2022年世界科技發(fā)展回顧新材料

年世界科技發(fā)展回顧新材料新材料

美國

新導體五花八門，量子薄膜顯神通，儲能材料力量強，隱形越來越可能，材料也有“雙重性格”，納米晶體管性能不凡，生產導電聚合物薄膜有新法。

毛黎(本報駐美國記者)1月，卡內基討論所討論人員設計出3種高密度的氫與金屬合金材料的計算機模型，并發(fā)覺在肯定壓力和溫度下，這些合金消失了超導性。該成果為人們利用豐富的氫元素供應了新途徑。

3月，俄亥俄州立高?？茖W家發(fā)覺由4對小于1納米的分子組成的世界最小超導體。該發(fā)覺首次為納米級分子超導線的制造供應了依據(jù)，將在納米級電子設備及能源技術的開發(fā)上具有廣泛應用。

4月，勞倫斯伯克利國家試驗室納米科學討論中心宣稱研制出一種迄今為止最大、能在水中自組裝的二維聚合物晶體——“分子紙”。該片狀物質由擬肽和經過改造的聚合物組成，可廣泛應用于制造薄膜或者功能性設備中。

5月，杜克高校討論人員通過向生長有銅納米導線的水溶液中添加不同的化學物質、讓原子形成不同納米結構，完善了銅納米導線的制造方法。銅納米導線具有柔性而且透亮?????，可取代銀納米材料和銦錫氧化物，用于薄膜太陽能電池及柔性顯示器。同月，萊斯高校和以色列理工學院科學家們用氯磺酸化學溶液大批量制造出高純度的石墨烯，有望降低炭素復合材料和觸摸屏的生產成本，并推動基于納米技術的新材料研發(fā)。

7月，華盛頓州立高校使用超高壓在鉆石對頂砧(DAC)內制造出一種結構特別緊密并能夠存儲巨大能量的物質。目前除核能之外，該物質存儲的能量密度最大，將來可能用來制造新的能量儲存設備、電池和具有高度氧化力量的物質以及超高溫超導物質。

8月，普渡高校用漁網(wǎng)狀薄膜和銀、氧化鋁疊層研制出可增加光線負折射率的超材料，其中增益介質的效率提高了50倍，并可增加入射光線。有助于研發(fā)功能超強的顯微鏡、計算機甚至隱形斗篷；波士頓高校和塔夫斯高校也在當月用絲綢制造出工作在電磁波和紅外線之間的隱身斗篷，雖然在可見光下仍沒有實現(xiàn)隱形，但絲綢的“生物相容性”使其有望在醫(yī)學治療領域發(fā)揮精彩表現(xiàn)。

11月，普林斯頓高校發(fā)覺了一種表面是金屬、內部是超導體的拓撲超導體晶體材料：極低溫度下，晶體內部表現(xiàn)與一般超導體類似，電阻為零；同時它的表面為仍有電阻的金屬，能傳輸電流?！半p重性格”晶體材料有望轉變當前的信息存儲與處理方式。同月，美國能源部勞倫斯伯克利國家試驗室和加州高校將厚度僅為10納米的超薄半導體砷化銦層集成在一個硅襯底上，制造出一塊納米晶體管。其電學性能優(yōu)異，在電流密度和跨導方面也表現(xiàn)突出，可與同樣尺寸的硅晶體管相媲美。

德國

研制出可用來制造柔性顯示器的有機分子和硅納米諧振器，轉變硅材料的導熱性能，開發(fā)出適用于大型車輛的熱塑性纖維增加復合材料。

李山(本報駐德國記者)2月，德國漢堡高?？茖W家勝利對單個原子間磁耦合特性進行了直接測量，其結果和于利希討論中心超級計算機的計算結果全都。這些發(fā)覺對大量單個磁原子納米結構的將來進展將有重大有用價值，而這種納米結構不僅會在將來的自旋電子器件方面顯示出非常好玩的特性，還很有盼望作為量子計算機的模型系統(tǒng)投入使用。

3月，德國維爾茨堡高校討論人員研制出一種新的有機分子，可以用來制造高性能有機薄膜半導體。新材料最引人注目之處是它暴露在空氣中20個月后仍能正常工作，將來有望在計算機等信息產業(yè)得到廣泛應用，如制作可變形彎曲的“柔性顯示器”。

4月，德國伊爾姆瑙理工高校討論人員研制出硅納米諧振器，這是目前世界上最小的硅納米諧振器之一。這一創(chuàng)造可進一步提高納米級微觀結構成像的辨別率，對醫(yī)學等領域的討論具有重要意義。

6月，德國萊布尼茨固態(tài)與材料討論所討論人員對非晶體銅鋯合金進行改造，使其更結實、可塑性更強。該方法可以轉變“金屬玻璃”較脆且無法承受拉伸負荷的缺點。

7月，一個德法聯(lián)合討論小組通過在硅材料中嵌入鍺納米晶體，有效地阻擋了熱傳導，從而將硅的導熱系數(shù)降至低于1瓦/米·開爾文，開創(chuàng)了硅材料用于溫差發(fā)電的新應用。

