納米材料

三星宣布完成5納米EUV開發 意圖與臺積電爭世界霸主

據報道，4月17日，三星通過官網新聞中心宣布實現基于EUV光刻的5納米FinFET工藝，并已準備好投入生產。據悉，三星電子還計劃于近期推出7nm產品，并在今年批量生產6nm產品。

與7nm相比，三星的5納米FinFET工藝使特定面積的晶體管數量增加了25%，性能提升10%，功耗降低20%。此外，它是三星重復利用7nm相關知識產權的成果，因此大幅減少了時間成本和落地成本。

據悉，該公司早在2017年就推出了EUV 7nm工藝，并與競爭對手臺積電展開激烈競爭以鎖定客戶。日前，三星已將更多資源投入其邏輯芯片和合約芯片制造業務，這些業務一直都落后于其內存半導體業務。本月早些時候，三星開始大規模生產5G網絡芯片，以便在下一代無線市場上占據一席之地。三星電子副會長李在镕此前表示，“到2030年，我們將成為非存儲半導體的佼佼者。”（朝鮮日報）

納米金屬機械穩定性的反常晶粒尺寸效應發現

納米金屬的晶界在機械變形作用下容易發生晶界遷移并伴隨晶粒長大，使得納米材料發生軟化，這種現象在拉伸、壓縮、壓痕等變形條件下均有大量實驗和相關計算模擬結果的報道。

據報道，近日，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心盧柯院士、李秀艷研究員發現，對于塑性變形制備的納米晶銅（Cu）、銀（Ag）、鎳（Ni）樣品，準靜態拉伸變形時，隨著晶粒尺寸從亞微米減小至納米量級，晶界遷移先逐漸增強，而當晶粒尺寸小于臨界值時，晶界遷移逐漸受到抑制，這一結果顛覆了傳統的認識，與其在納米晶熱穩定性晶粒尺寸反常效應的相關發現一致。

研究人員表示，一般認為力作用下的晶界遷移速率與晶界能、晶界的曲率、晶界上的有效臺階等相關。（科技日報）

世界首次 中國科學家制備出單層石墨烯納米帶

據報道，近日從天津大學了解到，該校封偉教授團隊通過含氟自由基切割單壁碳納米管，在世界范圍內首次制備出單層石墨烯納米帶，所申請的國際專利也于近日獲得授權。這是中國科學家首次通過一步法獲得單層石墨烯納米帶，其作為原電池正極材料能量密度較進口產品可提升30%。

氟化碳是目前世界上理論能量密度最高的原電池固態正極材料。封偉告訴記者，西方發達國家一直將高能量氟化碳制備視為核心技術，嚴禁技術輸出和公開交流。“目前國內廣泛使用的氟化碳材料主要依賴國外進口，嚴重制約了我國相關領域的科學研究和產業發展。”

不過，受自身結構限制，當前國際主流的氟化碳材料也有痛點——它難以實現“能量密度高”和“功率密度高”的兼顧。2008年，封偉團隊率先提出開發具有獨特結構的新型氟化碳材料，以實現能量密度和功率密度的“雙高”。歷經十余年攻關，團隊顛覆了現有的基于石墨烯六元環結構的共價型氟碳結構，在國際上率先研制出兼具高電壓和高容量的結構型氟化碳材料。經實驗室實測，這一新材料能量密度達到2 738Wh/kg，比國外同類產品高30%，達到國際領先水平。同時，它能在超大放電電流條件下穩定工作。據測算，其成本相比進口材料能大幅度降低。“這標志著我們突破了發達國家長達數十年的技術封鎖。”封偉說。

目前，團隊已經實現了新型氟化碳材料的穩定小批量生產。（科技日報）

中國科學院在石墨炔碳材料研究上獲進展

據報道，中國科學院青島生物能源與過程研究所碳基材料與能源應用研究組研究發現，石墨炔碳材料可以通過前驅體控制、化學鍵合、熱處理等方式引入特定的異原子，增加更多的活性位點或者催化中心，進而制備出電化學性能更好的儲能材料、電催化材料，在電化學儲能、燃料電池電催化等領域具有重要的應用前景。

碳材料，特別是二維碳材料，如石墨炔、石墨烯，具有高度共軛的碳骨架、均勻分布的孔隙和二維層狀平面特性，擁有巨大的應用前景。其中由苯環和炔鍵鏈接構成的石墨炔類碳材料，具有更大的孔道構造和大量的sp雜化碳原子，能夠提供豐富的離子通道和催化活性位點。

