化工新型材料

俄研發出從固體廢物中制氫新技術

據報道，俄羅斯托木斯克理工大學開發出可以從固體廢物（木屑、煤粉、煤泥、舊輪胎）中獲取高含氫量（20%～40%）合成氣體的技術。此項技術是以蒸汽熱轉換法為基礎。原始產品在高溫（500～1 200℃）下受蒸汽影響，具體取決于材料種類。

“我們在此次研究及其他研究中追求的全球目標是找出真正有效的方法，用無人需要的、在能源方面無論如何都無法使用的廢物制造出高邊際利潤產品，同時最大限度地做到環保。我們的目標不是廢物的處理而是再加工。”托木斯克理工大學能源工程學院負責發展事務的副主任弗拉基米爾古賓說，“我們在研究木屑、舊輪胎以及煤炭工業廢物，即爐渣、煤泥和煤粉。實驗表明，從煤炭工業廢物中獲得的合成氣體含氫量最高。”

在托木斯克理工大學研發的裝置中，壓實形態的原始材料被水蒸氣破壞，無論有氧或無氧，取決于材料本身。過程中只有材料的有機部分被破壞。古賓解釋稱：“最終，我們在不同階段獲得了3種產品。在固態階段獲得炭屑，可用于路面或作為過濾物質用于進一步清潔。如果原始材料是松木屑，經加工可獲得優質生物質炭，用于食品制造。在液態階段，可以獲得液態烴燃料，可作加熱之用。在氣態階段可獲得合成氣體，由氫氣以及最低比例的二氧化碳和氮化合物組成。合成氣體可以很好地燃燒，因此也可用來供熱、重返技術循環以及從中提取氫氣。”

下一步研究人員計劃找到最有效的方法來分離氫氣，減少二氧化碳含量或對其進行環保處理。古賓說：“熱轉化是從固體材料中獲取合成氣體的主要方法。目前美國和中國在積極發展這種技術，在使用規模上俄羅斯仍然處于落后狀態。但我們的基礎研究水平遠超外國，這給我們帶來了實際優勢：我們得到更多有用的產品。”（科技日報）

普通鹽可合成新型自旋液體材料

據報道，俄羅斯莫斯科國立大學和國立研究型技術大學最近合成了一種特殊的新型磁性物質——自旋液體材料，即使在接近絕對零度時，其單原子的自旋也不會凍結。這種材料可以在基于單粒子波函數糾纏的量子技術中得到應用。相關研究結果近日發表在《無機化學》雜志上。

自旋是基本粒子的普遍屬性。在室溫下，許多材料中粒子的自旋是無序和波動的，隨著溫度降低會變得有序甚至凍結。而自旋液體是一種罕見的物質狀態，具有特殊結構，其中電子的自旋保持無序狀態，即使在接近絕對零度時也能繼續波動。自旋液體的概念1988年就已出現，和高溫超導的機制密切相關，但科學家直到最近才開始尋找這種物質。迄今為止，自旋液體的主要候選材料被認為是一種氯羥鋅銅石，其中銅離子作為磁矩的載體，形成理想的二維kagome晶格。而俄羅斯科學家的發現，在自旋液體材料清單中又新添了一種物質。

研究人員合成了具有方形kagome型晶格的氯—磷氧銅鉍鈉晶體，當冷卻到-271℃時不會形成磁序。因此，研究人員推測，在這種材料中，自旋子系統在低溫下的表現就像一種糾纏的自旋液體。

該研究論文作者之一、莫斯科國立研究型技術大學功能量子材料實驗室負責人亞歷山大·瓦西里耶夫說，合成的物質由鈉、銅、鉍、磷、氧和氯原子組成，在其晶體結構中可以分為兩個主要片段模塊：第一個是由4個4面體簇形成的層，每個4面體的中心是氧原子。銅原子位于4面體的3個頂點，在第4個頂點有一個鉍原子。這樣的層帶有正電荷，并準備與第二個帶負電荷的片段分享。第2層由多面體組成，其中心是鈉、磷和銅原子，頂點是氧和/或氯原子。

他解釋說，所描述的各層之間的關系通常被解釋為“客人—主人”模式。有趣的是，這種新的化合物是用過量的普通食鹽獲得的。鹽促進了矩陣的形成——“主人”熱情地接受了組合物“客人”片段，形成具有獨特物理特性的材料，未來這種材料可能會在基于單粒子波函數糾纏的量子技術中得到應用。（科技日報）

我國科學家突破二氧化碳人工合成淀粉技術

據報道，國際學術期刊《科學》在線發表我國科學研究成果論文，在實驗室首次實現了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成，使淀粉生產從傳統農業種植模式向工業車間生產模式轉變成為可能。