9月，德國弗勞恩霍夫化工技術討論所開發(fā)出一種適用于大型車輛的熱塑性纖維增加復合材料生產方法，以此生產的材料重量比鋁輕，成本都比熱固性結構材料低，且在汽車碰撞時的抗沖性能遠比現(xiàn)有材料要好，可汲取碰撞時的沖力，而不會發(fā)生碎裂。

英國諾獎得主又出新成果，超材料研發(fā)應用受矚目，隱身衣和防彈衣材料討論熱度不減。

劉海英(本報駐英國記者)7月，英國航空航天系統(tǒng)公司討論人員研制出一種液體新型防彈材料，兼有柔韌和輕巧的特點。由這種液體材料和凱夫拉纖維結合產生的新型材料，不僅更輕松敏捷，其防彈效果較現(xiàn)用防彈衣也更勝一籌。

8月，英國利茲高校科學家與美國同行合作，利用超材料制成一種新型太赫茲半導體激光器，其放射的太赫茲光波準直性能與傳統(tǒng)太赫茲光源相比顯著改善。這一成果充分體現(xiàn)了超材料的廣泛應用前景，為太赫茲科技的應用打開了更寬闊領域。

10月，英國曼徹斯特高校教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫因他們在“討論二維材料石墨烯的開創(chuàng)性試驗”，榮摘2022年諾貝爾物理學獎。

11月，海姆和諾沃肖洛夫領導的討論小組又利用石墨烯制成了一種穩(wěn)定耐高溫新材料，

兼具石墨烯和特氟龍兩種材料的優(yōu)點，可替代用于不粘鍋的特氟龍材料，具有廣泛應用前景。同月，英國圣安德魯高校討論人員研發(fā)出一種“超柔”敏捷、能掌握光線的超常材料，克服了超原子微粒尺寸與超材料纖維不易從結實表面上卸下來這兩個困難，使這種材料更易用于制造一種隱身羊毛衫或其他類型隱身衣，離可見光下隱身衣又近了一步。

俄羅斯

以納米技術為重點，建立完整納米技術產業(yè)，望能躋身全球納米技術強國。

張浩(本報駐俄羅斯記者)俄總統(tǒng)梅德韋杰夫11月在納米技術論壇上發(fā)言表示，俄羅斯必需建立完整的納米技術產業(yè)，該整體技術產業(yè)應當匯合從私人企業(yè)家到跨國公司的全部經營者，到2022年前納米技術產品生產要達到1萬億盧布，將俄羅斯在國際納米技術市場所占的份額提高到3%。俄納米集團公司總經理亦稱，俄盼望在2022年躋身全球納米強國之列，該公司目前已投資41億美元，在俄30多個地區(qū)立項94個，另有60億美元的私人投資也將投入該領域。

巴西

在進展甘蔗乙醇替代燃料的同時，努力發(fā)掘并擴大甘蔗乙醇的深度效益，取得重要進展。

張新生(本報駐巴西記者)9月，以甘蔗乙醇為原料生產、有“綠色塑料”之稱的聚乙烯工廠投產。這家巴西BRASKEM石化公司所屬的甘蔗乙醇聚乙烯生產線是世界首家規(guī)模化生物原料聚乙烯工廠，年產聚乙烯20萬噸。

10月，BRASKEM公司宣布，將建設一座綠色聚丙烯工廠，生產以甘蔗乙醇為原料的聚丙烯，其強度、剛性和透亮?????性都將好于聚乙烯。估計2022年下半年投產，投資1億美元，年生產力量為3萬噸。

法國

開發(fā)出可仿照神經系統(tǒng)運行的新型智能晶體管。

李釗(本報駐法國記者)法國國家科研中心和法國原子能委員會的討論人員1月開發(fā)出一種新型智能晶體管，它能夠仿照神經系統(tǒng)的運行模式，對圖像進行識別，關心電腦完成更加簡單的任務。這種名為Nomfet的新型晶體管中含有一種納米微粒，它能像人腦的神經系統(tǒng)一樣敏捷調整電子信號。此外，在信息處理過程中，Nomfet還可以與周邊晶體管互通有無，更好地對不同信息作出響應，從而提高電腦處理海量信息的力量。日本

開發(fā)出紫外線發(fā)光二極管，研制出不使用稀土類元素的混合動力車馬達和世界最小的不含鉛鐵電體。

葛進(本報駐日本記者)1月，東京高校討論人員開發(fā)出一種可應用于制造人工骨骼和軟骨的新型材料。由于這種材料比較松軟且強度較高，特別簡單塑造成各種簡單外形，而且對于植入其中的蛋白質等生理活性物質也沒有排斥反應。

2月，產業(yè)技術綜合討論所開發(fā)出能發(fā)出紫外線的發(fā)光二極管(LED)，紫外線照耀是特別有效的殺菌手段，而以往的紫外線裝置以水銀燈為主，不但體積笨重，且水銀對環(huán)境有害。此次研發(fā)勝利的新型LED將有望取代水銀燈，在醫(yī)療和餐飲等方面得到廣泛應用。

