新材料與新工藝

中德研究人員合作發現“柔性”半導體材料

中國科學院上海硅酸鹽研究所與德國馬克斯-普朗克研究所等機構的研究人員合作，率先發現了具有良好的延展性和可彎曲性的半導體材料——α-Ag2S，或可廣泛應用于柔性電子設備中，在信息、能源、醫療、國防等領域具有廣闊的應用前景。

柔性電子設備已成為當前電子設備發展的重點之一，但目前的無機半導體材料均為脆性材料，在大彎曲、大變形或拉伸情況下極易發生斷裂而導致器件失效，有機半導體材料相對于無機半導體遷移率較低，且電學性能可調范圍較小，無法滿足半導體工業的發展需求。

針對這一問題，研究人員制備了α-Ag2S薄膜，其比塊體材料具有更好的變形能力，且在數十，甚至上百次彎曲后，導電性能基本維持不變或變化很小。在α-Ag2S變形、滑移過程中，2個S原子沿著6個Ag原子構成的滑軌移動，此時，舊的Ag-S鍵減弱甚至斷裂，而新的Ag-S鍵加強甚至生成。其滑移面之間的作用力一直維持在Ag-S的成鍵狀態，在滑移過程中能量波動較小，導致了小的滑移能量勢壘；同時，這種成鍵狀態保證了滑移面之間較強的作用力，避免了滑移過程中裂紋的產生甚至材料的解離。目前，研究人員正在尋找其它類似于α-Ag2S的半導體材料。

(科 苑)

中科院上海微系統所水溶性石墨烯制備研究獲進展

中國科學院上海微系統與信息技術研究所的研究人員在水溶性石墨烯材料制備方面取得了新的進展：研究人員基于創新的電化學技術和超聲輔助分散機制，在NaOH與PTA（精對苯二甲酸）混合電解液體系中實現了少層高濃度水溶性石墨烯的制備。

在該體系中，研究人員通過控制電化學過程，使PTA析出并吸附于石墨電極，促進石墨充分氧化和逐層剝離，再輔以超聲處理進一步提高產率，實現了高產率（87.3%）、高固含量（8.2g/L），以及高穩定性（8個月以上）的少層微米尺寸水溶性石墨烯的制備。同時，采用該方法所制得的水溶性石墨烯極易成膜，制備成膜后，經較低溫度熱還原即可獲得較高的電導率（9517S/m），在電熱方面表現出低電壓、高速升溫和溫度一致性好等優點，有望用作新型電熱材料。

(科 苑)

中科院純單質鎳/石墨烯復合材料研究獲進展

中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所的研究人員在純單質鎳/石墨烯復合材料的制備及其甲醇氧化電催化研究方面取得進展。研究人員利用液相激光熔蝕技術可獲得超小納米晶的優勢，制備出了純單質鎳（Ni）負載的石墨烯復合材料，為設計合成其它具有高電化學活性和穩定性的非鉑催化劑納米晶提供了新的思路和策略。

納米鎳基催化劑具有高催化活性和低成本等優點，已成為重要的非鉑基催化劑。獲得具有大量暴露活性位點且不團聚生長的超細鎳單質納米晶，是提高鎳基催化劑效率的有效途徑。

研究人員采用液相激光熔蝕法，利用Ni膠體納米顆粒（帶正電荷）與氧化石墨烯（GO，帶負電荷）的靜電作用首先得到高活性的NiOx負載納米復合材料，并在水合肼溶液中還原生成單質鎳。NiOx被水合肼還原不斷產生N2，為生成的單質鎳創造了無氧環境，并最終獲得了高度分散、超小尺寸的純單質鎳（2.3nm±0.4nm）負載的石墨烯納米復合材料。其中，單質鎳的超小尺寸為其催化性能的提升提供了大量的活性位點，石墨烯的存在限制了其在催化過程中的再生長和團聚。實驗結果表明，該材料在甲醇氧化電催化應用中具有超高的質量比活性（1600mA/mg）和優良的穩定性，循環1000次后，單質鎳仍保持原尺寸和形貌，未發生團聚和二次生長。

(合物院)

