【材报】技术进展201911期:国产对位芳纶多项取得突破,锂硫电池、二维材料、新型发光材料研究热度不减

新材料在线 2019-12-13


1、欧盟研发出能量密度超过310瓦时/千克的电动汽车锂硫电池


欧盟“地平线2020”框架计划支持的欧洲最关键锂硫电池研究项目——适用于电动汽车的锂硫电池项目(ALISE)目前已研发出能量密度超过310瓦时/千克的锂硫电池。该类电池更轻便,能量密度大,且无需关键性原材料。


2、三星成果登上《Nature》 或引发QLED量子点显示技术商业新革命!


三星先进技术研究院Eunjoo Jang团队报道了一种尺寸均匀的InP为内核,高度对称的Core-Shell结构QD的合成方法,其量子产率约为100%。该项研究发展了一种无镉量子点的合成策略,并实现了优异的QLED发光性能,这些基于InP的QD-LED有望很快在商业显示器中使用,并引发新一轮的商用技术革新。


3、复旦解密二维磁性材料之堆叠与磁耦合间关联 非易失随机存储器或更小更高效


复旦大学物理学系教授高春雷、吴施伟团队联手协作,创造性地运用了原位化合物分子束外延生长技术和自旋极化扫描隧道显微镜结合的实验手段,在原子级层面彻底厘清了双层二维磁性半导体溴化铬(CrBr3)的层间堆叠和磁耦合间的关联,为二维磁性的调控指出了新的维度。


4、重磅!国产化100吨/年的对位芳纶生产线顺利投产


2019年11月23日,由内蒙古石墨烯材料研究院联合清华大学共同研发的国产化对位芳纶取得重大进展。从投料到收丝,经过3个多月的调试运行,年产100吨的对位芳纶生产线顺利投产,各项技术指标有望达到国际同类产品标准。


5、突破传统工艺 海西州盐湖提锂技术取得新突破


日前,海西蒙古族藏族自治州大柴旦工业园柴达木兴华锂盐有限公司实施的盐湖卤水萃取锂无皂化工艺攻关项目和盐湖低品位卤水磁性粉体吸附提锂技术联合攻关项目通过专家技术鉴定和验收,标志着柴达木循环经济试验区盐湖提锂技术取得新突破。针对盐湖卤水萃取锂过程中皂化导致萃取剂降解问题,研究开发了无皂化萃取工艺,通过对反萃有机相洗酸,实现了萃取剂的再生,缩短了工艺流程,简化了生产控制。针对低品位卤水提出磁吸附卤水锂分离工艺路线,将传统的颗粒吸附剂结合固定床技术改进为粉体磁性吸附剂结合磁分离技术,大幅提升了吸附剂稳定性和吸附容量。


6、中国石化医用耗材专用高分子材料项目通过鉴定 已获发明专利4件


11月12日,从巴陵石化传来喜讯,中国石化“十条龙”科技攻关医用耗材专用高分子材料开发及应用项目,在巴陵石化通过中国石化总部科技部组织的技术鉴定。其整体技术达到国际先进水平,产品填补国内空白。该项目开发的医用SEBS、PP、PET、PBT系列专用料新产品,可用于输液管、输液袋、采血管、医用无纺布、医用敷料等制造;所产专用料可广泛应用于临床医疗方面,并通过欧盟、美国、中国药典及中国YBB标准等医用检测,已获发明专利4件。


7、新加坡研发新型阴极制备法 锂硫电池有望商业化


新加坡科技研究局(A*STAR)纳米生物实验室(NBL)的科学家研发出一种新颖的方法来制备下一代锂硫电池阴极,而且该方法简化了锂硫电池阴极耗时且复杂的生产过程。该研究表明锂硫电池商业化有了希望,而且解决了行业内的一个挑战,即需要一种实用方法以大规模生产能够提升电池性能的材料。


8、钛酸钠牵手石墨烯打造高能量、高功率微型电容器


中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅研究员团队与包信和院士团队合作,将海胆状的钛酸钠作为电池型的负极,多孔活化石墨烯为电容型的正极,结合高压离子液体凝胶电解液,成功构建出具有高能量密度、高耐热性能的柔性钠离子微型超级电容器。


9、苏州大学研发新型粘结剂 或可促进锂硫电池的商业化


苏州大学锂硫电池能源与材料创新研究院的科学家为锂硫电池研发了一种单锂离子通道聚合物粘结剂。此种新型粘合剂具有单一的锂离子通道,在允许快速运输锂离子的同时,阻止多硫化物阴离子在电解液中穿梭,从而解决了锂硫电池能量严重衰减的问题。


