纳米材料

纳米材料
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来源：《新材料产业》 2014年第5期
美研究人员研制出一种石墨烯智能隐形眼镜
据报道，美国密歇根大学研究人员研制出一种智能隐形眼镜，这种镜片应用石墨烯超级传感器，使佩戴者具有红外夜视能力。

据悉，在镜片之间夹入石墨烯，能够建造一种具有捕捉可见光和红外线能力的传感器。

目前，研究人员已制成一个比手指甲更小的原型。

专家称，未来这种智能隐形眼镜将有望给士兵以及需要在黑暗中观察周围环境的人群佩戴。

据了解，中国传感器的市场近年来持续增长，增速超过15%，未来5年中国传感器市场将得到稳步快速发展。

2014年，中国传感器市场规模有望达到1200亿元以上。

随着可穿戴设备的兴起，传感器的应用领域进一步拓宽，如医疗电子，如电子血压计，血液分析仪、心率测试仪设备等。

而微型化、低功耗、智能化的传感器，正逐渐成为智能家电和各种可穿戴设备的标配。

（中国化工报）
俄国学者研发出寻找纳米黄金方法
据报道，俄罗斯彼尔姆地质学家们研制了寻找最微小的纳米黄金的现代方法，有可能在脚下找到肉眼看不见的黄金。

依靠这种新方法，俄罗斯西北部彼尔姆边疆区的科学家们已发现了构成纳米颗粒的水银黄金。

使用新设备他们可能“看到”矿石里的纳米黄金。

彼尔姆国家研究大学矿物岩石学系教授奥索韦茨基说：“我们从20世纪60年代开始对微小黄金颗粒的研究，后来利用现代的设备转向研究纳米黄金。

这种方法由有3个步骤：第1个阶段应作出正确的选择，了解在哪里可能有纳米黄金；第2阶段是采用实验室方法进行研究；最后是利用电子显微镜放大进行观察。

对纳米黄金的存在应该有正面的的证实。

”
俄罗斯科学家说，世界上许多地方都有纳米黄金。

例如，在南非威特沃特斯兰德矿场已进行部分开采。

不过，利用彼尔姆研究的方法能发现原则上新产地。

俄罗斯专家强调说，这是有前途的黄金开采方法。

利用新方法可以在铁矿、铜矿、锡矿、铅矿等矿场寻找黄金，因为在这些矿石中可能有肉眼看不见的黄金。

科学家们的另一个目的是利用纳米黄金寻找更大的黄金产地，因为众所周知，它们的颗粒是相互吸引的。

（证券时报）
美国伍斯特理工学院采用纳米材料设计方法研究轻量化金属
据报道，美国伍斯特理工学院近日宣布，从美国陆军获得740万美元的资助，以牵头机构身份研究新的冶金方法和轻量化合金，帮助军方建立更加有效和持久的运载工具和系统。

该项研究的技术和工艺还将在飞机、汽车、电子等行业得以应用。

研究的总体目标是建立数据库和计算机建模技术，使人们有可能预测轻质合金材料（主要是铝、钛、镁）的纳米级特性，并利用这些计算工具来设计和测试特定军事应用的新合金。

研
究人员希望新合金拥有足够强度，可用作结构件（如盔甲），而且质量轻，能够提高运载工具
的移动性和燃油经济性。

研究人员采用“纳米材料设计”的方法和多种建模技术，包括热力学和动力学建模，并结
合实验室研究预测新合金的微观结构和微化学。

在很大的程度上，微结构确定了合金是如何形
成的。

因此，研究人员正在研究多种冶金工艺，包括热处理，它可以改变合金的显微结构。

研究工作还包括冷喷涂工艺、新型镁合金等。

冷喷涂工艺可以修复裂纹或增加保护涂层；
新型镁合金重点用于军事，特别是飞机部件的高强度镁合金领域。

（中国科学报）
以色列：国家纳米技术计划效果显著
据报道，长期关注以色列基础设施研究的塞缪尔·尼曼研究所也发布报告称，在政府、高
校和民间机构的努力下，实施了6年的以色列国家纳米计划极大地促进了以色列纳米研究基础
设施的建设。

依托著名高校，以色列已建成6个国家级纳米研究中心，分别设在以色列理工学院、希伯来大学、魏茨曼科学院、本古里安大学、特拉维夫大学和巴伊兰大学。

“这些设施在
近10年内新建，相比世界上同类设施，处于顶级地位。

”该报告称，“例如，于2005年初开
始建设的罗素贝里纳米技术研究所（RBNI），共得到以色列理工学院和政府7 800万美元的资助，这是以色列政府在单个科研项目上的最大投资，正在进行的第2阶段纳米基础设施建设，
以色列政府已投入6 000多万美元。

