新材料与新工艺

新材料与新工艺

我国研制出可循环耐极端环境的刚性新一代热缩管

哈尔滨工业大学的研究人员在世界上首次制备出了可循环使用的热缩管。其热收缩性能源于聚酰亚胺的可逆玻璃化转变。这类聚酰亚胺热缩管能够较好地固定扩张尺寸并缩回起始尺寸。

热缩管具有形状记忆功能，在各种管线缆的续接中能够起到密封、绝缘、防腐、防潮及标识等作用，广泛适用于电子、建筑、交通、石油、化工、通讯、船舶、航天等领域。传统热缩管为一次性使用产品，其热收缩性能源于不可逆的结晶熔融，完全恢复温度范围有限，运行低温在-40℃～-85℃之间，而聚酰亚胺热缩管的完全恢复温度在180℃～330℃之间可调节，且能够耐受-196℃的低温，因此，适用于极端高低温等环境，大大拓展了热缩管的应用范围和领域。此外，传统高温热缩管为柔性或半刚性管，不能负载或固定重物。而聚酰亚胺热缩管为刚性管，兼具缩颈接管效应，可连接并固定自身重量上千倍的重物。因此，聚酰亚胺热缩管的缩颈接管效应可节省额外的支撑装置，特别适用于复杂或精密的仪器装备。

该聚酰亚胺热缩管具有质量轻、固定好、可载重等优点，将进一步拓展热缩管、聚酰亚胺和缩颈接管的应用范围。

(GM.0330)

中科院提出金属陶瓷超材料薄膜制备新方法

中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究人员提出了一种金属陶瓷超材料薄膜制备新方法，其采用传统的射频共溅射沉积工艺，辅以衬底偏压，制备出了定向排布Ag金属纳米线/氧化铝陶瓷复合超材料薄膜。

该薄膜中的纳米线间距（轴心到轴心）进入5nm以下区间，阵列中纳米线的平均直径约为3nm；纳米线长径比可根据沉积时间来灵活调整；利用PVD（物理气相沉积）镀膜良好的扩展性，不仅能够实现大面积超材料薄膜的制备，还能够方便地以“盖楼”的方式构筑多层超材料薄膜结构，其中，不同层之间可以具有相同的直径、间距、长径比等几何结构特性，也可“个性化定制”各层的结构特性；此外，由于是在近似室温下制备，故无需单晶或导电衬底，甚至可以在PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）等柔性衬底上进行制备，为“柔性超材料”概念提供了实物支撑。该薄膜具有奇特的稳态和瞬态光学性能。其较小的纳米线间距引发了纳米线之间的强耦合作用，轴向的等离子共振吸收峰位可方便地从可见光区调控至近红外区；该薄膜在可见光区也具有超快的非线性光学特性，等离激元漂白过程弛豫时间约为1.5ps。

(宁材所)

中科院等在六角氮化硼沟槽中成功制备石墨烯纳米带

中国科学院上海微系统与信息技术研究所与上海科技大学、华中科技大学等单位合作，在国际上首次通过模板法在六角氮化硼沟槽中实现了石墨烯纳米带的可控生长，成功打开了石墨烯的带隙，并在室温下验证了其优良的电学性能，为研发石墨烯数字电路提供了一种可能的技术路径。据悉，该方法现已获得中国和美国发明专利授权。

研究人员通过金属纳米颗粒刻蚀六角氮化硼单晶衬底，切割出了单原子层厚度、边缘平直且沿锯齿型（Zigzag）方向、宽度具有一定可控性的纳米沟槽，并通过化学气相沉积法在沟槽中制备出了长度达到数微米且宽度小于10nm的高质量石墨烯纳米带。实验结果表明，石墨烯在沟槽内通过台阶外延方式生长，与最顶层六角氮化硼形成晶格连续的面内异质结。研究人员制备了基于石墨烯纳米带的场效应晶体管，亚5nm器件在常温下的电流开关比大于104，载流子迁移率约为750cm2/Vs，从电学测量中提取的电学输运带隙约为0.5eV，可以满足数字电路研发的基本要求。

