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近日，傅正義院士團(tuán)隊(duì)平航副研究員在材料過(guò)程仿生制備新技術(shù)研究方面取得創(chuàng)新性進(jìn)展，成果以“Mineralization Generates Megapascal Contractile Stresses in Collagen Fibrils”為題，發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊《Science》（科學(xué)）上。

自修復(fù)材料是近年來(lái)發(fā)展迅速的一類新型功能材料,它能夠通過(guò)物理或化學(xué)作用自動(dòng)修復(fù)損傷并恢復(fù)其功能，為主動(dòng)預(yù)防材料的潛在危害并延長(zhǎng)其使用壽命提供了一種新的智能方法。

近日，我校先進(jìn)材料原子工程研究中心朱滿洲/康熙研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了“雙級(jí)動(dòng)力學(xué)調(diào)控”策略，實(shí)現(xiàn)了多種原子級(jí)別精確銀納米團(tuán)簇的高效高產(chǎn)率制備。

酞菁是一種具有優(yōu)異光電特性的廉價(jià)小分子半導(dǎo)體材料，但是其在常規(guī)有機(jī)溶劑中溶解性較差，且性能不佳，限制了其在有機(jī)憶阻器中的進(jìn)一步應(yīng)用。許宗祥課題組從分子設(shè)計(jì)層面出發(fā)，開(kāi)發(fā)了在常規(guī)有機(jī)溶劑中具有高效分散特性的金屬酞菁納米線，通過(guò)溶液法制備出具有優(yōu)良紅外響應(yīng)特性的薄膜，并以此構(gòu)建有機(jī)憶阻器，該器件是首次報(bào)道具有高穩(wěn)定性和較強(qiáng)紅外響應(yīng)的有機(jī)憶阻器器件。

本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于大尺寸薄壁高強(qiáng)度風(fēng)電輪轂的鑄鐵材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于材料及鑄造工藝技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化合金成分設(shè)計(jì)，結(jié)合微量稀有金屬元素鋇(Ba)、銻(Sb)、鉍(Bi)和稀土元素(RE)的協(xié)同作用，以及通過(guò)添加三相SiC/SiO<subgt;2</subgt;/TiC納米顆粒增強(qiáng)相，抑制珠光體形成并細(xì)化石墨球，使球化率≥95％、鐵素體含量≥90％。通過(guò)添加納米顆粒增強(qiáng)相，控制Ni≤0.8％等合金元素比例，進(jìn)一步提高材料的耐蝕性。以及智能控溫控冷鑄造工藝，制備出具有高球化率、優(yōu)異力學(xué)性能、耐低溫沖擊性和耐腐蝕性的球墨鑄鐵材料，滿足18MW級(jí)海上風(fēng)電輪轂輕量化、高強(qiáng)度、耐腐蝕和高可靠性的需求。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是 21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項(xiàng)目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達(dá) 70%以上，并達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達(dá) 200 公斤/年以上）。采用機(jī)械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹(shù)脂、ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達(dá) 0.2 S/cm、導(dǎo)電臨界含量?jī)H為0.06%、電磁屏蔽效果高達(dá) 49dB 的復(fù)合材料。 本項(xiàng)目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯的百克級(jí)制備（圖 2）。通過(guò)透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導(dǎo)電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩(wěn)定性有機(jī)光伏電池及復(fù)合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數(shù)十家科研機(jī)構(gòu)的研究和相關(guān)產(chǎn)品/樣機(jī)的研制，包括應(yīng)用于國(guó)家 863 重大汽車電池項(xiàng)目（中科院物理所）和軍工衛(wèi)星電池項(xiàng)目（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級(jí)電容器（圖 6）以及高性能復(fù)合材料等多種產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用范圍:南開(kāi)大學(xué)在碳納米材料的制備及應(yīng)用研究方面取得了一批開(kāi)創(chuàng)性成果，該項(xiàng)目技術(shù)的推廣，將促進(jìn)我國(guó)新材料、微電子、儲(chǔ)能、資源保護(hù)等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，為我國(guó)在這一新型納米材料領(lǐng)域占據(jù)有利地位，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，做出重要貢獻(xiàn)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復(fù)合納米材料及其制備方法。首先采用共電紡絲方法，沉積得到復(fù)合納米纖維，然后經(jīng)過(guò)適宜的退火工藝制得ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復(fù)合納米材料，ZnFe2O4納米顆粒均勻穩(wěn)定的附著在ZnO納米纖維上。另外，本發(fā)明首次將ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復(fù)合納米材料用于葡萄糖色比傳感測(cè)試，測(cè)試方法簡(jiǎn)單且靈敏度高。ZnFe2O4-ZnO形成II型異質(zhì)節(jié)半導(dǎo)體，交叉的能級(jí)結(jié)構(gòu)有利于減小載流子的復(fù)合，提高其催化性能、傳感性能。另外，將ZnFe2O4納米顆粒復(fù)合到ZnO納米纖維上解決了顆粒團(tuán)聚問(wèn)題，進(jìn)一步增強(qiáng)了其催化性能與傳感性能。

