新材料与新工艺

中德研究人员合作发现“柔性”半导体材料

中国科学院上海硅酸盐研究所与德国马克斯-普朗克研究所等机构的研究人员合作，率先发现了具有良好的延展性和可弯曲性的半导体材料——α-Ag2S，或可广泛应用于柔性电子设备中，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广阔的应用前景。

柔性电子设备已成为当前电子设备发展的重点之一，但目前的无机半导体材料均为脆性材料，在大弯曲、大变形或拉伸情况下极易发生断裂而导致器件失效，有机半导体材料相对于无机半导体迁移率较低，且电学性能可调范围较小，无法满足半导体工业的发展需求。

针对这一问题，研究人员制备了α-Ag2S薄膜，其比块体材料具有更好的变形能力，且在数十，甚至上百次弯曲后，导电性能基本维持不变或变化很小。在α-Ag2S变形、滑移过程中，2个S原子沿着6个Ag原子构成的滑轨移动，此时，旧的Ag-S键减弱甚至断裂，而新的Ag-S键加强甚至生成。其滑移面之间的作用力一直维持在Ag-S的成键状态，在滑移过程中能量波动较小，导致了小的滑移能量势垒；同时，这种成键状态保证了滑移面之间较强的作用力，避免了滑移过程中裂纹的产生甚至材料的解离。目前，研究人员正在寻找其它类似于α-Ag2S的半导体材料。

(科 苑)

中科院上海微系统所水溶性石墨烯制备研究获进展

中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究人员在水溶性石墨烯材料制备方面取得了新的进展：研究人员基于创新的电化学技术和超声辅助分散机制，在NaOH与PTA（精对苯二甲酸）混合电解液体系中实现了少层高浓度水溶性石墨烯的制备。

在该体系中，研究人员通过控制电化学过程，使PTA析出并吸附于石墨电极，促进石墨充分氧化和逐层剥离，再辅以超声处理进一步提高产率，实现了高产率（87.3%）、高固含量（8.2g/L），以及高稳定性（8个月以上）的少层微米尺寸水溶性石墨烯的制备。同时，采用该方法所制得的水溶性石墨烯极易成膜，制备成膜后，经较低温度热还原即可获得较高的电导率（9517S/m），在电热方面表现出低电压、高速升温和温度一致性好等优点，有望用作新型电热材料。

(科 苑)

中科院纯单质镍/石墨烯复合材料研究获进展

中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的研究人员在纯单质镍/石墨烯复合材料的制备及其甲醇氧化电催化研究方面取得进展。研究人员利用液相激光熔蚀技术可获得超小纳米晶的优势，制备出了纯单质镍（Ni）负载的石墨烯复合材料，为设计合成其它具有高电化学活性和稳定性的非铂催化剂纳米晶提供了新的思路和策略。

纳米镍基催化剂具有高催化活性和低成本等优点，已成为重要的非铂基催化剂。获得具有大量暴露活性位点且不团聚生长的超细镍单质纳米晶，是提高镍基催化剂效率的有效途径。

研究人员采用液相激光熔蚀法，利用Ni胶体纳米颗粒（带正电荷）与氧化石墨烯（GO，带负电荷）的静电作用首先得到高活性的NiOx负载纳米复合材料，并在水合肼溶液中还原生成单质镍。NiOx被水合肼还原不断产生N2，为生成的单质镍创造了无氧环境，并最终获得了高度分散、超小尺寸的纯单质镍（2.3nm±0.4nm）负载的石墨烯纳米复合材料。其中，单质镍的超小尺寸为其催化性能的提升提供了大量的活性位点，石墨烯的存在限制了其在催化过程中的再生长和团聚。实验结果表明，该材料在甲醇氧化电催化应用中具有超高的质量比活性（1600mA/mg）和优良的稳定性，循环1000次后，单质镍仍保持原尺寸和形貌，未发生团聚和二次生长。

(合物院)