10、《自然》子刊:北大发文阐述锂电池材料充放电时结构演化和稳定性机理


北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授领导的清洁能源中心研究团队,与美国阿贡国家实验室Khalil Amine教授和Jun Lu研究员深入合作,以尖晶石锰酸锂LiMn2O4作为模型系统,运用先进的同步辐射原位研究技术、中子衍射技术和球差矫正的透射电子显微镜,对正极材料的结构演变与过渡金属溶解现象及循环稳定性进行了深入和全面的探究。实验结果表明,LiMn2O4结构的不可逆相变与过渡金属的协同作用是导致容量衰减的主要原因。


11、中科院金属所研发出新型仿生复合义齿材料 降低制备加工成本


中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室刘增乾研究员和张哲峰研究员与美国加州大学伯克利分校的Robert O. Ritchie教授以及吉林大学开展合作,他们结合生物力学原理,采取组成复合化和组织结构仿生化设计,将临床应用的氧化锆陶瓷与生物相容性树脂相结合,通过模仿天然贝壳珍珠层的微观组织结构,设计研发了硬度、强度和模量均与人体正常牙齿(包括牙釉质和牙本质)完全匹配的新型氧化锆-树脂仿生复合义齿材料。


12、打破70逾年传统认知 北大打开压电器件未来发展新设计思路


北京大学董蜀湘课题组将超材料有序功能基元设计思想引入压电陶瓷设计,通过精巧的拓扑和几何设计得到的新型机电耦合超材料从表观上打破了压电陶瓷本征的对称性,首次实现全部非零的18个压电应变系数单元,而且部分单元表观压电系数测量值比自然压电系数高出一个数量级以上,打破了传统上70多年来压电陶瓷材料只有五个非零压电系数dij的认知,给压电器件未来发展带来全新设计思路。


13、可拉伸可完全降解 新型半导体材料同时具有3种不同属性


美国斯坦福大学研究人员13日在美国化学学会期刊《ACS核心科学》上发表研究报告称,他们开发出一种可拉伸、可完全降解,并能在应变时保持稳定电气性能的半导体材料。这一同时具有3种不同属性的新材料有望在医疗、环境监测、信息安全等领域得到广泛应用。


14、深圳先进院研发出高氮掺杂的多孔微晶碳钾电负极材料


中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其团队联合香港城市大学教授李振声成功研发出高氮掺杂的多孔微晶碳纳米材料,其作为钾离子电池负极表现出高容量和长循环特性。该工作为设计高性能钾电负极材料提供了新策略。


15、西安交大合成第六主族新型二维材料碲烯 弥补黑磷弊端


西安交大科研人员合成了第六主族新型二维材料碲烯,实验测试结果显示碲烯室温下对NO2气体具有高度选择性和灵敏度,还具有优异的空气稳定性,弥补了二维材料黑磷虽然气体检测灵敏度高但是空气稳定差的弊端。此外,采用瞬时脉冲加热显著提升了碲烯动态响应性能。该研究为二维气体传感器的研究提供更高性能的平台,进一步推动了二维材料气体传感器向实用化迈进。


16、东华大学研获透射式WLED器件 发光效率170lm/W、色温低于4500K


东华大学材料学院江莞教授团队采用水热合成的棒状介孔羟基磷灰石(HA)为原料,结合放电等离子体烧结技术,在850℃下快速烧结制备得到透明HA陶瓷,通过晶粒尺寸调控和纳米波片结构设计,巧妙利用瑞利散射进一步提高蓝光转换效率,获得了发光效率高达170 lm/W且色温低于4500 K的透射式WLED器件。


17、我国成功研制富勒烯高温耐磨薄膜 让直升机在沙漠高原地区飞翔更自由


河北远科秦皇岛节能科技开发有限公司采用抗氧化耐腐蚀等共性硼原子结构组合,历时两年时间,自主研制成功富勒烯高温耐磨薄膜,攻克了航空发动机压气机叶片在沙漠地区抗风沙、耐磨损、热疲劳等关键技术,不仅可以防止叶片过热,还可为涡轮叶片提供额外保护,使航空发动机压气机效率提高一倍以上,大大提升了陆军航空兵沙漠远程作战能力。


18、有机聚合物制高性能电极 或实现低成本环保钠离子电池


美国马里兰大学(University of Maryland)的Chunsheng Wang及其团队与国际科学团队合作,推出了一种有机聚合物六氮杂三萘(HATN),能够成为高容量、快速放电且不易溶解的电池阴极材料。根据该项研究,在钠离子电池中,该种聚合物在容量传递和容量保留方面优于目前的聚合物和无机阴极。