1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認(rèn)為是 21世紀(jì)的戰(zhàn)略性材料。 本項(xiàng)目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達(dá) 70%以上，并達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達(dá) 200 公斤/年以上）。采用機(jī)械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹(shù)脂、ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導(dǎo)率達(dá) 0.2 S/cm、導(dǎo)電臨界含量?jī)H為0.06%、電磁屏蔽效果高達(dá) 49dB 的復(fù)合材料。 本項(xiàng)目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯的百克級(jí)制備（圖 2）。通過(guò)透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導(dǎo)電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩(wěn)定性有機(jī)光伏電池及復(fù)合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數(shù)十家科研機(jī)構(gòu)的研究和相關(guān)產(chǎn)品/樣機(jī)的研制，包括應(yīng)用于國(guó)家 863 重大汽車電池項(xiàng)目（中科院物理所）和軍工衛(wèi)星電池項(xiàng)目（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級(jí)電容器（圖 6）以及高性能復(fù)合材料等多種產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2020年我國(guó)熱釋電紅外傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模近 10 億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關(guān)技術(shù)獲得了業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導(dǎo)、 夜視、主動(dòng)雷達(dá)、熱成像、氣體分析、輻射計(jì)、測(cè)溫等軍事和工業(yè)領(lǐng)域，隨著近年來(lái)消費(fèi)電子的功能多樣化，其在消費(fèi)電子電器產(chǎn)品中的應(yīng)用正迅猛增長(zhǎng)。本團(tuán)隊(duì)在高性能熱釋電陶瓷材料領(lǐng)域進(jìn)行了多年研究，研發(fā)了多種不同體系的高熱釋電系數(shù)陶瓷材料，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。在寬溫區(qū)范圍內(nèi)（-55 ℃-150 ℃）進(jìn)行多樣品熱釋電系數(shù)（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數(shù)）的精準(zhǔn)測(cè)量是熱釋電材料研 究領(lǐng)域的難點(diǎn)之一，本團(tuán)隊(duì)搭建的熱釋電系數(shù)一體化精密測(cè)量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區(qū)范圍內(nèi)一次同時(shí)測(cè)量 8 個(gè)樣品的熱釋電系數(shù)，樣品最小測(cè)試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測(cè) 量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、可靠性和重復(fù)性。 2020年我國(guó)熱釋電紅外傳感器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模近 10 億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關(guān)技術(shù)獲得了業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導(dǎo)、 夜視、主動(dòng)雷達(dá)、熱成像、氣體分析、輻射計(jì)、測(cè)溫等軍事和工業(yè)領(lǐng)域，隨著近年來(lái)消費(fèi)電子的功能多樣化，其在消費(fèi)電子電器產(chǎn)品中的應(yīng)用正迅猛增長(zhǎng)。本團(tuán)隊(duì)在高性能熱釋電陶瓷材料領(lǐng)域進(jìn)行了多年研究，研發(fā)了多種不同體系的高熱釋電系數(shù)陶瓷材料，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。在寬溫區(qū)范圍內(nèi)（-55 ℃-150 ℃）進(jìn)行多樣品熱釋電系數(shù)（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數(shù)）的精準(zhǔn)測(cè)量是熱釋電材料研 究領(lǐng)域的難點(diǎn)之一，本團(tuán)隊(duì)搭建的熱釋電系數(shù)一體化精密測(cè)量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區(qū)范圍內(nèi)一次同時(shí)測(cè)量 8 個(gè)樣品的熱釋電系數(shù)，樣品最小測(cè)試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測(cè) 量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、可靠性和重復(fù)性。