纳米材料

全新氧化钼二维材料问世

据报道，莫斯科国立钢铁合金学院国家研究型技术大学与美国内布拉斯加大学林肯分校合作，开展二维材料合成及其性能研究，并在纳米技术科学期刊中发表了关于氧化钼（MoO2）方面的工作成果。

二维材料的特征在于其厚度非常小（通常小于1nm），因此可用于创建现代电子设备上使用的分层异质结构，比如晶体管、传感器、太阳能电池和发光二极管等。二维材料的创建和研究是现代材料科学中最有前景的方向之一。莫斯科国立钢铁合金学院国家研究型技术大学研究人员德米特里·穆拉托夫表示，他们通过化学沉积法从气相中获得了二维材料氧化钼，然后使用分析方法对其进行全面研究，并将进一步研究如何利用这些成果。他表示，新材料可用于创建异质结构和纳米器件，如晶体管、传感器、光电探测器等。

据悉，该大学功能纳米系统和高温材料教研室已经开发出用于太阳能电池、发光二极管和传感器的过渡金属硫属化物，正在研究将氧化石墨烯作为改善各种钢耐腐蚀性的涂层的方法。（科技日报）

美国莱斯大学制造出性能与铜制相当的柔性纳米管薄膜天线

据报道，美国莱斯大学的科研人员利用液相工艺制造出了与铜等金属性能相当的纳米管（CNT）薄膜天线，可用于5G网络、航空航天、以及物联网等领域。研究人员将单壁纳米管（长约8μm）溶解在酸性溶液中，将溶液置于两个表面之间，利用2个表面间快速移动产生的剪切力，使溶液纳米管排列对准，从而制造出连续可扩展的薄膜天线。纳米管通过强烈吸引力的范德华力保持在一起，这使得材料的机械性能远远优于铜。研究人员在美国标准与技术研究所的实验室对这种CNT薄膜天线的辐射效率进行了测量，测试膜的厚度为1～7μm，在5GHz、10GHz和14GHz的频率下的辐射效率可达94%，与铜天线相当，且所需的CNT膜的最小厚度随频率的增加而减少。此前的研究表明，CNT天线的性能很难达到铜等金属天线的性能。莱斯大学的研究发现表明，由薄而坚固的柔性碳纳米管薄膜制成的无金属天线可以与普通銅天线一样高效，为CNT薄膜天线在航空航天领域的应用铺平了道路。该研究得到了美国空军科学研究办公室和美国国防部的支持，相关论文已在Applied Physics Letters期刊上发表。（航空工业信息网）

意大利科学家研发出透明的石墨烯天线

据报道，意大利国家研究委员会（CNR）纳米技术研究所和巴利理工大学的科学家近期研发出一种完全透明的石墨烯天线。该天线可在微波频段运行，有望应用于5G通信领域。该研究成果发表在《应用物理快报》上。

意大利科学家研发的透明石墨烯天线具有与金属导体相当的导电性，其薄层电阻值为18欧姆/平方米。通过理论计算和实验测量证明，该天线能够在较宽工作带宽（>3.5GHz）下同时运行，实现相对较高的增益，可同时覆GPS、WIFI、蓝牙和5G波段，这使其能以非常高的速度交换数据。此外，该石墨烯天线的透明度与柔韧性相结合，也为可穿戴设备的开发开辟了途径，未来可将其直接附着在身体表面，或者集成到智能窗户或隐形眼镜等透明设备中，甚至应用到光伏系统中。（中国高新技术产业导报）

南京大学制备新颖二维材料

据报道，南京大学聂越峰教授课题组采用分子束外延技术对非层状结构的氧化物钙钛矿材料进行单原子层精度的生长与转移，结合王鹏教授课题组的透射电子显微镜的结构分析，成功制备出基于氧化物钙钛矿体系的新颖二维材料。由于氧化物钙钛矿体系具有优异的电子特性，该成果开启了一扇通往具有丰富强关联二维量子现象的大门。6月6日，该成果以《单层氧化物钙钛矿二维晶体膜的实现》为题发表在《自然》杂志上。

目前已知二维材料，无论是机械剥离还是人工生长，都依赖于其特殊的层状结构特性及原子层间的弱键合作用。尽管非层状结构的氧化物钙钛矿体系由于电子的强关联效应呈现出极为丰富的物理和化学特性及其丰富多彩的量子现象，其原子层厚度的超薄二维材料的制备仍然是有待攻克重大难题。