19、《自然·可持续发展》:新型马桶涂料可节省一半用水


美国宾夕法尼亚州立大学一个研究团队最新开发出一种新型液态涂料,将其喷涂在普通陶瓷马桶上,可节约至少50%的用水。


20、南大研制出具有时钟功能的可拉伸显示器 实现贴肤穿戴的信息显示


南京大学现代工程与应用科学学院孔德圣课题组制备了一种高介电常数的可拉伸热塑性弹性体,并将其应用于可拉伸显示发光器件,实现了在低电压驱动条件下的高亮度发光。研究团队进一步研制出具有时钟功能的可拉伸显示器件,实现了贴肤穿戴条件下的信息显示,极大的推进了此类器件的实际应用。


21、我国又攻克一类“卡脖子”关键核心技术 研制出千吨级对位芳纶反应器


甘肃自主研制的国内首套千吨级对位芳纶反应器(甘肃天华化工机械及自动化研究设计院有限公司研发)通过72小时工业性考核,所有技术指标均达到了设计要求,标志着我国国产对位芳纶反应器的研制取得了重大突破和全面成功。


22、钙钛矿LED发光效率提高4倍 显示器行业或受冲击


二维钙钛矿LED日本九州大学、长春应用化学研究所、京都大学化学研究所、中国科学院、法国索邦大学及法国国家科学研究中心—斯特拉斯堡大学合作,通过选用合适的有机材料,成功地将准的发光效率提高到原来的4倍左右。钙钛矿LED可以大幅提高钙钛矿LED的发光效率,有望用于低成本、高色纯度的新一代显示器。


23、南京理工制备高性能、低成本、环境友好型SnTe热电材料


南京理工大学材料学院唐国栋教授课题组与中科院固体物理研究所合作提出利用能带集聚和内生纳米结构协同优化材料电声输运,成功获得了高性能、低成本、环境友好型SnTe热电材料。该研究率先利用低含量无毒元素掺杂在SnTe 材料中获得了高热电性能,有利于环保和降低热电器件应用成本,这一研究对推动SnTe 热电材料广泛应用具有重要意义。


24、湖南“高品质芳纶项目”通过验收 性能比肩国际水平


由时代新材牵头承担的2016年度湖南省科技重大专项“高品质芳纶绝缘材料关键技术研究及产业化”顺利通过省科技厅的综合验收,产品性能达到国外进口产品水平。项目团队顺利解决了原材料纯度、回收率等关键技术问题,完成了核心工艺技术研究,建立了完善的分析和性能评价体系。


25、我科学家首次证实量子相变中量子金属态存在


电子科技大学牵头与北京大学、北京师范大学、清华大学、美国布朗大学等相关专家组成的研究团队,在国际上首次完全证实高温超导纳米多孔薄膜中量子金属态的存在,为研究量子金属态提供了新思路。未来,这一对于量子金属起源的探索成果,将会改变国际学界对量子材料的认识,推动量子器件领域的发展。


26、中科大首次合成螺旋手性碳纳米管片段 打开制备高CPL活性材料新思路


中国科学技术大学杜平武教授课题组首次合成了螺旋手性碳纳米管片段,并对其强圆偏振发光(CPL)性质进行了深入研究。这一成果实现了新型螺旋手性管状共轭材料合成,并为设计制备高CPL活性材料和利用其做模板制备单一手性碳纳米管提供了新思路。


27、大连化物所等制备出光电转化效率达27%的钙钛矿-硅叠层电池


中国科学院大连化学物理研究所薄膜硅太阳电池研究组(DNL1606)研究员刘生忠团队联合陕西师范大学研究员杨栋,通过将半透明钙钛矿电池与高效硅异质结薄膜电池结合,组成光电转化效率达到27.0%的四端钙钛矿-硅叠层太阳能电池。该项研究使用了一种简单低成本的方法制备高导电性、高透光性的透明电极,有助于推动半透明电池以及多结/叠层电池的发展,降低光伏发电的成本。


28、深圳先进院成功开发黑磷烯等离子体液相高效制备技术


中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学锋和正高级工程师黄逸凡合作在高质量黑磷烯制备领域取得新突破。该方法制备的磷烯氧化程度低,展现出优良的光电响应性能,这为黑磷烯作为高性能电子材料的应用奠定了基础。