该项研究为进一步探索与CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路兼容的石墨烯逻辑电路提供了重要的平台。(W.KX)

英国研发新型超级材料能够弯曲和聚焦声波

英国苏塞克斯大学和布里斯托大学的研究人员合作发明了一种具有内置“超级能力”的新型材料：其可以弯曲、成形和聚焦声波，为拓展医学成像、个人音频和其它声学设备的功能提供了新的可能性。

研究人员打造了16种不同类型的小砖块，这些小砖块以不同的方式组合在一起，可实现不同的性能，如可以使通过它们的声波产生相变等。通过将16种不同类型的小砖块布置在单层网格中，研究人员还能够利用声波来使微小的聚苯乙烯颗粒轻轻浮起。

据介绍，这种小砖块可以被3D打印出来，然后组装在一起形成特殊的声场，可用于制造能够操控声波的声学设备。该材料有望应用于医学成像和消费型音频产品等领域，如可用于医疗诊断或材料结构裂纹诊断等领域。

(W.CB)

新加坡开发出可3D打印的新型弹性材料

新加坡研究人员开发出一系列弹性材料，拉伸率可达1100%，是目前弹性性能最佳的材料，适合基于紫外光固化的3D打印技术制备。

该弹性材料弹性大，具有快速回弹和电热绝缘性能，可用于机器人、柔性电子设备、下一代生物医学设备等需要柔软、柔性材料的应用。此外，由于采用了新配方，该弹性材料可采用高分辨3D打印技术制造，规避了高弹材料制备过程中的常规难题，可直接形成复杂的3D晶格或中空结构，实现极大变形。采用紫外光固化的3D打印技术，该弹性材料可将制备时间从“数小时甚至几天”缩短到几分钟或几个小时。研究人员利用该弹性材料制造了一个测试用三维巴克球光开关。测试结果表明，该弹性材料不仅具有很大的弹性变形，还能保持很好的机械可重复性，在压缩1000多次后仍能继续工作。

(美 设)

中科院制备出超高硬度与抗菌一体化涂层

中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点实验室的研究人员利用多弧离子镀复合技术制备出了多尺度耦合超硬TiSiN与Ag的复合涂层。

研究人员通过非晶纳米晶TiSiN涂层阻隔和微通道输运技术实现了原子及纳米尺度Ag元素分布的精确调控和微量可控释放，基于纳米压入测试模拟了涂层表面硬度分布谱，可直观地获得涂层表面A g元素的分布和尺度。测试结果表明，该复合涂层的硬度介于35GPa～45GPa之间；含微量Ag的TiSiN涂层在枯草芽孢杆菌溶液中24h的杀菌率达到100%，并具有显著的抑制三角藻类在其表面贴附的效果。

该复合涂层在高端医疗器械抗菌方面，以及海洋关键零部件防污抗菌领域具有潜在的应用价值。

(科 苑)

欧盟研发出显示屏透明传导薄膜技术

欧盟第七研发框架计划提供110万欧元，总研发投入140万欧元，由希腊、奥地利、英国、西班牙和塞浦路斯的7家显示屏创新型中小企业（SMEs）组成的欧洲NanoDiGree研发团队，成功研制出了基于高效铜纳米线的显示屏透明传导薄膜技术，不仅明显降低了显示屏的制造成本，而且已成功扩展应用到可折叠触摸显示屏中。

该显示屏透明传导薄膜技术基于先进的电脉冲沉积方法和含有铜纳米线的透明涂料技术，具有低成本、更绿色、可规模化生产等优良特性，适用于聚苯二甲酸乙二醇酯（PET）等柔性基质大规模卷到卷（Roll-to-Roll）生产过程中精确的对位喷墨打印，在生产过程中给予适当的低温加热，有助于形成高强度粘合的透明传导薄膜层。