3月，東北高校金屬材料討論所討論人員利用電子自轉運動波的特性，首次在絕緣體中實現(xiàn)了電信號傳輸。這種方式由于避開了電流在絕緣體中的流淌，因此幾乎不會產生熱量，這對于將來開發(fā)創(chuàng)新型節(jié)能型電子產品具有重要意義。

5月，東京工業(yè)高校討論人員通過將氧化鈦制成納米管的方式將其轉變?yōu)榭蓱糜诨瘜W工業(yè)的催化劑。與以往需要加熱到100攝氏度才能反應的催化劑相比，這種新型催化劑不但在室溫下就可以反應，效率還是以往的3倍，而且排放的二氧化碳也大為削減。

6月，物質材料討論機構討論人員發(fā)覺磷酸銀具有光催化劑的效果，且光氧化效果是目前已知各種光催化劑的數(shù)十倍以上。雖然目前磷酸銀還不具備將水轉化為氫氣的力量，但討論人員盼望通過與合適的還原材料結合，研制出將水轉化為氫氣或將二氧化碳轉化為燃料和資源的新型高效催化劑。

9月，北海道高校和新能源產業(yè)技術綜合開發(fā)機構討論人員合作開發(fā)出不使用稀土類元素的混合動力車馬達。討論人員將一般的鐵質磁石和由強磁體粉末壓制而成的鐵芯交叉組合在非磁性的支撐部件中，制成了這種不使用稀土類元素的高磁力馬達，這項討論成果有望使日本大大削減對稀土類元素的依靠。

10月，物質材料討論機構開發(fā)出不含鉛的世界最小鐵電體。討論人員將兩種物質(Ca2Nb3O10、LaNb2O7)做成分子級別的薄板，并相互重疊，制成了這種10納米厚的鐵電體薄膜。由于薄膜狀鐵電體在不使用的時候切斷電源，也依舊保有原來的記憶，因此這項成果有望為開發(fā)下一代超低耗內存鋪平道路。

11月，理化學討論所討論人員開發(fā)出一種新型高分子材料，這種材料遇紫外線即反轉，遇可見光則恢復原狀，使電子從材料一面移動到另一面更為簡單。這項討論成果在利用光驅動人工肌肉以及開發(fā)新型有機薄膜太陽能電池等方面有著廣泛的應用前景。

韓國

新型納米多孔材料成為容重最低的物質，開發(fā)出可用于鋰離子電池的鋰錳酸化物納米線，揭示了石墨烯的電子結構。

邰舉(本報駐韓國記者)7月，韓國科學家與美國加利福尼亞高校討論人員聯(lián)合開發(fā)出一種納米多孔性物質MOF(金屬有機框架)，是現(xiàn)有物質中容重最低的。該物質具有勻稱氣孔結構，一克重量新物質可以掩蓋足球場大小的面積。

9月，韓國科學技術院開發(fā)出一種鋰錳酸化物納米線，其功率密度達到了現(xiàn)有鋰離子二次電池電極材料的100倍以上，接近內燃機發(fā)動機。這種制造工藝簡潔、成本相對低廉的新材料被認為有望轉變電動汽車等高功率電池的市場格局。

10月，韓國首爾高校和美國標準化技術討論院討論人員首次揭示了石墨烯的電子結構。該討論將有助于速度更高、熱損耗更小的電子元件開發(fā)。

加拿大

開發(fā)出新型固態(tài)生物材料和可反射各種波長光線的玻璃薄膜。

杜華斌(本報駐加拿大記者)5月，不列顛哥倫比亞高校討論人員利用人工蛋白質勝利研制出一種新型固態(tài)生物材料，這種材料可以特別逼真地模擬肌肉的彈性性質，該項成果在人體組織工程上具有特別明顯的應用前景。同時，構成生物材料的個體蛋白質被給予的力學性質，還可以在更大規(guī)模上加以利用。

12月，不列顛哥倫比亞高校勝利開發(fā)出可反射各種波長光線的玻璃薄膜，使一般透亮?????玻璃能夠呈現(xiàn)包括紫外光、紅外光以及可見光在內的各種斑斕顏色。該項成果既可以關心節(jié)省能源，又可以使建筑顯得五光十色。

南非

提出新建鈦產業(yè)的目標，開發(fā)出便攜易用的凈水過濾裝置。

李學華(本報駐南非記者)2月，南非貿工部發(fā)布《2022/11—2022/13工業(yè)政策行動方案》，提出要新建一個鈦和自然?纖維復合材料產業(yè)，以為空中客車和波音等大型航空公司供應航空級鈦材料、航空配件和系統(tǒng)集成。依據(jù)該方案，南非將在2022年前投資40億蘭特興建一個商業(yè)化的2萬噸鈦加工廠，南非科技部支持的“鈦金屬力量中心”也正在進行人力培訓和技術研發(fā)。

8月，南非斯泰倫布什高校討論人員用可生物降解材料制造出一種便攜易用的凈水產品。該產品形狀和尺寸與袋裝茶類似，可便利對飲用水進行凈化，殺滅其中的致病微生物。