29、科学家合成新型纳米发光材料 有望用于肿瘤光动力治疗


中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员降雨强研究组与北京大学基础医学院教授沙印林课题组合作,设计合成了一种新型纳米发光材料。基于该类金纳米簇的双光子动力疗法具有空间选择性高,安全、高效,不需要避光期等优点,在肿瘤治疗尤其是脑胶质瘤、实体瘤治疗等方面具有很好的临床转化前景。


30、宁波材料所“变废为宝” 制备出轻质高效电磁屏蔽材料


中国科学院宁波材料技术与工程研究所高分子事业部郑文革研究员和沈斌副研究员从“变废为宝”和可持续发展的角度出发,利用生物质废弃物或生活废弃物来设计和制备了轻质高效电磁屏蔽材料。选用小麦秸秆作为碳源,通过直接碳化和有序组装的方式设计和制备了新颖的中空多孔碳管阵列(SCAs)用于高效电磁屏蔽。将氧化石墨烯气凝胶构筑在中空秸秆的空腔内,制备了具有石墨烯气凝胶的多孔碳管阵列(GA/SCAs)复合材料。通过直接碳化和环氧涂层增强的方式设计和制备了高性能碳化瓦楞纸板(CCB)作为轻质结构电磁屏蔽材料。


31、5G高速传输核心器件材料实现国产化 打破国外垄断


国内首颗高性能LCOS(Liquid Crystal on Silicon,硅基液晶)芯片及配套光学模组由上海慧新辰实业有限公司研发成功并发布,是国内第一颗成功发布的无机取向LCOS芯片。该款芯片具有自主知识产权,解决了传统LCOS芯片可靠性不高、亮度不高等缺点,填补国内相关领域空白。


32、深圳先进院研发准固态电解质 制备高性能柔性钠基双离子电池


中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其团队成员研发出一种具有三维交联结构的准固态电解质(QSSE)。在高电压下,该电解质比传统液态电解液具有更稳定的循环特性,三维聚合物骨架同时有助于缓解电极材料的体积膨胀应力。这种基于QSSE的SDIBs表现出优异的循环稳定性,在5C倍率下循环600次后容量保持率为97.5%,是目前报道SDIBs中的最佳性能。此外,该电池同时具有优异的柔韧性和宽温域性能(-20-70度),在高性能柔性储能等领域具有良好的应用前景。


33、天津大学精仪学院黄显教授团队成功研发全球首个液态全柔性智能机器人


天津大学精仪学院黄显教授团队利用液滴的柔软无定形特性和柔性电子器件的超薄柔软特性,构建了一种全新的“智能液滴”——液态全柔性智能机器人,首次实现了软体机器人运动载体和功能测量器件的全柔性化和可编程控制,具有十分重要的科学意义和应用价值。


34、天大制备新型云母膜 加速氢燃料电池汽车商业化


天津大学化工学院教授张生与英国曼彻斯特大学诺贝尔物理奖得主安德烈·海姆爵士等人合作,证实了石墨烯、氮化硼等二维材料具有质子传导性,并进一步发现,自然界中广泛存在的云母用于燃料电池的高温质子交换膜比目前商用膜性能更优,更加节能环保。这两项研究成果近期发表在《自然·纳米》与《自然·通讯》上。


35、中国石油大学设计出一种新型的电子传输材料氧化锡包覆氧化锌核壳纳米结构


中国石油大学(北京)新能源与材料学院副研究员李振兴等人针对钙钛矿太阳能电池的电子传输材料进行了深入研究,设计出一种新型的电子传输材料,光电转换效率比传统的电子传输材料提高40%。该研究成果首次提出了氧化锡包覆氧化锌核壳纳米结构的制备方法,揭示了其具有较高光电转换效率的内在机理。


36、有效降低Micro LED生产成本 韩国研发出新型发光材料


韩国科学技术高级研究院(KAIST)的研究团队近日研发出一款内部结构类似爆米花的发光材料,结合量子点以及聚合媒介物,发光强度是传统纯量子点薄膜的21倍,且耐用度提升45%。


37、芝加哥大学提出了单层二维高分子制备新方法,并实现大面积有机-无机杂化超晶格


芝加哥大学Jiwoong Park教授课题组提出了一种制备大面积单层二维高分子的新方法(被命名为Laminar assembly polymerization(LAP),LAP 是一种基于液-液(戊烷-水)界面的合成方法),并成功实现了有机-无机二维材料的层层组装超晶格结构。单层二维高分子的合成和组装,打破了有机材料和无机材料之间的壁垒,为合成新型杂化范德华异质结提供了一种新的方法。


