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一大波新材料橫空出世，改變世界超出你想象

2020-03-13 15:13:12 作者：本網(wǎng)整理來源：網(wǎng)易新聞分享至：

智能塑料制造出“萬能抓手”

浙江大學(xué)航空航天學(xué)院宋吉舟教授團隊基于智能塑料材料，制造出一種新型“萬能抓手”，可以把目標(biāo)物體“鎖”在體內(nèi)，輕松地抓放1微米到1米大小多種形狀的物體。

據(jù)介紹，智能塑料在光、熱等外部刺激作用下，可改變軟硬程度并具有形狀記憶效應(yīng)。

“抓放物體時，第一步先通過外部刺激，讓形狀記憶聚合物變得柔軟，趁此機會將物體或者物體表面的結(jié)構(gòu)嵌入其中。第二步去掉外部刺激，讓形狀記憶聚合物變回剛硬的狀態(tài)，保持住該變形的臨時形狀，將物體‘鎖住’，實現(xiàn)抓取。第三步等把物體轉(zhuǎn)移到目的地之后，再次施加外部刺激，形狀記憶聚合物就會恢復(fù)初始形狀，將物體‘解鎖’。”宋吉舟說。

宋吉舟介紹，“萬能抓手”能在典型的三維結(jié)構(gòu)物體上產(chǎn)生很大的抓力，可以輕松抓起球體、方塊、管狀物體、螺栓、螺母、棗核、鑰匙串等，還能像壁虎一樣，牢牢粘附在物體表面，不論物體表面光滑還是粗糙。

在實驗設(shè)計中，當(dāng)物體尺寸小到微觀尺度（100微米左右或者更小），“萬能抓手”能夠不依賴抓手的粘附力，而是通過把物體或者物體表面的結(jié)構(gòu)鎖在其內(nèi)部實現(xiàn)抓取。

“‘萬能抓手’為微觀電子元器件的快速組裝提供了新的手段。”宋吉舟表示，“萬能抓手”的收放自如，為柔性電子的制備提供了一種新思路。

全新熱偽裝材料：可被調(diào)整以適應(yīng)環(huán)境溫度

據(jù)外媒New Atlas報道，雖然我們已經(jīng)看到了可以使人或物體從熱探測器中“隱身”的材料，但它們通常僅在一個環(huán)境溫度下才有效。然而，實驗性新材料可以根據(jù)用戶進行調(diào)整，以在廣泛的范圍內(nèi)工作。熱檢測傳感器，諸如那些在夜視鏡發(fā)現(xiàn)，通過注意物體表面和其周圍環(huán)境之間的溫差來工作。因此，如果兩者溫度相同，則物體仍不會被檢測到。

盡管先前開發(fā)的迷彩材料已經(jīng)成功地保持了預(yù)定的溫度，但它們的適應(yīng)性并不是非常強。那就是新技術(shù)出現(xiàn)的地方。這是一種由加州大學(xué)圣迭戈分校的科學(xué)家開發(fā)的柔性材料，它由蠟狀相變物質(zhì)以及夾在彈性體片之間的熱電合金組成。它由集成電池供電，并由佩戴者通過無線電路板控制。

響應(yīng)施加的電流，該合金能夠在不到一分鐘的時間內(nèi)在10C到38C（50F到100.5F）范圍內(nèi)改變溫度。該溫度變化必須由用戶根據(jù)當(dāng)前觀察到的環(huán)境溫度手動啟動。包括相變物質(zhì)以防止佩戴者與偽裝材料一起發(fā)熱。它是通過熔化和吸收高于或等于30C（86F）的溫度（人體皮膚的表面溫度）來吸收熱量的。在低于30C的溫度下，它固化，起到絕緣作用。

該材料已被合并到臂章中。最終，研究人員希望創(chuàng)建一個完整的夾克，盡管在此之前必須對技術(shù)進行完善-目前，例如夾克的重量約為2千克（4.5磅），厚約5毫米，只能工作一個小時。

由陳仁坤（音譯）教授領(lǐng)導(dǎo)的有關(guān)該研究的論文最近發(fā)表在《先進功能材料》雜志上。

新型電池材料：5分鐘可將電池電量充至80%

想要大面積普及新能源汽車，續(xù)航里程和充電速度是必須要解決的頭號問題。日前據(jù)韓媒報道，韓國科學(xué)研究院（KIST）成功研發(fā)了硅基陽極材料，用于替代當(dāng)前電動車動力電池普遍使用的石墨材料。據(jù)悉，硅基陽極可將容量提高四倍之多。

硅并非是什么新型材料，其儲存能力是石墨的十倍之多，因此許多電池企業(yè)都會使用硅基材料改善電池性能。但硅作為陽極材料有一個致命缺點-硅在充電/放電過程中穩(wěn)定性較差，大大縮短了電池壽命。

