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更多年輕人獲國家自然科學基金資助中青年科研骨干成主力

國家自然科學基金委員會日前在京舉行新聞發(fā)布會，介紹2015年度項目資助進展。國家自然科學基金委主任楊衛(wèi)在發(fā)布會上表示，獲資助項目負責人呈年輕化趨勢，這表明我國處于創(chuàng)新活躍期的中青年科研骨干已成為承擔科學基金各類項目的主力。

國家自然科學基金委副主任高瑞平介紹，截至8月17日，國家自然科學基金共接收依托單位提交的各類項目申請167 887項，經(jīng)專家評審，擇優(yōu)資助各類項目37 606項，安排直接費用約183.45億元，完成今年資助計劃的80.2%。

在分析今年科學基金申請與資助情況特點時，楊衛(wèi)指出：一是項目管理方面信息化程度不斷提高。今年首次實現(xiàn)全部申請書在線填報，方便了申請，從信息技術(shù)上大幅制約了超項等違規(guī)現(xiàn)象。今年通訊評審中使用計算機指派系統(tǒng)的項目已達到70%左右，計算機輔助指派的專家超過55%。二是資助經(jīng)費方面，首次實行直接和間接費用分開，科研經(jīng)費環(huán)境得到優(yōu)化。按照新的資金管理辦法，實行間接成本補償機制，直接費用專用于科研，其中勞務(wù)費取消了上限。三是資助力度方面，今年進一步加強了對人才計劃的支持力度。繼杰出青年基金強度倍增后，優(yōu)秀青年基金資助額從每項100萬元增加到150萬元。四是獲資助項目負責人呈年輕化趨勢。面上項目負責人40歲以下占43.14%，36～45歲年齡段占比為46.36%，均比去年增長3%；重點項目負責人50歲以下占47.09%，比去年上升6.7%；地區(qū)基金負責人40歲以下占54.47%，比2014年高7.6%。五是評審制度更加完善。通過發(fā)布實施《國家自然科學基金項目評審專家行為規(guī)范》等管理辦法，嚴格執(zhí)行回避保密制度，有力保障了評審工作的質(zhì)量和公信力。

From http://www.wokeji.com/kbjh/zxbd_10031/201508/t20150825_1601924.shtml

【編者按】“2015新材料國際發(fā)展趨勢高層論壇”(以下簡稱論壇)于2015年9月18～20日在上海國際會議中心順利召開了。有30余位中國工程院及中國科學院院士、100余位國內(nèi)頂級材料科學家以及知名材料研究機構(gòu)出席了本屆論壇。經(jīng)國內(nèi)部分材料學院及相關(guān)重點實驗室推薦，共有36位青年科學家集聚上海，在論壇首次設(shè)立的“優(yōu)秀青年科學家分論壇”上展示他們在各自材料領(lǐng)域的研究新進展，交流新的學術(shù)思想，創(chuàng)立新的學術(shù)觀點。作為論壇系列活動之一，該分論壇的設(shè)立旨在為國內(nèi)優(yōu)秀青年材料科學家提供一個學科交叉及融合的學術(shù)交流平臺，促進跨學科跨領(lǐng)域?qū)W術(shù)交流與合作。本刊繼續(xù)摘編了部分報告的主旨成果，在論壇召開之際發(fā)布，以供廣大讀者分享。為了擴大論壇成果，本刊特別邀請報告人撰寫了相關(guān)領(lǐng)域綜述文章及研究報告，將集結(jié)刊登，敬請期待！

TiO2納米管陣列及其應用基礎(chǔ)

李洪義　副教授

TiO2因具有化學穩(wěn)定性高、無毒、材料成本低、良好的生物相容性和獨特的半導體性能，廣泛應用于能量轉(zhuǎn)化和存儲、催化劑載體以及生物組織工程等領(lǐng)域。通過陽極氧化法制備的TiO2納米管陣列是一種定向排列的有序結(jié)構(gòu)，可以通過調(diào)整工藝參數(shù)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)控制。該技術(shù)經(jīng)歷了4個發(fā)展階段：①在含有氫氟酸的水溶液中，采用直流陽極氧化技術(shù)，在金屬鈦表面制備TiO2納米管陣列，長度僅數(shù)百納米；②在含有氟化物的水溶液中，采用同樣方法在金屬鈦基體上制備TiO2納米管陣列，將長度延長至數(shù)微米；③在含有F離子的有機溶劑溶液中，如乙二醇，采用同樣方法，長度可達數(shù)百微米；④發(fā)展了新型的脈沖陽極氧化技術(shù)，獲得了具有多層結(jié)構(gòu)的TiO2納米管陣列。

