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盤點《自然》、《科學》等刊登的國內高校材料技術成果清華、北大、浙大展示 “真材實料”

2018-06-15 12:01:03 作者：本網整理來源：新材料在線分享至：

新材料作為戰略性新興產業發展的基石，在新一輪科技革命和產業變革的背景下，產業格局正發生重大調整。我國政府對新材料產業發展給予了高度重視和全方位指導，通過綱領性文件、指導性文件、規劃發展目標與任務等構筑起了政策金字塔。

其中，工信部、發改委、科技部、財政部聯合發布的《新材料產業發展指南》中提到，推進材料先行、產用結合，以滿足傳統產業轉型升級、戰略性新興產業發展和重大技術裝備急需為主攻方向，著力構建以企業為主體、以高校和科研機構為支撐、軍民深度融合、產學研用協同促進的新材料產業體系。

實現“材料先行”，技術研發不容忽視，高校是新材料技術成果誕生的搖籃，《自然》和《科學》又是世界頂級學術期刊。因此新材料在線？本次總結了近三個月（3月-5月）國內高校發布在《自然》、《科學》及各子刊上的材料技術成果，展示國內高校的最強“材”力。

以下以技術發布時間為倒序，排名不分先后。

1、《科學》刊登北航熱電材料研究最新進展

圖片來源：北京航空航天大學

材料：熱電材料

高校：北京航空航天大學

5月18日，《Science》雜志在線發表了北京航空航天大學材料科學與工程學院趙立東教授課題組在熱電材料研究上取得的新進展，研究人員利用硒化錫（SnSe）的層間最低熱傳導特性（二維聲子傳輸），通過電子摻雜促進離域電子雜化，實現了電子在n型SnSe層間的隧穿（三維電荷傳輸）。這種“二維聲子/三維電荷”傳輸特性大幅提高了n型SnSe晶體材料的熱電性能，此研究將為探索新型高效熱電材料提供新思路—具有二維層狀結構的熱電材料。

2、《自然·納米技術》報道清華超強碳納米管纖維研究突破

圖片來源：清華大學

材料：超強碳納米管纖維

高校：清華大學

5月16日消息，《Nature Nanotechnology》在線發表了清華大學化工系魏飛教授團隊與航天航空學院李喜德教授團隊合作，在超強碳納米管纖維領域取得的重大突破。研究人員在世界上首次報道了拉伸強度達到80GPa以上、接近單根碳納米管理論強度的超長碳納米管管束，其拉伸強度超越了目前發現的所有其它纖維材料。這項工作揭示了超長碳納米管用于制造超強纖維的光明前景，同時為發展新型超強纖維指明了方向和方法。

3、《科學進展》：東華大學超彈性陶瓷納米氣凝膠研究取得進展

CNFAs的隔熱性能

材料：陶瓷氣凝膠

高校：東華大學

5月12日消息，東華大學俞建勇院士及丁彬教授（通訊作者）帶領的納米纖維研究團隊在《Science Advances》上發布了一篇關于陶瓷氣凝膠的文章，研究人員通過將SiO2納米纖維與鋁硼硅酸鹽基質結合來制備超彈性層狀結構陶瓷納米纖維氣凝膠（CNFAs）。這種材料密度低，可從80％的應變迅速恢復，在1100℃的高溫下泊松比為零，具有不隨溫度而變的超彈性。此外，整體陶瓷特性還為CNFAs提供了強大的耐火性和隔熱性能，類新型材料可為輕質，彈性和結構適應性陶瓷的發展提供新方向。預計這些卓越的CNFAs材料將在絕熱，催化劑載體，吸附劑，柔性電氣設備和電磁，能量，聲學或振動阻尼等多個領域發揮重要作用。

4、《科學》：浙大成功研發具有圖靈結構的新型分離膜

圖片來源：浙江大學

材料：新型分離膜

高校：浙江大學

5月4日消息，《Science》報道了浙江大學化學工程與生物工程學院張林教授團隊把圖靈結構與膜研究結合起來，第一次在薄膜上制造出了納米尺度的圖靈結構，這是首次面向應用領域構建圖靈結構的研究成果。據稱，圖靈結構會減少水透過的阻力，使得膜的分離性能比傳統制備方法制備的膜提高了3至4倍，可降低膜過程的產水成本，提高了分離效率。