而KIST的新技術(shù)則有所不同。他們對硅采用了干燥處理，將其與玉米淀粉、水進行混合，然后加熱混合物。結(jié)果是形成了碳-硅復(fù)合材料，其中微小的碳球阻止了硅溶脹。

據(jù)悉，當(dāng)測試時，發(fā)現(xiàn)由復(fù)合材料制成的陽極的存儲容量是類似石墨陽極的四倍，在500次充電/放電循環(huán)中它們?nèi)员３址€(wěn)定。此外，利用新陽極的電池可在短短5分鐘內(nèi)充滿電至其全部容量的80％。

KIST表示，希望將這一項目快速落地并實現(xiàn)商業(yè)化，為整個電動車行業(yè)的推進貢獻力量。

獨特光敏樹脂：即使在水下也能固化

據(jù)外媒報道，雖然我們確實聽說過環(huán)氧樹脂在光線下會固化，但通常所有物質(zhì)都必須暴露在外。但是，現(xiàn)在只需少量的一種新添加劑也能使樹脂固化。此外，它還可以在水下使用。由維也納工業(yè)大學(xué)開發(fā)的專有化合物可以以液態(tài)或糊狀形式添加到現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂中。

最初，它是透明的。但是，當(dāng)樹脂的任何一部分被閃光照射時，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生熱量。熱量散布在整個樹脂中，從而導(dǎo)致級聯(lián)效應(yīng)，使所有材料在幾秒鐘內(nèi)固化并硬化-甚至包括可能從光中隱藏，在內(nèi)部裂紋或其他任何地方都看不到的碎片。此時樹脂會變成較深的顏色，使用戶知道該過程已完成。

目前，取決于其配方，該添加劑可由紫外線或高強度可見光觸發(fā)。重要的是，當(dāng)樹脂與碳纖維混合時，它仍然有效，這意味著它可用于生產(chǎn)或修復(fù)復(fù)合材料。此外甚至可以涂覆含有添加劑的樹脂，然后在水下固化。最初，科學(xué)家們認為樹脂內(nèi)部產(chǎn)生的熱量會散發(fā)到水中，從而阻止材料固化。然而，事實證明，化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致樹脂周圍的水立即沸騰，從而在材料表面形成了一層水蒸氣保護層。

該大學(xué)現(xiàn)在正在尋找可能對該技術(shù)進行商業(yè)化的行業(yè)合作伙伴。研究認為這項技術(shù)最終可以在航空航天、造船、結(jié)構(gòu)修復(fù)或管道維修等應(yīng)用中找到用途。

由Robert Liska教授領(lǐng)導(dǎo)的有關(guān)研究的論文最近發(fā)表在《Composites Part A: Applied Science and Manufacturing》雜志上。

我國自驅(qū)動紫外光電探測鐵電材料研究獲進展

紫外光電探測在軍事、醫(yī)療、環(huán)境等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。但是目前所報道的紫外光電探測大部分都需要有外加電壓的存在才能夠工作，制約著光電器件往便攜、節(jié)能方面的發(fā)展。鐵電體具有自發(fā)極化，且在光照下鐵電自發(fā)極化所產(chǎn)生的內(nèi)建電場能夠促進光生載流子的分離，在自驅(qū)動光電探測領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的無機鐵電體相比，有機無機雜化鈣鈦礦鐵電體因其豐富的物理化學(xué)特性而備受關(guān)注。然而，基于雜化鈣鈦礦鐵電體實現(xiàn)自驅(qū)動紫外光電探測仍然是需要解決的一個重要問題。

福建物構(gòu)所自驅(qū)動紫外光電探測鐵電材料研究獲進展

中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室無機光電功能晶體材料研究員羅軍華團隊在國家自然科學(xué)基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項和副研究員李麗娜主持的國家自然科學(xué)基金面上基金等資助下，成功構(gòu)筑了一例可實現(xiàn)自驅(qū)動紫外光電探測的二維三層有機無機雜化鈣鈦礦鉛氯鐵電體。研究發(fā)現(xiàn)：該化合物中無機八面體的扭曲和有機陽離子的有序化協(xié)同誘導(dǎo)了該化合物的鐵電自發(fā)極化；同時，該化合物的帶隙為3.39 eV。進一步，基于鐵電自發(fā)極化，研究人員成功實現(xiàn)了自驅(qū)動紫外光電探測，并且其短路電流可達18.6μA/cm2，遠高于傳統(tǒng)的無機鐵電體。該工作不僅為后續(xù)設(shè)計寬禁帶鐵電材料提供了一種新的策略，而且進一步拓展了有機無機雜化鈣鈦礦鐵電體在自驅(qū)動紫外光電探測的研究，相關(guān)的研究結(jié)果最近以通訊的形式發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（J. Am. Chem. Soc., DOI:10.1021/jacs.9b10919）上，博士研究生王灑灑為該論文的第一作者。

來源：新華網(wǎng)、cnBeta.COM、快科技、中國粉體網(wǎng)訊、中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所

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