”
“以色列国家纳米技术计划”于2007年设立，负责制订国家纳米研究发展目标和长期规划，充分利用以色列的学术和工业资源，推动纳米科研和产业化。

其董事会由以色列学术界、工业
界的科学家和企业家组成，具有很强的代表性和权威性。

董事成员由经济部首席科学家任命。

鉴于在第一个五年所取得的成就，该计划决定再持续5年，但将工作重点从基础设施建设方面
转向纳米技术应用研究和工业化方面。

（科技日报）
韩国研发能杀死癌细胞的“纳米手榴弹”技术
据报道，韩国成功研发了利用纳米级微粒找到癌细胞并向外部发出用于诊断的信号，同时
杀死癌细胞的“纳米手榴弹”技术。

韩国基础科学研究院日前表示，纳米粒子研究组组长玄泽
焕和加图立大学生命工程系教授罗建共同研究组成功使含有氧化铁纳米粒子和光敏感物质的综
合构造物在靠近癌细胞时有选择地爆炸。

研究组给这个综合构造物命名为“纳米手榴弹”。

纳米手榴弹大体由3部分组成。

外表是对酸碱度( p H )反应敏感的高分子物质制成的十分密集的网。

内部是氧化铁纳米粒子和光敏感物质。

氧化铁有磁性，能鲜明呈现通过核磁共振成
像(MR I )技术拍摄的特定部分的影像。

光敏感物质是荧光物质。

当这两种物质紧密贴合在一起的时候，不会发出信号。

但遇到癌细胞时情况则不同。

癌细胞的p H值比正常细胞低。

当纳米手榴弹接触到癌细胞时，外表设置的网会对p H值的变化做出反应并打开。

这样一来氧化铁和光敏感物质就会释放
出来，发出强烈的核磁共振信号和荧光。

就像暗室里突然亮灯将内部照亮一样。

研究组表示，
利用这种信号可以轻松发现3m m以下的初期癌细胞。

与此同时在外部发射激光，光敏感物质就会产生活性氧，杀死癌细胞。

罗建表示，现有抗癌药只能杀死一种癌细胞，但纳米手榴弹则不同，即使是不同种类的癌细胞聚集在一起也可以杀死。

（21世纪经济报道）
河北：全球第3 条100t 石墨烯生产线将于5 月底投产
据报道，全球第3条100t石墨烯生产线将于5月底在河北省投产，或将引发电动汽车领域一场革命。

石墨烯是一种以石墨为原料的纳米材料，它是迄今为止世界上已知材料中最轻、最薄、最硬的韧性材料，具有高导电、高强度、高导热、高比表面积等特点。

这种超凡的新材料必将在电动汽车、电子信息等多个领域带来革命性变革，有望成为下一个万亿级的产业。

唐山建华实业集团率先研发出一种新的石墨烯制备方法，适用于低成本大批量规模生产。

自2013年年底，该公司在河北省投产首条年产50万g石墨烯生产线之后，目前一条年产100t 的生产线正在紧张组装中，将于5月底正式投产，它将为新型工业化发展带来巨大空间。

（商务部驻天津特派员办事处）
中芯国际28nm 工艺制程有望年底量产
据报道，中芯国际公共事务资源副管理师马硕在83届中国电子展上表示，“今年年底，中芯国际28纳米工艺制程将有望量产，20nm工艺将在2015年准备好。

”
作为国内最大的晶圆代工厂商，中芯国际今年1月宣布正式进入28纳米工艺时代，可为全球集成电路( I C )设计商提供包含28n m多晶硅和28n m高介电常数金属闸极在内的多项目晶圆服务，主要应用于智能手机、平板电脑、机顶盒和互联网等移动计算及消费电子产品领域，可为客户提供高性能应用处理器、移动基带及无线互联芯片。

而中芯国际28 ～45nm工艺生产，将由目前在建的中芯国际北京二期工程负责，预计9月竣工，并将建成1条月产能3.5万片的集成电路生产线，投产后预计可实现年销售收入13.4亿美元，年利润约2.7亿美元。

另外，深圳厂房工程也在建设中。

研究机构I H S预测，2012年至2017年间，纯晶圆代工厂在28n m的营收潜力将继续以19.4%的复合年均增长率上升。

（证券时报）
节能魔粒子纳米材料将进入中国市场
据报道，瑞峰国际宣布节能环保产品魔粒子将正式进入中国市场。

据悉，该纳米材料能帮助机械设备节省高达50%的维修成本。

据介绍，魔粒子以润滑油为载体，使用在机械设备上时能渗透到金属表面2 ～5μm，形成一层保护膜，能减少95%的摩擦。

瑞峰国际方面指出，该技术能让机械设备寿命延长2倍，能让润滑油寿命延长3 ～7倍，能节约能源消耗高达20%。

（京华时报）
“高纯度碳纳米管材料产业化”重大科技项目落户北京纳米科技产业园
据报道，近日，清华大学魏飞教授团队“高纯度碳纳米管材料产业化”项目正式签约落户北京纳米科技产业园。