38、香港城市大学在超分子有机硅材料方面取得重要进展


香港城市大学姚希教授团队开发了一种易于制造且具有罕见功能组合的自修复疏油超分子有机硅(DOSS)涂层,具有对各种烷基油的广泛疏液性、高机械强度、多种表面的强粘附性和自修复等性能。DOSS涂层是通过多价氢键自组装到涂层基材上的硅氧烷低聚物获得上述性能,不仅可以用于能源、环境、生物医学等领域内需要长期服务于恶劣环境的应用,而且低聚物的设计策略也可用于开发具有理想性能的多功能超分子材料。


39、俞建勇院士、丁彬教授:研发出自组装二维纳米网络结构纤维空气过滤材料


东华大学纺织科技创新中心俞建勇院士及丁彬教授带领的纳米纤维研究团队在自组装二维纳米网络结构纤维空气过滤材料研究领域取得了重要进展,采用芳纶/聚氨酯双组分聚合物溶液,通过类电容静电喷网技术制备出了一种新型“刚柔并济”的高效、超薄、高透光二维纳米网络结构纤维材料,为制备高性能、多功能超薄空气过滤材料提供了新思路,也为新型高效过滤/分离材料的设计与开发提供了指导与借鉴。


40、《Nature Materials》:上硅所发现锆基材料或可取代昂贵的Pt催化剂!


中国科学院上海硅酸盐研究所王家成研究员和中国科学院宁波材料技术与工程研究所杨明辉研究员(共同通讯作者)联合英国爱丁堡大学J. Paul Attfield教授(共同通讯作者)和印度理工学院Tiju Thomas教授发现锆基材料表现出可取代贵金属Pt催化剂的巨大潜力。Pt金属储量非常稀少,价格非常昂贵,高达约300元每克;相比较,Zr金属储量丰富,价格仅为Pt的1/700。


41、东华大学提出石墨烯气凝胶制备新方法 体积零收缩、密度可精确调控


东华大学范宇驰、王连军团队报道了一种以乙醇为溶剂,3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面改性剂同时也作为交联剂的石墨烯气凝胶制备新方法,避免了传统方法制备石墨烯气凝胶出现的体积收缩问题,并实现密度的精确调控,吸波性能可以通过调节氧化石墨烯浓度来进行调控,在K波段,厚度仅为1.14 mm时,反射损耗达到-50.3 dB,此外,引入磁性核壳结构Fe3O4@C后,可以进一步提升吸波性能,Fe3O4@C/GA最低反射损耗为-54 dB,厚度仅为0.99mm,实现了密度可控,轻质,强吸收的优点。


42、西安交大首次通过机械剥离和液体剥离制出紫磷烯


西安交通大学电气学院电力设备电气绝缘国家重点实验室新型储能与能量转换纳米材料研究中心在实验室合成了宏观尺寸的紫磷单晶,并在实验上确定了紫磷的晶体结构为单斜P2/n(a=9.210, b=9.128, c=21.893 Å, β=97.776°),单个晶胞有84个原子,同时通过声子谱证明了Thurn和Krebs给出的结构的不合理性。同时发现紫磷结构才是最稳定的磷的同素异形体,其分解温度达到512℃以上,比黑磷高出52℃。并首次通过机械剥离和液体剥离得到紫磷烯。


43、北航侯慧龙发《Science》 增材制造的抗疲劳、高性能材料!


北航侯慧龙副教授发现增材制造应力制冷材料可以实现对具有长寿命、高性能的金属制冷剂进行独特的微观结构控制。抗疲劳、高性能镍钛合金的获得展示了增材制造在优化固态制冷技术的潜力。


44、全球首例铜基催化乙炔法合成氯乙烯的万吨级工业试验通过鉴定


11月17日,国家重大科学研究计划项目“金属高效利用与替代的纳米催化材料”、中科院“精细化工绿色化的若干变革技术与产业示范——有毒催化剂的替代技术及产业化”和中科院新材料产业基金重点部署项目阶段性研究成果“铜基催化剂在万吨氯乙烯工业性试验装置中应用项目”在山东德州通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。经专家委员会鉴定,在非贵金属无汞催化剂领域,铜基催化剂的万吨氯乙烯工业性试验应用技术指标居国际领先水平。铜基催化剂基于现行电石法聚氯乙烯生产线,可实现汞催化剂的替代,对促进聚氯乙烯行业汞减排及履约有重要意义。

以上为「赛瑞研究」独家梳理的2019年11月全球新材料产业技术动态,欢迎收藏与转发。敬请关注下一期技术动态报告。


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