研究組基于石墨炔類碳材料的可控制備和應用，在可充電電池、太陽能電池、催化劑和電子材料等領域均取得一系列進展。石墨炔中富含大量的乙炔鏈，而這些乙炔鏈中的sp雜化碳一方面可以作為反應的活性位點，同時也可以作為異原子的附著點位，研究人員充分利用石墨炔的這一特點，通過對石墨炔類碳材料進行異原子摻雜（如鐵、氮、硫等）制備得到了石墨炔異原子摻雜材料；進一步的應用研究表明，所制備的摻雜石墨炔類碳材料在鋰離子電池、鋰離子電容器、鈉離子電容器以及電催化等器件應用中均表現出優異的電化學性能。（中國科學院青島生物能源與過程研究所）

大連化物所石墨烯氣凝膠應用于高體積比能量鋰硫電池研究獲進展

據報道，近日，中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件創新特區研究組研究員吳忠帥團隊發展了一種三維石墨烯/納米碳管多孔氣凝膠材料，并將其應用于鋰硫電池的硫單質載體和中間層一體化正極，獲得高體積能量密度和優異循環穩定性的鋰硫電池。相關研究成果發表在《納米能源》上。

鋰硫電池具有高質量理論能量密度（2 600Wh/kg）和高體積能量密度（2 800Wh/L），被認為是一種非常有應用前景的高比能電池。但由于硫單質存在質量密度低（2.07g/cm3）、導電性差（5×10-30S/cm），以及充放電過程中活性物質體積膨脹大（78.7%）、多硫化物穿梭嚴重等問題，導致其雖然質量密度較高，但體積能量密度普遍較低、循環性能較差，這大大限制了鋰硫電池的實際應用。因此，如何同時提高鋰硫電池的質量和體積能量密度，并延長其循環壽命是目前鋰硫電池應用研究的瓶頸之一。

該研究團隊開發出一種三維石墨烯/碳納米管多孔氣凝膠材料，并同時將其應用于鋰硫電池的硫單質載體和中間層，成功構筑出自支撐、無金屬集流體的一體化正極材料。該一體化正極材料具有高的壓實密度、優異導電性、良好的機械柔性，不僅實現了高的體積硫載量（1.64g/cm3），顯著提高了鋰硫電池的體積能量密度（1 615Ah/L），而且有效地抑制了多硫化物穿梭的效應。在2C的大電流密度的條件下，電池能夠穩定循環500圈，且容量幾乎沒有衰減，表現出優異的循環穩定性。這種硫單質載體和中間層一體化正極結構的設計策略為構建高體積能量密度、長循環壽命的鋰硫電池提供了新的思路。（中國科學院）

科學家發現硒化銅納米催化劑在二氧化碳電還原中的出色表現

大量化石燃料的使用導致全球大氣二氧化碳的濃度不斷升高，通過電還原將二氧化碳轉化為燃料是實現碳循環最有前景的途徑之一，有可能減少我們對化石燃料的依賴并減輕大氣污染。一些電催化劑，如貴金屬和銅基催化劑，已經被證明能夠通過電還原二氧化碳生成甲醇，然而，同時在高電流密度和高法拉第效率（實際生成物與理論生成物的百分比）的條件下將二氧化碳轉化為甲醇仍然是一個挑戰。

針對這一挑戰，在“大科學裝置前沿研究”重點專項等的支持下，中國科學院化學所朱慶宮、韓布興研究組發現了硒化銅納米催化劑在二氧化碳電化學還原法生產甲醇過程中的出色表現，在285mV的低過電壓下，電流密度可高達41.5mA/cm2并且法拉第效率為77.6%。該電流密度比目前報道的電流密度高，并且甲醇生產的法拉第效率非常高。催化劑在反應中也非常穩定，其中銅和硒在催化反應中具有良好的協同作用。這項工作據報告是首次以硒化銅為催化劑進行電化學還原二氧化碳。該研究工作也指出，其他一些過渡金屬硒化物也可以設計成為有效的電催化劑，用于二氧化碳的還原。相關研究成果近期發表在《自然·通訊》上。

該研究工作為合理設計能夠產生高電流密度、高選擇性、高活性和高魯棒性的電催化劑奠定了基礎，對于二氧化碳電還原的大規模應用具有重要意義。（科技部網站）

又薄又軟的半導體新材料可制微納光電器件

據報道，4月3日從南京工業大學獲悉，該校王琳教授課題組制備出一種超薄的高質量二維碘化鉛晶體，并且通過它實現了對二維過渡金屬硫化物材料光學性質的調控，為制造太陽能電池、光電探測器提供了新思路。該成果發表在最新一期國際期刊《先進材料》上。