前期北京市科委支持该团队开展“高纯度单壁碳纳米管制备及超级电容器研制”，此次签约标志着又一重大科研成果走出实验室走向产业化，同时标志着北京纳米科技产业园碳纳米材料与应用板块产业聚集优势更加明显。

魏飞教授团队在高纯度碳纳米管材料制备方面研究水平国际领先，该团队在2013年成功制备出世界上最长的单根碳纳米管，相关成果在新闻联播报道。

该团队开发的高纯度碳纳米管材
料具有比表面积大、导电性好、孔结构可调等特点，基于该材料研制开发的超级电容器与普通
活性炭超级电容器相比，能量密度可提升3 ～4倍，功率密度可提升3倍以上，并能实现50万次的循环性，综合性能优异。

目前，项目的产业化公司北京清纳科技有限公司已在北京纳米产业园注册，计划开展高纯
度碳纳米管材料批量生产及其在超级电容器等能源领域的应用。

（北京市科委）
我科学家造出首台纳米发电机机械能可转电能
据报道，美国佐治亚理工学院教授、中国国家纳米科学中心海外主任王中林等成功地在纳
米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机——纳米发电机。

王教授利用
他先创的氧化锌纳米线将机械能转化为电能，在这个问题上他显示了巨大的创造性。

”
因为具有尺寸微小、功耗小，反映灵敏等宏观器件所不具有的独特优势，纳米器件一直是
纳米学术界最前沿、最活跃的研究领域。

如果真正能让这些微小器件工作起来，那么必须要给
它们输入电能，而只有实现了自带电源的纳米器件才可视为真正的纳米系统。

又因为纳米系统
具有微小而且可植入体内等特性，所以它的供电系统必须是小型化的。

但是目前的研究只是集
中于纳米器件的本身，而没有考虑为这些纳米器件输入电源的问题。

发电是需要能量的，比如，置入生物体的无线传感器所需要的电源一般都是直接或者间接
来源于电池。

而人在走路、呼吸时会产生能量，能否将人体自身产生的能量转化为纳米器件所
需要的电能呢？王中林想到了这个主意，他说：“如果有一种微型的装置能将生物体内的生物
能量转化为电能输送纳米器件，同步实现器件和电源的小型化，是最为最理想的事。

”
王中林开始实施这个想法。

他们利用竖直结构的氧化锌纳米线的独特性质，在原子力显微
镜下研制出将机械能转化为电能的纳米发电机，这是目前世界上最小的发电装置。

王中林解释说，压电效应是一由材料中的力学形变而导致的电荷极化的效应，它是实现力电耦合和传感的
重要物理过程，而氧化锌纳米线有容易弯曲的特性，可以在纳米线内外部分别造成压缩和拉伸；竖直生长的氧化锌是纤锌矿结构，同时具有半导体性能和压电效应。

氧化锌纳米线的这种独特
结构导致了弯曲纳米线的内外表面产生极化电荷，他们用导电原子力显微镜的探针弯曲单个氧
化锌纳米线，输入机械能，再利用氧化锌的半导体性质将其纳米线的压电特性耦合起来，从而
将电能暂时储存在纳米线内，然后再用导电的原子力显微镜探针接通这一电源，向外界输电，
从而完美地实现了纳米尺度的发电功能。

他说：“更重要的是这一纳米发电机竟然能达到
17%～30%的发电效率，为自发电的纳米器件奠定了物理基础。

”
王中林相信纳米发电机无论在生物医学、军事、无线通信和无线传感方面都将有广泛的重
要应用。

他说：“这一发明可以整合纳米器件，实现真正意义上的纳米系统，它可以收集机械能，比如人体运动、肌肉收缩，血液流动等所产生的能量；震动能，比如声波和超声波产生的
能量；流体能量，比如体液流动、血液流动和动脉收缩产生的能量，并将这些能量转化为电能
提供给纳米器件。

这一纳米发电机所产生的电能足够供给纳米器件或系统所需，从而让无纳米
器件或纳米机器人实现能量自供。

”
（科学时报）
青科大与美国联合开发石墨烯基太阳能电池
据报道，青岛科技大学获批一项国际科技合作项目，与美国密苏里州立大学和美国劳伦斯-伯克利国家实验室合作，联合开发石墨烯基太阳能电池，成本比传统的要降低一半多。

