制造更安全輕便的飛機引擎,也將在手術(shù)設(shè)備、防彈衣、汽車零件等其他應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手。
7月,不列顛哥倫比亞大學(xué)研究小組通過在石墨烯中摻雜鋰離子并將其冷卻到5.9開氏度,證明了石墨烯具有超導(dǎo)性的無限可能,并制造出首個超導(dǎo)石墨烯樣品,最新突破有望迎來石墨烯電子學(xué)和納米量子器件的新時代。
以色列
發(fā)明自愈傳感器,使用超導(dǎo)材料觀測“上帝粒子”。
以色列理工學(xué)院科研人員發(fā)明了自愈傳感器,為人類未來制造真正意義上的電子皮膚開辟了道路。該技術(shù)的關(guān)鍵是一種新型的合成聚合物,其含有高導(dǎo)電性電極和金納米粒子,當(dāng)受到損害時,會膨脹以填補空隙,以防電流中斷,影響設(shè)備的正常運行。
巴依蘭大學(xué)的科學(xué)家宣布,首次用超導(dǎo)材料在普通實驗室以較低成本觀測到“上帝粒子”。
俄羅斯
開發(fā)出納米纖維素制備新方法,研發(fā)出建筑及結(jié)構(gòu)材料用納米改性劑,研制出基于石墨烯和納米金剛石的新型復(fù)合材料。
亓科偉(本報駐俄羅斯記者)彼爾姆大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)出納米纖維素制備新方法,將納米纖維素的生產(chǎn)成本降低了三分之二。納米纖維素具有很高強度,可用于生產(chǎn)新型超強紙張、機器部件以及超柔韌屏幕和防彈背心。
伊爾庫茨克國立技術(shù)大學(xué)開發(fā)出建筑及結(jié)構(gòu)材料用納米改性劑,可使金屬性能提高30%,也可用于涂料生產(chǎn),能使墻面堅固耐久。
尼古拉耶夫無機化學(xué)研究所和生物物理研究所的科學(xué)家成功將石墨烯碳納米管和納米金剛石粉結(jié)合,得到了具有獨特性質(zhì)、在微弱電流刺激下可發(fā)光的復(fù)合材料,這一結(jié)構(gòu)既可用于制造新型顯示屏,也可用于醫(yī)療診斷。
日本
開發(fā)出新的低成本金屬合成方法,合成世界最強的分子磁石。
北海道大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新的低成本金屬合成方法,可以合成含有對生物友好的輕金屬離子(比重為4至5的較輕金屬)的多孔性輕金屬合金,為開發(fā)新一代材料開辟了道路。
群馬大學(xué)研究人員開發(fā)出一種從不適于食用的生物質(zhì)資源中生產(chǎn)出對苯二甲酸的簡便方法。對苯二甲酸是PET樹脂的原料,而PET樹脂主要用于生產(chǎn)聚酯纖維和塑料瓶等與我們生活關(guān)系密切的塑料制品。
九州大學(xué)研究人員首次證明塑料高分子半導(dǎo)體中分子鎖的運動性會對電荷分離產(chǎn)生影響,該研究對于提高有機薄膜太陽能電池的性能具有積極意義。該校還成功設(shè)計合成了世界最強的分子磁石,為開發(fā)使用磁力的高性能記憶體等新技術(shù)打開了突破口。
韓國
重點放在納米研究上,參與石墨烯研究,制成圓形石墨烯微粒。
1月,韓國材料學(xué)家通過將氧化石墨烯噴入高溫溶劑,制成了一種類似絨球的圓形石墨烯微粒。這一技術(shù)為制造電池和超級電容器上的電極材料提供了一種簡單、通用的方法,并有可能提高蓄電設(shè)備的能效和功率密度。
2月,韓國科學(xué)技術(shù)院推出了使用CMOS與碳納米管制成的醫(yī)療用傳感器。該傳感器在利用0.35微米工藝制造的CMOS晶圓上配置碳納米管電極制成。這種傳感器的特點是不使用金屬電極連接導(dǎo)線,優(yōu)點是無需防止短路的后處理和表面加工,因此成本更低。
巴西
加強納米領(lǐng)域的研發(fā)工作,在健康、交通、安全和通訊等重點領(lǐng)域促進納米技術(shù)的研究和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
巴西國家科技發(fā)展委員會宣布設(shè)立專項基金,用于資助納米技術(shù)科研單位購置或更新設(shè)備,開發(fā)新產(chǎn)品和新的工藝流程。該委員會稱,納米技術(shù)應(yīng)用廣泛且前景無限,設(shè)立這項基金有助于促進巴西納米技術(shù)的發(fā)展以及納米產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。
科研人員利用納米生物復(fù)合材料研制出一種新型電子設(shè)備,可像測血糖一樣快速診斷白血病,這種新設(shè)備可在一個小時之內(nèi)檢測出患者是否攜帶癌細胞,而現(xiàn)行的診斷方法最長要三個星期才能有結(jié)果。