采用陽極氧化法制備的TiO2納米管陣列作為光陽極組裝的染料敏化太陽能電池，主要類型有背光式和向光式兩種。前者是在金屬基體上制備的；后者是在透明基體上制備的。利用納米管的多孔結(jié)構(gòu)固載催化劑，可提高催化劑的穩(wěn)定性；利用納米管的定向排列結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電子遂穿效應，可提高復合電極輸運電子的能力。在TiO2納米管陣列的作用下，鉑族催化劑的電化學活性得到了3倍的提升，更重要的是其機械穩(wěn)定性獲得了60倍的增加。TiO2納米管具有很好的黏附細胞的能力，其多孔結(jié)構(gòu)為細胞的成骨向分化提高了空間便利，其離散結(jié)構(gòu)也為營養(yǎng)供給和體液流通提供通道，極大地提高了鈦基種植體的生物相容性。未來該領(lǐng)域的研究熱點和重點是進一步采用脈沖陽極氧化技術(shù)，設(shè)計并制備新型TiO2納米管陣列，系統(tǒng)研究其在鈣鈦礦太陽能電池、鉑基二元催化材料載體以及種植體表面生物相容性的特性等方向。

(北京工業(yè)大學 先進功能材料教育部重點實驗室)

微波法輔助無機微孔材料的合成和機理研究

宋　宇　副教授

微波輔助下的水熱合成法具有升溫速度快、加熱均勻、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。將微波合成法引入合成孔材料制備中，可大大縮短反應時間，并有助于得到粒度分布窄、形貌特殊的孔材料，這對研究反應條件與產(chǎn)物形貌之間的關(guān)系以及孔材料的晶化機理起到推動作用。微波輻射條件下經(jīng)典分子篩的合成與形貌控制研究：① 成功制備出了不同形貌的AlPO4-5分子篩。當微波輻射溫度為180 ℃、輻射功率為800 W、反應30 min時，合成的AlPO4-5分子篩純度最高、粒徑均勻性最好。實驗結(jié)果表明，當HF濃度很小時，產(chǎn)物晶體以中心點向四周生長形成球狀聚晶，晶體生長受到抑制，如果晶體尺寸較小，形貌為小球狀。隨著體系中乙二醇含量的減小，晶體不斷長大，其中尖端生長較快；繼續(xù)減小乙二醇含量，晶體長徑比增加。②以乙二醇作為助溶劑成功合成出一種具有ANA構(gòu)型的硼磷酸鋅分子篩(NH4)16[Zn16B8P24O96]，并系統(tǒng)地研究了反應因素對產(chǎn)物的影響。微波輻射條件下類分子篩化合物的合成與形貌控制研究：實驗發(fā)現(xiàn)，在其他條件相同的情況下,180 ℃以上能獲得結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的二維磷酸鋅化合物，而低于180 ℃則得到一維磷酸鋅；當反應溫度均為180 ℃時，反應15 min即可得到一維磷酸鋅，反應90 min時可獲得純相的二維磷酸鋅化合物；而作為溶劑的水的用量也是重要的影響因素之一?，F(xiàn)階段實驗發(fā)現(xiàn)，改變單一的反應條件可以得到不同結(jié)構(gòu)的磷酸鋅化合物。

(大連工業(yè)大學 材料科學與工程學院)