“我們首次制備的這一超薄碘化鉛納米片，專業術語稱為‘原子級厚度的寬禁帶二維PbI2晶體，是一種超薄的半導體材料，厚度只有幾個納米。”論文第一作者、南京工業大學博士研究生孫研說，他們采用了溶液法來合成，這種方法對設備要求很低，具有簡單、快速、高效的優點，能夠滿足大面積和高產量的材料制備需求。合成出的碘化鉛納米片具有規則的三角形或者六邊形形狀，平均尺寸6μm，表面光滑平整，光學性能良好。

科研人員把這一超薄的碘化鉛納米片與二維過渡金屬硫化物結合，進行人工設計，把它們堆疊到一起，獲得不同類型的異質結，因為能級排列方式不一樣，因此碘化鉛能夠對不同二維過渡金屬硫化物的光學表現起到不同影響。這種能帶結構可以有效地提高發光效率，有利于制作像發光二極管、激光這類的器件，應用在顯示與照明中，并可以利用在光電探測器、光伏器件等領域。

這一成果實現了超薄碘化鉛對二維過渡金屬硫化物材料光學性質的調控，與傳統以硅基材料為主體的光電子器件相比，該成果具有柔性、微納特點，因此可以應用在制備柔性化、可集成的光電子器件方面，基于碘化鉛納米片的二維半導體異質結，在可集成化的微納光電器件領域有著廣闊的應用前景，為制造太陽能電池、光電探測器等等，也提供了一個新思路。（科技日報）

德爾未來石墨烯應用快速發展 聯手諾獎得主深耕研發

據報道，4月19日，德爾未來發布關于控股子公司投資設立公司的公告。公告顯示，德爾未來控股子公司廈門烯成石墨烯科技有限公司（以下簡稱“烯成石墨烯”）與諾貝爾獎獲得者康斯坦丁·諾沃肖洛夫博士及其團隊共同投資設立了廈門英烯新材料科技有限公司（以下簡稱“廈門英烯科技”）。

根據公告，廈門英烯科技研究團隊以康斯坦丁博士為核心，主要從事石墨烯智能穿戴應用，能源材料、器件及功能涂料應用，二維半導體材料方面的研究和產業化。

德爾未來此次設立合資公司旨在實施新材料產業戰略布局，提升公司在新材料領域的核心競爭力。除了設立合資公司，德爾未來近年來以公司石墨烯研究院和控股子公司烯成石墨烯等為平臺，在石墨烯研發和產業化應用方面發展迅速。

據了解，德爾未來控股子公司烯成石墨烯是國內較早從事石墨烯制備設備、及石墨烯產品應用開發研究的高科技企業。其核心技術團隊是廈門大學特聘教授蔡偉偉等幾位海歸博士。公司成立于2012年9月，注冊資金2000萬元。

烯成石墨烯聚集了高端科技人才和科研資源，實現了科學到技術再到成果的有效轉化。目前，烯成石墨烯主要產品包括G-CVD石墨烯化學氣相沉積系統、PE-CVD等離子體輔助化學氣相沉積系統、石墨烯清洗線、石墨烯材料、石墨烯周邊材料和設備等。

德爾未來與康斯坦丁博士團隊的合作能夠大大增強公司在石墨烯及相關新材料領域的研發實力，提升公司在新材料領域的核心競爭力。分析人士稱，德爾未來攜手諾獎得主有助于公司進一步實施“聚焦大家居，加強新材料”的發展戰略，打造石墨烯新材料應用產業鏈，加強公司在新興產業方面的前瞻性布局。

諾貝爾獎（重慶）二維材料研究院簽約落戶

據報道，4月20日，諾貝爾獎（重慶）二維材料研究院簽約落戶重慶兩江新區，由2010年諾貝爾物理學獎獲得者、石墨烯發現人之一的諾沃肖洛夫教授擔任名譽院長并牽頭組建團隊。

該研究院將以石墨烯應用、石墨烯規模化制備和微納結構測量表征為方向，專注于核心技術攻關和產業化，計劃構建科研與孵化、成果轉化與資本、高端人才與產業化服務3個板塊。

諾沃肖洛夫接受記者采訪時說，石墨烯應用于通信、數據安全等領域，已經非常熱門。近幾年，中國在石墨烯研究領域取得巨大進步。研究院將不局限于石墨烯，會有更多新材料方面的突破，并結合重慶的產業進行研發，如智能衣服等。他相信，在聚集了高校與人才等關鍵要素的重慶，研究院會很好地發展。

據悉，以石墨烯等為代表的新材料產業是重慶兩江新區重點發展的戰略性新興產業之一。鑫景特種玻璃、超硅半導體、五龍動力電池正極材料、重慶兩江烯成石墨烯材料應用研究院、金世利航空鈦合金、忠旺鋁合金精深加工基地等項目已落戶當地，涉及航天航空、軌道交通、汽車、電子信息等多個領域。（新浪網）