据研究团队带头人潘晓晴解释，课题组采用了一种叫分子束外延的薄膜生长技术来制备氧化物钙钛矿二维材料。通过改进原位监控技术与采用高精度的逐层生长方法，成功实现了超薄氧化物钙钛矿薄膜的制备与转移的突破，获得原子层厚度的高质量氧化物钙钛矿二维材料。王鹏教授课题组利用多种先进球差校正透射电子显微镜结构分析技术实现了二维极限下电镜样品制备、层数标定和精细晶体结构表征，直接观测到钙钛矿BiFeO3薄膜在二维极限下出现若干新颖现象。这样重大突破性工作的实现得益于先进的分子束外延薄膜生长技术与亚原子分辨电子显微分析技术的有机结合及研究人员之间的密切合作。

据聂越峰介绍，电子在材料中的运动形式决定了材料的性能。在石墨烯等传统二维材料中，电子的运动相对自由，不太受其他电子的影响；而在很多氧化物钙钛矿材料中，电子之间存在很强的相互作用，正是这种电子间的强关联作用促成了包括高温超导在内的各种新奇的量子态。实现钙钛矿二维材料，在二维体系中加入这种电子间的强关联作用，有望获得更丰富而有趣的强关联二维量子现象及应用。

王鹏表示，高分辨电子显微镜技术在钙钛矿氧化物二维材料的发现过程中发挥了重要作用，这大大得益于最近十年来球差校正技术和先进表征方法的飞速发展。“我们相信，在微观尺度上该二维材料中将有更多有趣和新颖的物理现象等待我们探索和发现。”

这项研究成果由南京大学、美国加州大学尔湾分校和美国内布拉斯加—林肯大学的研究人员合作完成。（南京大学）

新型纳米材料可大幅提高锂硫电池性能

据报道，近日，大连化物所吴忠帅研究员团队发明了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料，并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极，获得了兼具高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在国际期刊《纳米能源》上。

锂硫电池被认为是一种非常具有应用前景的高比能电池。但由于硫单质存在质量密度低、导电性差，以及充放电过程中活性物质体积膨胀大，多硫化物穿梭严重等问题，导致其体积能量密度普遍较低、循环性能较差，大大限制了锂硫电池的实际应用。因此，如何同时提高锂硫电池的质量和体积能量密度，并延长其循环寿命是目前锂硫电池应用研究的瓶颈之一。

该研究团队开发出一种三维石墨烯/碳纳米管多孔气凝胶材料，并同时将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层，成功构筑出自支撑、无金属集流体的一体化正极材料。该一体化正极材料具有很高的压实密度、优异导电性、良好的机械柔性，将锂硫电池的体积能量密度提高了3倍，而且有效解决了锂硫电池中由于多硫化物穿梭而导致的循环稳定性差难题。在大电流的条件下，电池能够稳定循环500圈，且容量几乎没有衰减，表现出优异的循环稳定性。这种硫单质载体和中间层一体化正极结构的设计策略为构建高体积能量密度、长循环寿命的锂硫电池提供了新的思路。（经济日报）

中科院苏州纳米所在石墨烯气凝胶领域取得重要进展

石墨烯气凝胶，经由石墨烯片层三维搭接、组装而来的石墨烯宏观体材料，具有三维连续多孔网络结构，表现出高比表面积、高孔隙率、优异导电性能及电化学行为，在能源存储、传感、吸附、复合材料等领域有重要应用前景。然而，目前常规石墨烯气凝胶的三维组装以石墨烯片层间的“面-面”局部搭接方式为主，进而形成具有三维无规连续多孔网络。石墨烯片层间的这种“面-面”堆垛-搭接方式，是一种无规、随机组装，往往会使得部分石墨烯片层形成类石墨结构，造成石墨烯本征性能（如比表面积、力学、电学等）损失。此外，传统石墨烯气凝胶所具有的这种无规三维多孔网络还引入高界面电阻及曲折离子通道问题，对电化学行为中的电荷-离子传输及有效电化学活性面积维持带来负面影响，成为制约石墨烯材料在电化学能源器件中应用的瓶颈。因此，如何设计新的石墨烯组装策略，制备高性能石墨烯气凝胶材料，仍是一个重要挑战。