该技术可应用于智能手机、平板电脑等传统的数字显示屏，也可应用于可穿戴、可折叠显示屏，甚至太阳能光伏发电领域。

(科技部)

北京科技大学覆铜陶瓷基板工程化制造研究获突破

北京科技大学材料学院的研究人员在活性金属钎焊（AMB）陶瓷覆铜基板工程化制造领域取得突破，在国内率先成功研制出了大面积（4.5〃×4.5〃）氮化铝覆铜基板。

据悉，陶瓷覆铜基板是高压大功率IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块的重要组成部件，既具有陶瓷的高导热、高电绝缘、高机械强度、低膨胀等特性，又具有无氧铜的高导电性和优异焊接性能，还能刻蚀出各种图形。特别是活性金属钎焊陶瓷覆铜基板具有独特的耐高低温冲击失效能力，已成为新一代半导体（SiC）和新型大功率电力电子器件的首选封装材料。

研究人员突破了高精度钎料涂覆技术，建立了降低焊接应力的理论，实现了高纯度焊接和焊接层组织精密控制等工艺过程，经过反复优化，制造出了低应力、高可靠性、大面积的覆铜基板。该项研究成果为我国新一代半导体的研究与发展奠定了坚实的基础，具有里程碑式的意义。目前，该项研究成果已在深圳落地转化，建设了年产1万片覆铜陶瓷基板生产线，预计2017年实现规模化生产。未来，研究人员还将继续研发多种新型陶瓷覆铜板，如SiC、Si3N4等。

(W.XCL)

美国斯坦福大学研制出新型可拉伸塑料电极

美国斯坦福大学的研究人员开发出一种导电性和拉伸性俱佳的高分子材料，可用于制作可拉伸塑料电极，用于可穿戴电子器件中。

据悉，现有的刚性电极等电子器件在应用于测量中枢神经电流、心脏电流时，可能会损坏神经或心脏组织。为了研制柔性电极，研究人员选取了一种导电性能好且具有生物相容性的塑料，以使电极可以安全地与人体接触。但能够导电的塑料一般容易碎裂，不适合用于可穿戴电子器件。为了提高这种材料的韧性和机械性能，研究人员采用一种类似于表面活性剂的分子添加剂，改变了分子之间的作用力，使得原先分子形成的小颗粒状形貌变成了渔网状形貌，从而提高了高分子材料的拉伸性能。测试结果表明，该材料被拉伸到原来长度的两倍时，仍可保持高导电率。

下一步，研究人员将验证该材料是否可以植入生物体内，以及会否对生物体造成损害。

(新 华)

陕西研制出世界最轻的金属结构材料

陕西省镁锂合金工程研究中心与西安交通大学联合研制出一种新型镁锂合金材料，其密度根据用途可在0.96g/cm3～1.64g/cm3范围内调整，是目前世界上最轻的金属结构材料。我国于2016年12月发射的首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星中的高分辨率微纳卫星上几乎整颗应用了该新型超轻金属结构材料。未来，该新型镁锂合金材料还将在电子产品、医疗器械、户外器材等领域实现广泛应用。

镁锂合金材料是目前金属结构材料中密度最小的材料，具有超轻、高强、减震等特性。该新型镁锂合金的密度仅为铝合金的一半，但比强度高于铝合金，阻尼性能达到铝合金的十几倍，减震降噪效果好，在屏蔽电磁干扰方面具有优异的性能。其优良的性能为二氧化碳监测科学实验卫星的成功发射奠定了基础，大幅减轻了卫星重量，增加了有效载荷，降低了发射成本。

据悉，陕西省镁锂合金工程研究中心现已研制出拥有自主知识产权的3个型号的超轻镁锂合金，起草了我国首个镁锂合金材料国家标准，并积极推动新型镁锂合金从科研走向规模化生产，为镁锂合金在我国航天、航空等领域的广泛应用打下了坚实的基础。

(GM.0223)