美国开发出3D打印耐高温聚合物复合材料的方法

美国空军研究实验室与美国国家航空航天局（NASA）格伦研究中心，以及路易斯维尔大学合作，开发出了3D打印耐高温聚合物材料的方法。该方法采用浸渍了碳纤维丝的耐高温热固性树脂和选区激光烧结工艺，目前已成功打印出了可承受300℃高温的聚合物基复合材料部件，未来可用于制造涡轮发动机部件或发动机排气管周围的高温区域部件，有望应用于美国空军B-1B枪骑兵和F-15战斗机等装备。

聚合物基复合材料具有轻质、耐高温等特性，有助于增加飞机的航程，减少燃料消耗，因此，对空军下一代装备应用具有极大的吸引力。采用激光烧结工艺进行聚合物增材制造，能够很好地打印聚合物粉末。但是，在对零件进行后处理时，材料会发生熔化，导致无法使用。为了解决这一问题并更好地使分子在激光的热量下缠绕并成形，研究人员在树脂材料中加入了碳纤维填充材料，以更好地将激光的能量转移到基体中。通过吸收激光的能量和传导热量，碳纤维可使激光器加热材料的速度比单独使用聚合物快得多。

目前，美国空军研究实验室已经成功采用3D打印的聚合物基复合材料打印了一些测试样件和支架，验证了利用3D打印技术制造耐高温聚合物复合材料的能力。这一突破将使美国空军能够以更加经济、高效的方式制造出耐高温复合材料零件。

(李良琦 )

美国Kason公司推出3D打印粉末回收系统

美国Kason公司推出一款金属3D打印机粉末回收系统——3D-ReKlaimer。

与聚合物丝材3D打印相比，金属粉末3D打印存在原材料利用不充分等问题，例如，熔融沉积成形（FDM）3D打印机在加工过程中需要用金属粉末将融床全部覆盖，但实际上仅一小部分粉末受激光照射熔融。解决该问题的一种方法是回收并重复利用未融化的金属粉末。基于这一思路，Kason公司推出了3D-ReKlaimer，并表示，该系统适用于所有增材制造技术，还可根据不同3D打印机的要求进行定制，甚至可以安装轮子以用于多个3D打印系统。3D-ReKlaimer可以手动与废旧金属粉末瓶相连，同时配备了一套真空输送系统，可自动将3D打印机未加工的金属粉末转移到3D-ReKlaimer筛分室上方的过滤接收器中。粉末经筛分后可以储存在该系统中，也可以输送回3D打印机。

该系统采用的振动筛名为“VIBROSCREEN”，通过振动使尺寸合适的金属粉末通过筛分器上的小孔，可筛分25µm/500目的金属粉末，而大尺寸的金属粉末不能再次送回3D打印机，将留在筛分器表面，并在随后被清除。该系统采用封闭系统，以避免空气和水对回收粉末造成污染。

(商 飞)

中科院合成新型发光材料 拒绝“铅污染”

中国科学院大连化学物理研究所的研究人员采用毒性较低的铋（Bi）元素来取代重金属元素铅，成功合成了新型发光材料——非铅双钙钛矿纳米晶。该新材料应用在发光二极管（LED）、太阳能电池上，能够有效地降低成本，提高使用效率，并避免重金属元素铅对环境造成的危害。

含铅钙钛矿纳米晶具有成本低、发光性能好、纯度高等优点，被广泛认为是重要的下一代发光材料。但含铅钙钛矿纳米晶中含有重金属元素铅，会对环境造成危害，因此，寻找无毒且性能好的非铅钙钛矿材料成为当前的研究热点和难点。

研究人员采用毒性较低的Bi元素来取代铅，已于2017年首次成功合成出了含Bi的非铅钙钛矿纳米晶，并揭示了其发光动力学机理。近期，研究人员采用溶液法进一步合成了非铅双钙钛矿纳米晶。实验结果证明，该新材料是一种性能良好的发光材料，在取代含铅钙钛矿纳米晶方面具有优势。研究人员还提出了通过降低表面缺陷来提高发光效率的新方案，将大力推动非铅钙钛矿材料的研究与应用。

(新 华)