5、《自然·材料學》：西安交大等在高性能壓電陶瓷設計合成研究中取得重大突破

圖片來源：西安交通大學

材料：高性能壓電陶瓷

高校：西安交通大學等

3月27日消息，《Nature Materials》期刊發表了西安交大電信學院電子科學與技術系教師李飛副教授及其合作者的一篇研究論文，報道了他們在高性能壓電陶瓷的設計合成方面取得的重大突破。研究團隊成功合成出了稀土元素Sm摻雜的Pb（Mg,Nb）O3-PbiTiO3（Sm-PMN-PT）壓電陶瓷，獲得高達1500 pC/N的壓電系數，介電常數超過13000，居里溫度為89℃。通過低溫介電性能、同步輻射X-射線衍射和高分辨球差電鏡實驗，研究團隊進一步驗證了Sm摻雜PMN-PT陶瓷高壓電效應與局域結構的關系。該研究工作為高性能壓電材料設計提供了一種新的思路和范例，可能用于諸多功能材料的設計合成中。

6、《自然·通訊》：復旦報道一種基于超分子水凝膠的仿生智能皮膚

圖片來源：復旦大學

材料：超分子水凝膠

高校：復旦大學

3月20日消息，《Nature Communications》刊登復旦大學高分子科學系武培怡課題組直博生雷周玥報道的一種基于超分子水凝膠的仿生智能皮膚，利用三種分子間非共價相互作用（氫鍵、親疏水作用、離子相互作用），實現多重動態交聯網絡，僅需簡單的無規共聚反應，所形成的透明超分子水凝膠集合了一系列類似皮膚甚至超越皮膚的力學性質，具有壓縮回彈性，可大幅拉伸，遭遇創傷快速自修復，并且在室溫下的任意塑形。這一研究展示了超分子水凝膠在仿生皮膚力學性能和傳感功能的獨特優勢，為開發新型仿生智能皮膚提供了新途徑。

7、《自然·通訊》：新型冷/暖色調可轉換的溫致變色智能窗材料開發成功

圖片來源：南京大學

材料：新型溫致變色智能窗材料

高校：南京大學、南京航空航天大學

3月15日，《Nature Communications》發表南京大學介觀化學教育部重點實驗室超分子化學與智能材料團隊胡曉玉/王樂勇課題小組與校友南京航空航天大學材料科學與技術學院沈應中教授合作，基于水溶液中柱芳烴與二茂鐵的主-客體作用，設計開發出新型的冷/暖色調可轉換的溫致變色智能窗材料，進一步發展功能正交組裝策略。這種冷/暖色調可轉換的溫致變色智能窗材料成功地為不同性質的正交一體化策略提供了應用實例，同時該策略也為新型功能化材料的開發提供了新思路。

8、《科學進展》：武漢理工發現一系列具有超強玻璃形成能力的MOF材料

圖片來源：武漢理工大學

材料：具有超強玻璃形成能力的MOF材料

高校：武漢理工大學

3月14日消息，《Science Advances》刊登了武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室“千人計劃”岳遠征教授領導的“極端玻璃態”團隊取得的最新進展，研究人員發現了一系列具有超強玻璃形成能力的MOF（金屬有機配合物）材料，并解析了其超強玻璃形成能力的起源。該工作為理解“玻璃形成和玻璃本質”這一基礎科學問題提供了全新的見解。

9、《自然·通訊》發表北大大尺寸均勻單層MoS2可控制備方面的研究成果

圖片來源：北京大學

材料：大尺寸均勻單層MoS2材料

高校：北京大學

3月7日，《Nature Communications》在線發表了北京大學工學院材料系張艷鋒課題組在大尺寸均勻單層MoS2材料的可控制備和生長機理研究方面的最新成果，研究人員在大尺寸均勻MoS2的批量制備以及“綠色”轉移方面取得了重要進展。相關工作提出了利用廉價的普通玻璃基底來制備大面積、晶圓尺寸均勻、大疇區單層MoS2的新方法/新途徑，并深入分析了其生長機制，為相關二維材料的批量制備和高效轉移提供了重要的實驗依據，對于推動該類材料的實際應用具有非常重要的意義。

10、《自然·通訊》：浙大首次成功制備高彈性無機材料

圖片來源：浙江大學

材料：全碳氣凝膠彈性體

高校：浙江大學

3月12日消息，《Nature Communications》報道了浙江大學高分子科學與工程學系高超教授團隊首次制備出具有高彈性的無機材料，他們設計制備出高度可拉伸的全碳氣凝膠彈性體，該材料具有優異的抗疲勞性能，在拉伸200%的狀態下，可穩定循環至少100圈；在100Hz, 1%應變的狀態下，可穩定循環至少百萬次。這項工作首次制備得到高度可拉伸的無機全碳氣凝膠彈性體，將彈性體的概念拓寬到了無機領域，并改善了彈性體的高低溫耐老化性能，拓寬了使用溫度范圍，為其在柔性器件、智能機器人及航空航天領域的應用奠定了理論基礎。同時，這種多級協同組裝的方法也為其他無機彈性體的制備提供了一條全新的設計思路。

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責任編輯：韓鑫