科 技 成 果

科技成果

压缩玻璃碳的基础研究取得重要进展

据科技部网站2017年7月28日报道，我国燕山大学的亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室田永君教授、赵智胜教授等人与国内外科学家合作，以玻璃碳为初始原料，利用高压配合较温和的温度条件合成了一种新型碳的同素异形体。其保留了玻璃碳的一些结构特征，故被命名为压缩玻璃碳。压缩玻璃碳是一种新型碳材料，具备石墨和金刚石的成键特征，密度和导电性与石墨相近，硬度与宝石相当，其压缩强度明显高于金属和陶瓷材料，比强度是碳纤维、聚晶金刚石、碳化硅和碳化硼陶瓷的2倍以上，其局部变形的压入弹性恢复率在70%以上，明显高于金属和陶瓷材料，甚至高于形状记忆合金和有机橡胶。压缩玻璃碳集轻质、超强、高硬、高弹和良好导电性于一身，在军事和航空航天等领域具有潜在的应用前景。

NASA兰利研究中心制备高强度、热稳定纳米复合材料

据国防科技信息网2017年7月6日报道，NASA兰利研究中心在石墨纤维复合材料的基础上，制备了多功能、结构/热稳定的石墨纤维碳纳米管纳米复合材料。石墨纤维复合材料是目前最先进的轻质、高强度复合材料，但它不具备导电和导热特性，因此当用于高温环境时，必须在石墨纤维复合材料的最外层加耐高温涂层或导热涂层，这无疑增加了最终结构件的重量，提高了成本。而兰利研究中心在该纳米复合材料中加入了碳纳米管，制备出具备高强度、轻质、热稳定且导电的石墨纤维复合材料。最终形成的纳米复合材料结构呈细长拉长状，其中碳纳米管沿一维拉长方向规则排列。该材料在200℃时的粘性至少达100 000 Pa，其潜在应用包括运载器、先进航空航天飞行器和航天器。目前NASA正在积极寻求许可证持有者，计划将此技术商业化。

NASA兰利研究中心利用新工艺制备统一尺寸的碳纳米管材料

据国防科技信息网2017年7月6日报道，NASA兰利研究中心近期发明了一种新的制备工艺，制备了具有相同尺寸的碳纳米管，其工艺最大的特点在于采用模板引导碳纳米管的生长，最后得到的碳纳米管全部呈相同尺寸。在此过程中，生长后的碳纳米管即可均匀地分散在模板中，也可从模板中分离，形成单独的碳纳米管。此外，与以往工艺不同，此次碳纳米管的原材料来源是日常生活中常见的蔗糖(为碳纳米管提供碳源)，且制备过程无需真空条件，大大降低了制造成本，简化了工艺。工艺采用的模板是介孔二氧化硅材料或氧化铝材料。而原材料蔗糖则沉积在模板的介孔中，在高温条件下分解后，蔗糖中的碳则逐渐形成单壁碳纳米管，在模板的“引导”下，所有碳纳米管都呈相同的尺寸。此时，碳纳米管均匀分散、嵌入到模板中，当移开模板时则可得到独立的碳纳米管。利用此工艺制备的碳纳米管可用于电子场发射源、平板，以及场发射显示器，也可用于产生高强度、轻质、多功能复合结构的功能添加剂。目前NASA正在积极寻求许可证持有者，计划将此技术商业化。

美能源部投资2.58亿美元加速百亿亿次超算研发

据科技部网站2017年7月5日报道，美国能源部近日宣布，作为其新的“前路计划”(Path Forward)的一部分，6家领先的美国科技公司将从能源部的“百亿亿次计算项目”获得2.58亿美元资金，以加快部署全美首台百亿亿次超级计算机，目标是2021年前建成至少一百亿亿次超算系统，它的运算能力将比目前全美最强电脑快50倍。承担研发合同的6家企业分别为先进微设备公司(AMD)、Cray公司(CRAY)、惠普公司(HPE)、国际商业机器公司(IBM)、英特尔公司(Intel)和英伟达公司(NVIDIA)。2.58亿美元资金将在3年合同期内拨付，由公司提供额外的资金至少占项目总成本的40%，使得总投资至少达到4.3亿美元。Path Forward计划涉及硬件技术、软件技术和应用开发三方面，拟解决并行性、内存和存储、可靠性和能耗这四领域的挑战，包括开发创新的内存架构、更高速的互连、改进的可靠性系统以及增加计算能力的方法。 超级计算机对国家安全、制造业、工业竞争力和能源与地球科学等领域的领先地位至关重要。超算领域的全球竞争十分激烈，虽然美国拥有世界上10台最快的计算机中的5台，但全美最强的泰坦系统仅排名全球第3位。

