新技術

寧波材料所在多色熒光高分子水凝膠構筑仿生皮膚方面取得新進展

在自然界中，許多生物體根據生存需要逐漸進化出獨特的環境適應行為，例如變色龍、樹蛙、章魚等變色生物可以根據環境需要來自適應改變皮膚顏色和圖案，以達到交流、偽裝等目的。受此啟發，科研工作者希望通過設計智能人工材料（特別是類生物組織的軟、濕態高分子水凝膠材料）來復制生物體的環境刺激響應變色行為。這種仿生智能變色水凝膠新材料的發展不僅有利于理解自然界的生物變色現象，還有望在傳感檢測、柔性顯示、變色偽裝皮膚、軟體機器人等領域發揮重大應用價值。

與源于對外界光的吸收、反射或散射而產生的色素色或結構色不同，熒光色是一種發光色，色飽和度高，特別適用于夜晚、森林、海洋、河流等照明不足的環境，因此被認為是色素色和結構色的良好補充。然而，與能夠在不同外界刺激環境中呈現豐富多彩皮膚顏色變化的變色龍等生物相比，科研團隊制備的多色熒光高分子水凝膠在外界刺激下的發光顏色變化范圍仍較窄，尤其是仍難以利用單一水凝膠實現多重刺激響應的寬范圍熒光顏色變化。

針對這一難題，中國科學院寧波材料技術與工程研究所智能高分子材料團隊基于前期大量基礎研究，提出了精確控制不同熒光團空間分布結構以實現高分子水凝膠熒光顏色有效調控的新策略。最近，研究人員和中科院過程工程研究所周蕾研究員團隊合作，發展高分子水凝膠的分子結構設計，將聚集誘導發光的取代萘酰亞胺型藍色熒光團和稀土配位型紅、綠色熒光團分別引入同一水凝膠體系的不同高分子交聯網絡中（圖1）。得益于這一創新材料結構設計，萘酰亞胺型藍色熒光團和稀土配位型紅、綠色熒光團的發光強度可以分別利用不同外界刺激進行獨立且連續的調控，從而實現多重刺激（溫度、pH、溶劑、離子、光等）響應的紅、綠、黃、藍、紫多色熒光變化。這一研究工作顯著拓寬了高分子水凝膠的熒光變色范圍，有望應用于智能變色偽裝皮膚、仿生智能軟體機器人等重要領域。

該工作近期以“Supramolecular Hydrogel with Orthogonally Responsive R/G/B Fluorophores Enables Multi-color Switchable Biomimetic Soft Skins”為題發表在Adv.Funct.Mater.2021,2108830（https://doi.org/10.1002/adfm.202108830）上。研究得到了國家自然科學基金（21774138、52073297、51773215）、中科院前沿科學重點研究項目（QYZDB-SSW-SLH036）、國家重點研發計劃（2019YFC1606603）、中科院青年創新促進會（2019297）和王寬誠教育基金（GJTD-2019-13）等項目的支持。

（中科院寧波材料所）

緊跟綠色發展新風向 北方稀土新建環保冶煉新工藝工業化試驗項目

近年來，北方稀土堅持走生態優先、綠色發展為導向的高質量發展新路子，充分發揮科技創新的核心引領作用，不斷推進稀土上游產業綠色化、智能化轉型發展。籌備建設白云鄂博稀土精礦綠色環保冶煉新工藝工業化試驗項目，是公司進一步降低能源及物料消耗，加快資源綜合利用技術研發和清潔生產改造，提高綠色低碳清潔生產水平的關鍵舉措。

據悉，該項目具有智能化程度高、環保節能的突出亮點，已被列為自治區科技重大專項；項目采用了一系列新工藝、新技術、新裝備，配備先進的自動化生產線，可使人工成本大幅降低。同時，采用“外熱式硫酸低溫分段動態焙燒”技術，通過控制溫度和分解時間，將物料分解產生的尾氣與燃料燃燒產生的煙氣分流治理，從而達到清潔生產、降低消耗的目的。此外，尾氣回收過程中產生的硫酸可返回工序重復利用，氫氟酸等副產品可進行外銷；焙燒過程中的煙氣余熱回用低溫段、干燥段，實現余熱綜合利用，合理解決內燃式回轉窯硫酸高溫焙燒法存在的能耗大、廢氣難以回收等環保難題。

目前，該項目已通過初步設計評審，預計2022年4月份開工建設，建成后，具備年處理2萬噸混合稀土精礦，生產稀土混合硫酸稀土料液1萬噸的能力，為開創稀土綠色轉型新局面形成有效示范。

（北方稀土）

雄安稀土在新型稀土鹵化物固態電解質材料領域取得進展

全固態電池是當前新能源汽車用動力電池的重要發展方向，有望從根本上解決現有動力電池的安全性問題，并進一步提升動力電池的能量密度。固態電解質是全固態電池的核心材料。鹵化物固態電解質是繼聚合物、氧化物、硫化物之后的一種新體系固態電解質材料，具有高離子電導率、高氧化穩定電位、機械性能好、材料選型范圍寬等突出優點，是當前新型固態電解質材料領域的研究熱點。

有研稀土子公司河北雄安稀土功能材料創新中心有限公司（雄安稀土）瞄準固態電解質研究前沿，在有研科技集團總部科技創新基金項目資助下，聯合國聯汽車動力電池研究院有限責任公司（國聯研究院）、有研工程技術研究院有限公司（有研工研院）、加拿大西安大略大學等單位，開展了新型稀土鹵化物固態電解質材料設計與制備工作并取得突出進展。目前已成功開發出多款Y基、Yb基高性能稀土鹵化物固態電解質材料，其中經氟化處理的Y基固態電解質室溫離子電導率可達1.8 mS/cm，并展現出與鋰金屬負極的良好匹配性；Yb基固態電解質室溫離子電導率可達1.58 mS/cm，氧化穩定電位高達4.5V。

相關工作于近期分別發表于國際著名能源期刊《Advanced Energy Materials》（影響因子29.368）和《Nano Energy》（影響因子17.881）上，雄安稀土余金秋博士為兩篇論文的共同通訊作者。上述工作為新型高能量密度全固態鋰二次電池設計提供了新的思路。

（有研稀土）