该项目国家提供科研经费480万元，负责人为青科大“泰山学者”海外特聘专家董立峰教授。

太阳能作为可再生洁净能源，其开发利用成为国内外的研究热点，而目前太阳能电池的结构已经基本确定，市场上的主流太阳能电池以使用晶体硅为主，光电转化效率较高，但其发电成本远高于煤电成本，目前以晶体硅为材料的太阳能电池，每度电的成本通常需要1元多，成为制约这一可再生能源充分利用的最大障碍。

因此开发低成本、环境友好、资源丰富的下一代太阳能电池是当前发展光伏产业的核心问题。

据青科大该科研团队介绍，他们正在与美国合作人员共同开发基于石墨烯材料的太阳能电池。

该项目的成功开展将大大降低太阳能电池的生产成本，对技术结构优化、产品结构调整，产业层次升级有巨大的推动作用。

晶体硅材料的优点就在于转换效率高，比较稳定，石墨烯相对来说转换效率要低一些。

因此该项目的重点在于保证石墨烯材料电池的稳定性和使用寿命。

该项目这也是2014年青岛市的11项国际合作专项立项项目之一。

“开发低成本、环境友好、资源丰富的下一代太阳能电池是当前发展光伏产业的核心问题。

”董教授说，他们的新技术有广阔的市场前景，可以带来太阳能电池应用的革新。

（人民网）
清华大学成功研制出高性能碳纳米管导线
据报道，近日，在北京市科委纳米科技专项支持下，清华大学成功研制出高性能碳纳米管导线，并开展了脑起搏器电极、碳纳米管导线原型直流电机应用研究。

碳纳米管具有轻质、高强以及导电、导热性能优异等特点，有望取代传统金属导线在航空航天、生物医疗等领域得到应用。

常规碳纳米管制备方法会导致金属纳米管与半导体纳米管的混合，其中半导体属性约占2/3，造成碳纳米管导线电导率比铜导线低2个数量级，严重制约了碳纳米管导线的实际应用。

清华大学韦进全团队采用控制工艺参数方法，将碳纳米管导线金属性比例提高到1/2，实现高品质碳纳米管薄膜和长丝的快速、连生长，制备出电导率与铜导线处于同一量级的高性能碳纳米管导线，且该导线力学强度比铜高3 ～4倍。

该团队还开展了碳纳米管导线脑起搏器电极应用研究，结果表明电极在核磁环境下的发热量降低了90%；同时制备出基于碳纳米管导线的原型直流电机，对于降低航空航天载荷具有重要作用。

（北京市科委）
柔性纳米纤维太阳能电池研制取得阶段性进展
据报道，近日，在北京市科委支持下，北京大学邹德春教授研究团队通过进一步设计新型的器件结构，将纤维太阳能电池的光电转换效率提高至7.2%，制备了长度超过30cm的全柔性纤维电池，单根电池在自然光照下即可驱动螺旋桨工作。

近年来，以染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池为代表的第3代太阳能电池技术得到了很大发展，但由于所需的透明导电电极材料昂贵、电池效率不够高，新兴太阳能电池的实用化进程也在一定程度上受到了制约。

北京大学邹德春教授团队提出并实现了无需透明电极的柔性纤维太阳能电池，通过制备工艺的不断优化，编织了35c m *35c m的电池模块；利用高效的纤
维电极与纤维电池单元，研究团队制备了柔性的双面纤维太阳能电池模块；并结合纤维电池独
特的三维采光特性，开发了新型的半透明聚光模块。

此外，通过课题的实施，研究团队还实现了纤维太阳能电池电极薄膜制备的自动化，并在
器件组装与封装、电极的集成、电池模块的结构设计与制备、大尺寸器件制备的关键技术以及
提高器件效率和稳定性方面开展了扎实的基础研究，基本突破了纤维电池的柔性化，大尺寸化，模块化以及封装技术的难题，为后续的小试应用奠定了基础。

（北京市科委）
纳米真空互联实验站首期建设启动
据报道，纳米真空互联实验站筹建工作领导小组第一次会议在苏州召开，会上签署了《江
苏省人民政府中国科学院合作推进重大科技基础设施纳米真空互联实验站首期建设协议》。

在
苏州工业园区建设纳米真空互联实验站，对推进纳米领域的前沿科学研究，提升纳米技术创新
和产业发展核心竞争力，促进纳米技术与战略性新兴产业融合发展，将起到重要的推动作用。

江苏省与中科院将合作开展纳米真空互联实验站首期建设，共同把实验站建成国际一流的纳米
科技领域专用大型综合研究平台，力争纳入国家重大科技基础设施建设体系。

（新华日报）。