俄研发出热电转换新材料

据科技部网站2017年7月3日报道，俄罗斯莫斯科钢铁学院能效中心研发出热电转换新型材料，由于材料具有非常高的品质因数，可作为航天器长期供电用电池。中心所选用的原料为方钴矿材料，其成分为锑与钴的金属间化合物(CoSb3)，当表面温度差达到400～500 ℃时，所研发材料的品质因数最大，达到1.4。而已知的热电转换材料碲化铋，当温度差为100～150 ℃时其品质因子为1.2。热能转换电能效应是1821年发现的，但至今未能工业化应用，科研人员一直试图研发热电直接转换材料，但所有的尝试均处于实验室阶段。热电转换材料在航天领域已经得到应用，以核裂变作为热源的热电转换装置安装在卡西尼号、新视野号探测器以及好奇号火星探测器上。

美科学家首次以纳米精度检测太阳能电池

据科技部网站2017年6月28日报道，美国家技术标准研究院(NIST)的研究人员利用两种新技术，首次以纳米级精度检测了广泛使用的太阳能电池的化学成分及缺陷的变化。新技术检测了用碲化镉半导体材料制造的常见太阳能电池，有望帮助科学家更好地了解太阳能电池的微观结构，并可能提出进一步提高太阳能光电转化效率的方法。相关成果发表在《Nanoscale》杂志上。实验表明，材料晶体排列的缺陷与其化学构成中的杂质相关，新技术能检测碲化镉样品中所谓的深层次缺陷的空间变化。这些缺陷引起碲化镉与其它半导体中的电子和质子(带正电荷的颗粒)重新组合而不是发电，这是导致太阳能电池无法取得理论成效的关键原因之一。

俄科学家研制出生产碳化铪的新技术

据科技部网站2017年6月26日报道，俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所与固体化学和力学化学研究所的研究人员联合研制出了制造碳化铪的新技术。这种新的制造技术高效、廉价，可生产出高质量的碳化铪。碳化铪具有高弹性系数、良好的电热传导性、较小的热膨胀系数以及很好的耐冲击性能，适用于制造火箭喷嘴和机翼前沿等重要部件，主要应用于航天航空、工业陶瓷等领域，在喷管、耐高温内衬、电弧或电解用电极方面也有重要应用。

俄日科学家合成世界首例量子金属

据科技部网站2017年6月23日报道，由俄罗斯远东联邦大学、俄罗斯科学院远东分院的科学家与日本东京大学组成的国际研究团队，近日合成了世界上首例量子金属。远东联邦大学表示，这种新材料具有以多晶硅为衬底的双层铊原子结构，当温度低于-272 ℃时，变为超导材料。30多年来，关于二维电子系统(二维金属)温度接近绝对零度时的行为一直存在学术争论。通过观察这种非正常的物质状态，将使科学家对解决正常金属存在于两维度状态的可能性这一基础科学的根本问题产生兴趣。实验表明，二维系统在转变为绝缘体或超导体的同时，仍可保持正常的金属态。这种不寻常的状态被称为量子金属或玻色金属。研究人员将继续对这种合成材料的电子特性进行深入研究。

韩国最先研发出水中可拆卸材料

据科技部网站2017年6月23日报道，韩国成均馆大学研究团队宣布，已找到章鱼吸盘独特的突起原理，并在世界上最先开发出了模仿章鱼吸盘，在水中或潮湿的环境中不用粘合剂即可拆卸的补丁材料。相关研究成果刊登在《自然》杂志上。研究团队表示，最近医疗和半导体材料市场正在互相融合，对清洁粘着材料的需求正在逐渐增大。期待应用章鱼吸盘原理的补丁元件将为医疗用补丁、诊断治疗用可穿戴设备或器官组织缝合等各领域提供划时代的原创技术。