一大波新材料横空出世，改变世界超出你想象

2020-03-13 15:13:12 作者：本网整理来源：网易新闻分享至：

智能塑料制造出“万能抓手”

浙江大学航空航天学院宋吉舟教授团队基于智能塑料材料，制造出一种新型“万能抓手”，可以把目标物体“锁”在体内，轻松地抓放1微米到1米大小多种形状的物体。

据介绍，智能塑料在光、热等外部刺激作用下，可改变软硬程度并具有形状记忆效应。

“抓放物体时，第一步先通过外部刺激，让形状记忆聚合物变得柔软，趁此机会将物体或者物体表面的结构嵌入其中。第二步去掉外部刺激，让形状记忆聚合物变回刚硬的状态，保持住该变形的临时形状，将物体‘锁住’，实现抓取。第三步等把物体转移到目的地之后，再次施加外部刺激，形状记忆聚合物就会恢复初始形状，将物体‘解锁’。”宋吉舟说。

宋吉舟介绍，“万能抓手”能在典型的三维结构物体上产生很大的抓力，可以轻松抓起球体、方块、管状物体、螺栓、螺母、枣核、钥匙串等，还能像壁虎一样，牢牢粘附在物体表面，不论物体表面光滑还是粗糙。

在实验设计中，当物体尺寸小到微观尺度（100微米左右或者更小），“万能抓手”能够不依赖抓手的粘附力，而是通过把物体或者物体表面的结构锁在其内部实现抓取。

“‘万能抓手’为微观电子元器件的快速组装提供了新的手段。”宋吉舟表示，“万能抓手”的收放自如，为柔性电子的制备提供了一种新思路。

全新热伪装材料：可被调整以适应环境温度

据外媒New Atlas报道，虽然我们已经看到了可以使人或物体从热探测器中“隐身”的材料，但它们通常仅在一个环境温度下才有效。然而，实验性新材料可以根据用户进行调整，以在广泛的范围内工作。热检测传感器，诸如那些在夜视镜发现，通过注意物体表面和其周围环境之间的温差来工作。因此，如果两者温度相同，则物体仍不会被检测到。

尽管先前开发的迷彩材料已经成功地保持了预定的温度，但它们的适应性并不是非常强。那就是新技术出现的地方。这是一种由加州大学圣迭戈分校的科学家开发的柔性材料，它由蜡状相变物质以及夹在弹性体片之间的热电合金组成。它由集成电池供电，并由佩戴者通过无线电路板控制。

响应施加的电流，该合金能够在不到一分钟的时间内在10C到38C（50F到100.5F）范围内改变温度。该温度变化必须由用户根据当前观察到的环境温度手动启动。包括相变物质以防止佩戴者与伪装材料一起发热。它是通过熔化和吸收高于或等于30C（86F）的温度（人体皮肤的表面温度）来吸收热量的。在低于30C的温度下，它固化，起到绝缘作用。

该材料已被合并到臂章中。最终，研究人员希望创建一个完整的夹克，尽管在此之前必须对技术进行完善-目前，例如夹克的重量约为2千克（4.5磅），厚约5毫米，只能工作一个小时。

由陈仁坤（音译）教授领导的有关该研究的论文最近发表在《先进功能材料》杂志上。

新型电池材料：5分钟可将电池电量充至80%

想要大面积普及新能源汽车，续航里程和充电速度是必须要解决的头号问题。日前据韩媒报道，韩国科学研究院（KIST）成功研发了硅基阳极材料，用于替代当前电动车动力电池普遍使用的石墨材料。据悉，硅基阳极可将容量提高四倍之多。

硅并非是什么新型材料，其储存能力是石墨的十倍之多，因此许多电池企业都会使用硅基材料改善电池性能。但硅作为阳极材料有一个致命缺点-硅在充电/放电过程中稳定性较差，大大缩短了电池寿命。

