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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：本網整理來源：網易新聞分享至：

智能塑料制造出“萬能抓手”

浙江大學航空航天學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”，可以把目標物體“鎖”在體內，輕松地抓放1微米到1米大小多種形狀的物體。

據介紹，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。

“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構嵌入其中。第二步去掉外部刺激，讓形狀記憶聚合物變回剛硬的狀態，保持住該變形的臨時形狀，將物體‘鎖住’，實現抓取。第三步等把物體轉移到目的地之后，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”能在典型的三維結構物體上產生很大的抓力，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。

在實驗設計中，當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構鎖在其內部實現抓取。

“‘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：可被調整以適應環境溫度

據外媒New Atlas報道，雖然我們已經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境溫度下才有效。然而，實驗性新材料可以根據用戶進行調整，以在廣泛的范圍內工作。熱檢測傳感器，諸如那些在夜視鏡發現，通過注意物體表面和其周圍環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。

盡管先前開發的迷彩材料已經成功地保持了預定的溫度，但它們的適應性并不是非常強。那就是新技術出現的地方。這是一種由加州大學圣迭戈分校的科學家開發的柔性材料，它由蠟狀相變物質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。

響應施加的電流，該合金能夠在不到一分鐘的時間內在10C到38C（50F到100.5F）范圍內改變溫度。該溫度變化必須由用戶根據當前觀察到的環境溫度手動啟動。包括相變物質以防止佩戴者與偽裝材料一起發熱。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，研究人員希望創建一個完整的夾克，盡管在此之前必須對技術進行完善-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）教授領導的有關該研究的論文最近發表在《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，續航里程和充電速度是必須要解決的頭號問題。日前據韓媒報道，韓國科學研究院（KIST）成功研發了硅基陽極材料，用于替代當前電動車動力電池普遍使用的石墨材料。據悉，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/放電過程中穩定性較差，大大縮短了電池壽命。

而KIST的新技術則有所不同。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。結果是形成了碳-硅復合材料，其中微小的碳球阻止了硅溶脹。

據悉，當測試時，發現由復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/放電循環中它們仍保持穩定。此外，利用新陽極的電池可在短短5分鐘內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商業化，為整個電動車行業的推進貢獻力量。

獨特光敏樹脂：即使在水下也能固化

據外媒報道，雖然我們確實聽說過環氧樹脂在光線下會固化，但通常所有物質都必須暴露在外。但是，現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。由維也納工業大學開發的專有化合物可以以液態或糊狀形式添加到現有的環氧樹脂中。

最初，它是透明的。但是，當樹脂的任何一部分被閃光照射時，會發生化學反應，從而產生熱量。熱量散布在整個樹脂中，從而導致級聯效應，使所有材料在幾秒鐘內固化并硬化-甚至包括可能從光中隱藏，在內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。重要的是，當樹脂與碳纖維混合時，它仍然有效，這意味著它可用于生產或修復復合材料。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，科學家們認為樹脂內部產生的熱量會散發到水中，從而阻止材料固化。然而，事實證明，化學反應導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。

該大學現在正在尋找可能對該技術進行商業化的行業合作伙伴。研究認為這項技術最終可以在航空航天、造船、結構修復或管道維修等應用中找到用途。

由Robert Liska教授領導的有關研究的論文最近發表在《Composites Part A: Applied Science and Manufacturing》雜志上。

我國自驅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、醫療、環境等領域具有非常廣泛的應用。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、節能方面的發展。鐵電體具有自發極化，且在光照下鐵電自發極化所產生的內建電場能夠促進光生載流子的分離，在自驅動光電探測領域顯示了廣闊的應用前景。與傳統的無機鐵電體相比，有機無機雜化鈣鈦礦鐵電體因其豐富的物理化學特性而備受關注。然而，基于雜化鈣鈦礦鐵電體實現自驅動紫外光電探測仍然是需要解決的一個重要問題。

福建物構所自驅動紫外光電探測鐵電材料研究獲進展

中國科學院福建物質結構研究所結構化學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基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院戰略性先導專項和副研究員李麗娜主持的國家自然科學基金面上基金等資助下，成功構筑了一例可實現自驅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。研究發現：該化合物中無機八面體的扭曲和有機陽離子的有序化協同誘導了該化合物的鐵電自發極化；同時，該化合物的帶隙為3.39 eV。進一步，基于鐵電自發極化，研究人員成功實現了自驅動紫外光電探測，并且其短路電流可達18.6μA/cm2，遠高于傳統的無機鐵電體。該工作不僅為后續設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動紫外光電探測的研究，相關的研究結果最近以通訊的形式發表在《美國化學會志》（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、cnBeta.COM、快科技、中國粉體網訊、中國科學院福建物質結構研究所

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