這是由中科院天津工業生物技術研究所與中科院大連化學物理研究所等研究團隊進行聯合攻關的重要成果。他們創制了一條利用二氧化碳和電能合成淀粉的人工路線——ASAP路線，在實驗室首次實現了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成。專家認為，不依賴植物光合作用，設計人工生物系統固定二氧化碳，合成淀粉，將是影響世界的重大顛覆性技術。

淀粉就是“粥飯”中最主要的碳水化合物，占全球熱量攝入的80%以上，是最重要的食物原料和工業原料。自合成生物學誕生以來，人們就開始嘗試人工構建非自然途徑，實現二氧化碳到淀粉的轉化，以突破植物媒介光合作用的瓶頸。“該研究成果將為我們未來通過工業生物制造生產淀粉這種全球性重要物質提供了新的技術路線。”《科學》雜志新聞部執行主任梅根·菲蘭說。

天津工業生物所自2015年起，即聚焦人工合成淀粉與二氧化碳生物轉化利用，開展科技攻關。論文第一作者、天津工業生物所副研究員蔡韜解釋，按照目前技術參數推算，在能量供給充足的條件下，理論上1m3大小的生物反應器年產淀粉量相當于5畝土地玉米種植的淀粉產量（按我國玉米淀粉平均畝產量計算）。“這一成果為從二氧化碳到淀粉生產的工業車間制造打開了一扇窗。不過，目前該成果尚處于實驗室階段，離實際應用還有相當長距離。”相關負責人表示。（經濟日報）

黃維院士團隊突破分子態高效藍色室溫磷光

近日，西北工業大學黃維院士、南京工業大學安眾福教授聯合新加坡國立大學劉小鋼教授在有機室溫磷光（有機長余輝）領域再次取得重大突破。他們創造性地提出了“發色團限域”策略，構筑了新型離子晶體磷光材料，實現了長壽命、高效率的藍色室溫磷光，展現了該類材料在信息安全、余輝顯示等領域的應用潛力，相關成果在線發表在國際頂尖學術刊物——《自然·材料》上。

藍光，作為光的三原色之一，是固態照明和全彩顯示的核心組分，同時在生物醫學、光通訊等領域也展現出廣闊的應用前景。2014年諾貝爾物理學獎也頒給了“高亮度藍色發光二極管（LED）”的3位發明者。目前，各種各樣的藍光材料被廣泛研究開發。近年來，有機室溫磷光材料受到了廣泛關注。然而，如何構筑長壽命、高效率的藍色室溫磷光是無重原子有機磷光材料領域面臨的挑戰之一。

針對上述挑戰，該團隊基于前期對聚集態磷光的深入理解和對低溫77 K下溶液單分子態磷光現象的深度思考，基于強作用力的離子鍵，他們創造性地提出了“發色團限域”策略，成功構筑了具有分子態高效室溫磷光的有機離子晶體材料。研究發現抗衡離子對分子態發色團的孤立限域作用是實現高效率藍色室溫磷光的關鍵。他們通過調節抗衡離子和發色團單元，實現了高達96.5%的藍色室溫磷光。這也進一步驗證了該設計策略的普適性。鑒于有機離子晶體的高效長余輝和水溶性特征，實現了材料在防偽、指紋識別等領域的多功能應用。值得一提的是，通過電流驅動和系統控制，他們首次實現了材料在余輝顯示領域的應用。在電流驅動下，不僅實現了0～9數字的余輝顯示，而且實現了多重行進路徑（AB）的示蹤顯示，以及雷達掃描的示蹤顯示。相關探索研究對理解有機磷光材料分子結構、堆積方式與發光性能的關聯機制具有重要意義，同時為純有機室溫磷光材料邁向新應用奠定了基礎。（光明日報）

科研人員研發新材料可抗植入異物反應

據報道，近日，華東理工大學材料科學與工程學院劉潤輝教授課題組基于仿生設計，研制出一種新一代抗植入異物反應高分子材料——聚DL-絲氨酸。它具有結構簡單、水溶性很高、易合成及大量制備的特點。這種新型材料的出現，未來將使植入醫療取得突破性進展。

所謂異物反應，就是指醫療材料植入到體內后，會導致植入體表面蛋白吸附等一系列反應并最終被膠原纖維包裹、被機體隔離，造成植入材料功能衰減甚至喪失、引起各種并發癥和病人的痛苦。此前，抗異物反應材料種類很少，許多材料的合成和制備相對困難。因此，研究和發現結構簡單、易大量制備的新型抗異物反應材料在生物材料領域具有重要意義。