而KIST的新技术则有所不同。他们对硅采用了干燥处理，将其与玉米淀粉、水进行混合，然后加热混合物。结果是形成了碳-硅复合材料，其中微小的碳球阻止了硅溶胀。

据悉，当测试时，发现由复合材料制成的阳极的存储容量是类似石墨阳极的四倍，在500次充电/放电循环中它们仍保持稳定。此外，利用新阳极的电池可在短短5分钟内充满电至其全部容量的80％。

KIST表示，希望将这一项目快速落地并实现商业化，为整个电动车行业的推进贡献力量。

独特光敏树脂：即使在水下也能固化

据外媒报道，虽然我们确实听说过环氧树脂在光线下会固化，但通常所有物质都必须暴露在外。但是，现在只需少量的一种新添加剂也能使树脂固化。此外，它还可以在水下使用。由维也纳工业大学开发的专有化合物可以以液态或糊状形式添加到现有的环氧树脂中。

最初，它是透明的。但是，当树脂的任何一部分被闪光照射时，会发生化学反应，从而产生热量。热量散布在整个树脂中，从而导致级联效应，使所有材料在几秒钟内固化并硬化-甚至包括可能从光中隐藏，在内部裂纹或其他任何地方都看不到的碎片。此时树脂会变成较深的颜色，使用户知道该过程已完成。

目前，取决于其配方，该添加剂可由紫外线或高强度可见光触发。重要的是，当树脂与碳纤维混合时，它仍然有效，这意味着它可用于生产或修复复合材料。此外甚至可以涂覆含有添加剂的树脂，然后在水下固化。最初，科学家们认为树脂内部产生的热量会散发到水中，从而阻止材料固化。然而，事实证明，化学反应导致树脂周围的水立即沸腾，从而在材料表面形成了一层水蒸气保护层。

该大学现在正在寻找可能对该技术进行商业化的行业合作伙伴。研究认为这项技术最终可以在航空航天、造船、结构修复或管道维修等应用中找到用途。

由Robert Liska教授领导的有关研究的论文最近发表在《Composites Part A: Applied Science and Manufacturing》杂志上。

我国自驱动紫外光电探测铁电材料研究获进展

紫外光电探测在军事、医疗、环境等领域具有非常广泛的应用。但是目前所报道的紫外光电探测大部分都需要有外加电压的存在才能够工作，制约着光电器件往便携、节能方面的发展。铁电体具有自发极化，且在光照下铁电自发极化所产生的内建电场能够促进光生载流子的分离，在自驱动光电探测领域显示了广阔的应用前景。与传统的无机铁电体相比，有机无机杂化钙钛矿铁电体因其丰富的物理化学特性而备受关注。然而，基于杂化钙钛矿铁电体实现自驱动紫外光电探测仍然是需要解决的一个重要问题。

福建物构所自驱动紫外光电探测铁电材料研究获进展

中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室无机光电功能晶体材料研究员罗军华团队在国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院战略性先导专项和副研究员李丽娜主持的国家自然科学基金面上基金等资助下，成功构筑了一例可实现自驱动紫外光电探测的二维三层有机无机杂化钙钛矿铅氯铁电体。研究发现：该化合物中无机八面体的扭曲和有机阳离子的有序化协同诱导了该化合物的铁电自发极化；同时，该化合物的带隙为3.39 eV。进一步，基于铁电自发极化，研究人员成功实现了自驱动紫外光电探测，并且其短路电流可达18.6μA/cm2，远高于传统的无机铁电体。该工作不仅为后续设计宽禁带铁电材料提供了一种新的策略，而且进一步拓展了有机无机杂化钙钛矿铁电体在自驱动紫外光电探测的研究，相关的研究结果最近以通讯的形式发表在《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc., DOI:10.1021/jacs.9b10919）上，博士研究生王洒洒为该论文的第一作者。

来源：新华网、cnBeta.COM、快科技、中国粉体网讯、中国科学院福建物质结构研究所

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