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盘点 | 2017年浙大、中南大学、上海交大、北科大等高校新材料10大技术突破 ...

2017-12-29

工业制造,材料先行。作为我国七大战略性新兴产业和“中国制造2025”重点发展的十大领域之一,新材料产业被认为是21世纪最具发展潜力并对未来发展有着巨大影响的高技术产业。
伴随着国家政策的扶持和新一轮科技革命和产业变革的兴起,新技术新产品实现群体性突破,产业升级、材料换代步伐加快。与此同时,高校的科研能力也不断与时俱进,出现爆 炸性的突破。
将高校的研发成果转化成高价值专利,进行推广应用,不仅关系到发明人的利益,也关系到企业利益、行业的转型升级乃至整个国民经济的发展。年关将至,新材料在线?从高校科研成果出发,盘点2017年有哪些高校研发出创造性的新材料,以及他们突破了哪些技术难点。
1.北京理工大学发现金属有机骨架材料滤除PM2.5高达99.5%

图片来源于网络
材料简介:2月8日,北京理工大学王博教授及其团队将金属有机骨架材料化合物(MOFs)材料应用于空气过滤、净化与治理等方面的研究成果。MOFs材料是一种多孔结晶材料,由有机骨架和金属离子组成,这种材料可以通过静电吸附作用实现对大量的细微颗粒物的捕获。
材料优势:这种材料是目前世界上已知的吸附储存气体分子能力最强的一类材料,比表面积最高可达8000平方米每克,是活性炭、分子筛的10多倍。这种材料在可见光照射下,实现日光催化,将有害有机物分解为二氧化碳和水。进而使得滤除效率得以持续保持,长效作用,无二次污染,且滤除率超过99%。
2.全球首创!香港城市大学成功研制最强镁合金

图片来源于网络
材料简介:5月4日,国际顶尖的科学学术期刊《自然》发表了一篇题为“双相纳米结构铸就最强镁合金”的封面文章,这是中国结构材料界本世纪首次在《自然》杂志上发表封面文章,引发业界广泛关注。该科研团队研制了双相纳米晶结构的镁合金材料,通过磁控溅射法将直径约6 nm的MgCu2晶粒均匀地嵌入约2nm厚的富含镁的无定形壳中,生产获得具有非晶/纳米晶双相结构的镁基超纳尺寸双相玻璃晶(SNDP-GC),该材料强度是近乎理想的3.3 GPa,这也是迄今为止强度最大的镁合金薄膜。
材料优势:这种材料可用于生物降解植入,具有超高耐磨性能,病人可因此避免进行第二次手术以取出零件。同时,镁是对身体有益的元素,有助于康复。 另外,镁合金密度低,是一种理想的轻型结构材料,在消费电子工业、航空及汽车领域都有广泛的应用前景。
3.《nature》发表!北科大团队研发出新型超高强钢

图片来源:材料性能和测试
材料简介:《Nature》于4月10日刊登北京科技大学吕昭平教授团队研究成果,该团队基于晶格错配和高密度纳米析出的理念,设计并制备出超高强马氏体时效钢,强度最高达2.2GPa,还具有很好的塑性(大约8.2%)。而且由于采用廉价质轻的Al等元素代替高成本的Co、Ti等合金元素,还能大幅度削减成本。
材料优势:材料屈服强度进入2GPa的超高范围时,进一步改善材料延展性的难度几乎是成倍提高,高强高韧马氏体钢是满足轻量化及节能减排的重要手段。
4. 浙大高超教授团队发明高导热超柔性石墨烯膜

高导热超柔性石墨烯膜 (图片来源:新华网)
材料简介:浙江大学高分子系高超教授团队研发出一种高导热超柔性石墨烯组装膜,通过将石墨烯膜高温加热,膜中的含氧官能团在高温下分解释放出气体,石墨烯膜内部形成微气囊;再经过机械辊压成膜,微气囊的气体被排出,形成微褶皱,从而使新型石墨烯膜由“脆”变“柔”,并兼顾了良好的导热性能。
材料优势:导热率接近理想单层石墨烯导热率的40%,可反复折叠6000次、弯曲十万次,有望应用在电子元件导热、新一代柔性电子器件及航空航天等领域。
5、中南大学研发出耐3000℃烧蚀的新材料 或为高超声速飞行器研制铺平道路