据报道，针对石墨烯气凝胶目前存在的问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张学同研究员领导的气凝胶团队通过“局部氧化刻蝕”在氧化石墨烯片层上进行造孔，获得孔洞氧化石墨烯，随后将孔洞氧化石墨烯与还原剂分散液高度浓缩，实现其液晶化，进一步经原位溶胶凝胶及超临界干燥获得各向异性“孔洞石墨烯”气凝胶。所得各向异性“孔洞石墨烯”气凝胶由孔洞石墨烯片层经有序排列而成，表现出规整的三维多孔网络（规整的孔道/孔壁及孔壁上的大量微孔）、低密度、高导电性、高比表面积等诸多优点。最后将该气凝胶作为电极材料，辅以共晶混合物“水-甲酰胺”作为低温电解液，构建出可在温度低至-40℃的环境中正常工作的柱状低温热电化学池，表现出低离子传输阻力及高输出功率。当15个热电化学池进行串联组装成器件时，可实现约2.1V电压的稳定输出，在低温能源器件应用中表现出重要应用前景。（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所）

全球首条纺丝级单层氧化石墨烯10t生产线试车成功

据报道，由浙江大学高超教授团队成果转化并建设的全球首条纺丝级单层氧化石墨烯10t生产线6月6日试车成功。国际石墨烯产品认证中心当日为该生产线生产的单层氧化石墨烯及其应用产品多功能石墨烯复合纤维分别颁发了全球首个产品认证。

国际石墨烯产品认证中心是全球化的独立第三方认证机构，于2018年1月18日正式成立，总部设在美国。该机构的成立得到中国石墨烯产业技术创新战略联盟及多个国际相关组织的支持。

“石墨烯是国家重点支持的战略前沿和新兴材料产业，一直以来，高品质单层石墨烯粉体类原料无法量产，使得石墨烯诸多优异性能无法充分发挥出来，导致其产业化之路困难重重。”高超说，他与团队突破了全单层反应、高效分离提纯、粉末再溶解等十多项科学技术工程难题，掌握了原创的全套量产技术。

据了解，纺丝级单层氧化石墨烯十吨生产线生产的产品单层率大于99%，能够支撑多样化的下游应用。

国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春表示，有了高品质石墨烯原料的稳定供应，石墨烯科学研究及下游应用产品开发将加速进入健康有序高质高速发展轨道。（人民网）

国内首条稀有金属特种纳米氧化铌新材料生产线一期工程投产

近日，位于江西省九江市出口加工区的江西海协稀有金属材料有限公司建成国内首条稀有金属特种纳米氧化铌新材料生产线一期工程投产。该项目拥有自主知识产权，是九江市重点科技项目。

据了解，该项目生产线集成了目前国内钽铌产业纳米材料生产最新技术，产品粒度中值达到D50≤300nm，产品的氧化活性、流动性、松比指标超过国内先进企业最高水平，产品指标的稳定性、一致性经专业机构检测重复性较高，完全达到了理论设计要求。稀有金属特种纳米氧化铌材料是光电子、镀膜、晶体等重要用材，应用于信息储存、传输、人工智能、5G、高能电池、电容、功能陶瓷、催化剂等领域。

一期工程建成达标后，可年产100t铌纳米氧化物材料，预计可实现年销售收入6 000万元，为九江稀有金属新材料提供新的产业技术路径。（浔阳晚报）

年产1万t陶瓷膜项目签约

据报道，6月10日，浙江巍华陶瓷膜材料有限公司年产1万t陶瓷膜项目签约仪式在浙江东阳市巍山镇巍华化工有限公司举行。

浙江巍华化工有限公司引进投资方，共同投资设立浙江巍华陶瓷膜材料有限公司，投资规模1亿元，生产能力1万t，产值10亿元，税收8 000万元，争取今年年底试生产。

纳米陶瓷膜材料是一种通过溶胶凝胶技术制备的无机＼有机杂化材料，是纳米级二氧化硅在醇中的分散液。形成的陶瓷膜的主要成分是二氧化硅，具有高硬度耐刮伤、疏水疏油易清洁、耐高低温、耐紫外线及良好的化学稳定性，是一种多功能的惰性保护膜。

该项目技术处于国际先进水平，是国内首创的新材料商业化量产，可引导混凝土涂装技术的升级换代，解决城市道路交通基础设施亮化耐久性，创新建筑防水防霉方法，市场广阔，可做地坪料、防水功能性外墙涂料、防霉功能性内墙涂料、清水混凝土涂料、金属防护涂料等。（东阳日报）