美國開發出3D打印耐高溫聚合物復合材料的方法

美國空軍研究實驗室與美國國家航空航天局（NASA）格倫研究中心，以及路易斯維爾大學合作，開發出了3D打印耐高溫聚合物材料的方法。該方法采用浸漬了碳纖維絲的耐高溫熱固性樹脂和選區激光燒結工藝，目前已成功打印出了可承受300℃高溫的聚合物基復合材料部件，未來可用于制造渦輪發動機部件或發動機排氣管周圍的高溫區域部件，有望應用于美國空軍B-1B槍騎兵和F-15戰斗機等裝備。

聚合物基復合材料具有輕質、耐高溫等特性，有助于增加飛機的航程，減少燃料消耗，因此，對空軍下一代裝備應用具有極大的吸引力。采用激光燒結工藝進行聚合物增材制造，能夠很好地打印聚合物粉末。但是，在對零件進行后處理時，材料會發生熔化，導致無法使用。為了解決這一問題并更好地使分子在激光的熱量下纏繞并成形，研究人員在樹脂材料中加入了碳纖維填充材料，以更好地將激光的能量轉移到基體中。通過吸收激光的能量和傳導熱量，碳纖維可使激光器加熱材料的速度比單獨使用聚合物快得多。

目前，美國空軍研究實驗室已經成功采用3D打印的聚合物基復合材料打印了一些測試樣件和支架，驗證了利用3D打印技術制造耐高溫聚合物復合材料的能力。這一突破將使美國空軍能夠以更加經濟、高效的方式制造出耐高溫復合材料零件。

(李良琦 )

美國Kason公司推出3D打印粉末回收系統

美國Kason公司推出一款金屬3D打印機粉末回收系統——3D-ReKlaimer。

與聚合物絲材3D打印相比，金屬粉末3D打印存在原材料利用不充分等問題，例如，熔融沉積成形（FDM）3D打印機在加工過程中需要用金屬粉末將融床全部覆蓋，但實際上僅一小部分粉末受激光照射熔融。解決該問題的一種方法是回收并重復利用未融化的金屬粉末。基于這一思路，Kason公司推出了3D-ReKlaimer，并表示，該系統適用于所有增材制造技術，還可根據不同3D打印機的要求進行定制，甚至可以安裝輪子以用于多個3D打印系統。3D-ReKlaimer可以手動與廢舊金屬粉末瓶相連，同時配備了一套真空輸送系統，可自動將3D打印機未加工的金屬粉末轉移到3D-ReKlaimer篩分室上方的過濾接收器中。粉末經篩分后可以儲存在該系統中，也可以輸送回3D打印機。

該系統采用的振動篩名為“VIBROSCREEN”，通過振動使尺寸合適的金屬粉末通過篩分器上的小孔，可篩分25μm/500目的金屬粉末，而大尺寸的金屬粉末不能再次送回3D打印機，將留在篩分器表面，并在隨后被清除。該系統采用封閉系統，以避免空氣和水對回收粉末造成污染。

(商 飛)

中科院合成新型發光材料 拒絕“鉛污染”

中國科學院大連化學物理研究所的研究人員采用毒性較低的鉍（Bi）元素來取代重金屬元素鉛，成功合成了新型發光材料——非鉛雙鈣鈦礦納米晶。該新材料應用在發光二極管（LED）、太陽能電池上，能夠有效地降低成本，提高使用效率，并避免重金屬元素鉛對環境造成的危害。

含鉛鈣鈦礦納米晶具有成本低、發光性能好、純度高等優點，被廣泛認為是重要的下一代發光材料。但含鉛鈣鈦礦納米晶中含有重金屬元素鉛，會對環境造成危害，因此，尋找無毒且性能好的非鉛鈣鈦礦材料成為當前的研究熱點和難點。

研究人員采用毒性較低的Bi元素來取代鉛，已于2017年首次成功合成出了含Bi的非鉛鈣鈦礦納米晶，并揭示了其發光動力學機理。近期，研究人員采用溶液法進一步合成了非鉛雙鈣鈦礦納米晶。實驗結果證明，該新材料是一種性能良好的發光材料，在取代含鉛鈣鈦礦納米晶方面具有優勢。研究人員還提出了通過降低表面缺陷來提高發光效率的新方案，將大力推動非鉛鈣鈦礦材料的研究與應用。

(新 華)