超高音速飞行器在大气中飞行(图片来源:新华社)
材料简介:8月21日从中南大学获悉,中南大学黄伯云院士团队通过大量实验,开发了一种新型的耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及其复合材料。这种陶瓷是一种多元含硼单相碳化物,具有稳定的碳化物晶体结构,由Zr、Ti、C和B四种元素组成。研发团队采用熔渗工艺将多元陶瓷相引入到多孔炭/炭复合材料中,进而获得一种非常有潜力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂层改性的炭/炭复合材料。
材料优势:这种新型陶瓷涂层及其复合材料可耐3000℃烧蚀,这一发现有可能为高超声速飞行器的研制铺平道路。
6、上海交大研制出超强纳米陶瓷铝合金 或成下一代航空新材料

图片来源:新华网
材料简介:上海交大材料科学与工程学院教授王浩伟领衔的科研团队研制出超强纳米陶瓷铝合金,让铝里“长”出陶瓷。该材料的研发采用“原位自生技术”,通过熔体控制自生,陶瓷颗粒的尺寸由几十微米降低到纳米级,突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低、加工难等应用瓶颈。
材料优势:这种新材料不仅轻,强度和刚度甚至超过了“太空金属”钛合金,具有重量轻、高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点,有望带动航空、汽车、高铁领域步入更轻、更节能的新材料时代。
7、川大教授联合哈佛博士后开发出“自愈”橡胶材料

图片来源于网络
材料简介:四川大学校客座教授吴金荣联合哈佛大学博士后研究员蔡立恒通过使用一种分子绳来将共价键和可逆键结合在一起,允许它们在分子尺度上均匀混合,从而制造出一种透明、坚韧可以“自愈”的橡胶。
材料优势:采用这种橡胶,轮胎爆胎后可以在机动车行进中自我修复,并像天然橡胶一样强韧,极大提高机动车的整体安全,并有助于减少交通事故。
8、合肥工业大学研发智能水凝胶 一分钟实现96%自修复

纳米复合水凝胶的自修复性能 (图片来源:合肥工业大学新闻文化网)
材料简介:合肥工业大学11月1日消息,该校科研人员成功设计出一种新型材料,能在1分钟内实现96%的自修复。该校科研人员将单分散的金纳米颗粒作为水凝胶三维网络结构的交联剂,利用金纳米颗粒优异的光热性能和配位键在高温下的动态不稳定性,成功实现了纳米复合水凝胶自修复性能的大幅提升。
材料优势:在波长808纳米的近红外光诱导下,该新型材料在1分钟内即可实现96%的自修复。同时,该课题组对凝胶的生物安全性评估结果表明,该材料具有良好的可注射性能及生物相容性,可作为药物载体负载抗癌药物在近红外光下进行可控释放。
9、香港大学研制出防水防油物料 不用再为洗衣服发愁

图片来源于网络
材料简介:11月14日,香港大学工程学院机械工程系教授王立秋带领团队研发出崭新的防水及防油物料。新物料的设计模仿了节肢动物跳虫的表皮构造,以增加物料的强韧度和防水能力,有效地解决了防水能力和强韧度难以兼容的矛盾。
材料优势:只要将它覆盖于纺织品、金属、玻璃等表面上,便能达到防油防水的效果。这一物料使得不洗衣服成为可能且制造方法成本较低,每平方米只需0.7港元至1.3港元。
10、《Science》发表西安交大研发新型相变材料--钪锑碲合金 突破相变存储速度极限

新式钪锑碲(SST)相变存储器件~0.7纳秒的高速写入操作以及其微观结晶化机理(图片来源于网络)
材料简介:11月16日,西安交通大学马恩教授,研发出一种新型相变材料——钪锑碲合金,该材料的成功研制突破了相变存储速度极限。该材料利用结构适配且更加稳定的钪碲化学键来加速晶核的孕育过程,显著降低形核过程的随机性,大幅加快结晶化即写入操作速度。现研究成果已发表于《Science》
材料优势:这一研究成果对深入理解和调控非晶态材料的形核与生长机制具有重要的指导意义,并为实现我国自主的通用存储器技术奠定了基础。

(来源:新材料在线



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