劉潤輝團隊將絲膠中高含量的L-絲氨酸和人體中作為重要的神經遞質的D-絲氨酸相結合，發現了新一代抗異物反應材料——聚DL-絲氨酸（PSer）。實驗室里，這種新材料PSer水凝膠在植入小鼠后沒有引起明顯的炎癥反應，并能夠在至少7個月的時間內抵制纖維囊包裹。

劉潤輝指出，今后，一些植入醫療產品只要在其表層涂一層新材料PSer，就能起到抗異物反應效果。這類生物安全性好、易合成及大量制備、具有優異抗異物反應的新一代高分子材料在植入生物材料和裝置、藥物遞送等多個相關領域具有廣闊應用，為解決臨床中普遍存在的植入材料異物反應難題帶來新思路。（新民晚報）

我國首個萬噸碳纖維生產基地投產

據報道，9月8日，由中國建材投資建設的我國首個萬噸碳纖維生產基地在青海省西寧市投產。項目總投資50億元，首次實現了單線年產3 000t高性能碳纖維生產線設計和高端成套技術自主可控。

該生產基地于2019年5月啟動建設。此次投產的一期項目采用完全自主知識產權的干噴濕紡技術，技術水平、規模布局、單線產能、產品質量等方面均達到國內領先、國際先進。其產品主要用于大飛機機身、航空航天、風力發電、光伏新能源等領域，將進一步滿足國產碳纖維的高端需求。

中國建材經過十余年攻關，打破國外技術壟斷，率先在國內實現干噴濕紡T700級、T800級碳纖維千噸工程化和T1000級碳纖維百噸工程化，科技攻關取得重大成果。該項目的投產，加快了我國高端應用市場的碳纖維國產化替代進程，實現了國產化碳纖維供應鏈的安全可控，進一步提升了國產碳纖維的國際競爭力。（中國建材集團有限公司）

神馬股份成為全球最大尼龍66原液著色纖維生產基地

據報道，2021年年8月，神馬股份拿到首批色絲商業訂單，實現批量生產，產能規模達到2 000t/a。這標志著神馬股份不僅成為國內少數幾家掌握尼龍66原液著色纖維生產技術的企業之一，也成為了全球最大尼龍66原液著色纖維生產基地。

原本白色的尼龍66纖維，在變成了一縷縷黑絲后，不僅顏值高、性能好，而且產品附加值大幅提升。這種黑色纖維的騰空出世，代表著神馬股份成功完成了又一創新課題。

尼龍66纖維除了制造輪胎骨架材料，在高檔服裝、箱包、縫紉線等領域也有廣泛應用。以往，下游客戶為滿足不同應用領域，需要對白色原絲進行后期染制，存在能耗高、污染重、色牢度低等缺點。

市場的需求就是科研的動力。2019年底，由神馬股份簾子布發展公司主導實施的尼龍66原液著色纖維項目正式立項。一場圍繞如何能將紡絲、染色同步完成的尼龍66原液著色技術的創新之戰，就此拉開序幕。

目前，該公司已經完成了多項技術儲備，擁有生產多色系、多規格著色纖維的能力。下一步將在持續優化生產工藝、提升優等品率的同時，加大市場推廣力度，擴大色絲產能占比，增加盈利能力。（河南日報）

延安能化試產PERT管材料

據報道，8月31日，陜西延長石油延安能源化工有限責任公司（以下簡稱“延安能化”）自主開發的耐高溫高密度聚乙烯（PERT）管材料YANH 4547RT完成試生產。

近年來，國內PERT管道在下游應用方面越來越廣泛，在部分領域有取代鋼管的需求。由于開發難度高，國內現有PERT管材料仍依賴進口。為此，延安能化成立了高密度聚乙烯裝置技術攻關組，多次集中討論試產熱水管的可能性、可行性、疑難點和處置方案，在無專家現場指導、無經驗可循、無配方依據的情況下，開始PERT管材料自主探索和攻關。

該公司技術人員優化生產方案，及時調整反應器溫度、總壓、氫氣分壓、產品指數和密度等參數，操作人員密切關注聚合反應參數變化，平穩控制產品熔融指數和產品密度，克服了聚合粉料密度低、含蠟高、分離困難、操作和參數控制難度大等不利因素，完成了此次試生產。

該牌號產品具有良好的耐環境應力開裂性能、長周期靜液壓強度、耐高溫性能和萃取穩定性能等，適用于工業用及民用建筑冷熱水管路系統、飲用水系統、熱力預埋管、地面輻射采暖系統及高溫地源熱泵系統等（。中國化工報）