新型離子液體基功能電解質(zhì)材料研究

陳人杰　教授

電解質(zhì)在很大程度上影響著鋰電池的安全性、溫度適應性、充放電性能和循環(huán)壽命。離子液體基功能電解質(zhì)體系因其良好的電化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和難燃性受到研究者們的青睞。陳人杰教授團隊開發(fā)了面向鋰離子電池和鋰硫電池應用的基于離子液體、硼基鋰鹽和溶劑的功能電解質(zhì)材料。合成了二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)-N-甲基-N-甲氧基乙基吡咯烷雙(三氟磺酰亞胺)(Pyr1，2o1TFSI) /亞硫酸酯電解質(zhì)。測試結(jié)果表明，該電解質(zhì)體系具有良好的離子傳導性、電極相容性、寬工作溫度范圍和高安全性，其中LiODFB-Pyr1，2o1TFSI/DMS電解質(zhì)體系的電導率和鋰離子遷移數(shù)分別為8.163×10-3S·cm-1，0.28。首次將離子液體基電解質(zhì)體系的應用溫度范圍拓展到-40 ℃，使電池在-40 ℃～60 ℃的工作溫度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出理想的電化學性能。以Li[(NSO2CF3)2] (LiTFSI)作為鋰鹽，將三(乙二醇)二甲醚(TEGDME)作為共溶劑，按照不同比例加入到含有醚基官能團的離子液體N-甲基-N-甲氧基乙基吡咯烷雙(三氟磺酰亞胺)(Pyr1，2o1TFSI)中，制備了一系列Li/S電池電解質(zhì)體系。其中含LiTFSI-(70%，w/%)Pyr1,2o1TFSI/ (30%，w/%)TEGDME電解質(zhì)的Li/S電池表現(xiàn)出優(yōu)秀的循環(huán)性能和倍率性能，在0.1 C充放電倍率下，首周循環(huán)周期放電比容量1 212.8 mAh·g-1，循環(huán)100周后仍然維持在693.5 mAh·g-1。在1 C放電倍率下，放電比容量約為820 mAh·g-1，庫倫效率達到99%以上。同時，該電解質(zhì)還具有良好的熱穩(wěn)定性和安全性，電池在80 ℃仍然可以正常工作，放電容量達1 005.3 mAh·g-1。

(北京理工大學 材料學院)

先進超超臨界電站用新型鎳鐵基高溫合金

鐘志宏　教授

目前世界范圍內(nèi)超臨界火力發(fā)電機組的蒸汽參數(shù)是蒸汽溫度600 ℃，蒸汽壓力30 MPa。歐盟、美國、日本和中國先后把下一代先進超超臨界電站的蒸汽溫度/壓力參數(shù)提高到了700 ℃/35MPa或760 ℃/35MPa，熱效率從45%提高到50%以上。過熱器和再熱器是火電機組鍋爐中工作環(huán)境最惡劣的部件。在700 ℃等級超超臨界條件下，材料需要滿足700 ℃/100 kh的持久強度不低于100 MPa，以及煙氣側(cè)經(jīng)高溫、高速煤灰沖刷腐蝕運行200 kh的金屬腐蝕損失小于2 mm的條件。此時傳統(tǒng)的鐵素體和奧氏體耐熱鋼已經(jīng)無法滿足使用要求，因此超超臨界機組鍋爐管材的選擇、研發(fā)和制造成為了實現(xiàn)先進超超臨界火力發(fā)電機組的核心。鎳基高溫合金Incone1 740及其改型合金Inconel 740H、Incone1 617及其改型合金(CCA617)、Nimonic 263、Haynes230以及鎳鐵基高溫合金GH2984被認為是比較有前途且研究深入的材料。在綜合考慮材料性能和成本的基礎(chǔ)上，利用熱力學相圖計算軟件Thermo-Calc和合金成分試錯調(diào)整實驗，開發(fā)出了一種700 ℃等級先進超超臨界電站鍋爐管材用鎳鐵基高溫合金。結(jié)果表明：新型鎳鐵基合金在100 MPa/100 kh下的耐熱溫度約為730 ℃，持久性能與鎳基合金CCA617合金和Nimonic 263相當；高溫拉伸延伸率大于20%，斷口表現(xiàn)為塑性斷裂；在長達10 kh的高溫熱暴露實驗中，除了強化相γ′的粗化外，合金表現(xiàn)出了良好的組織熱穩(wěn)定性；該合金在大氣中的抗氧化性比GH2984合金好；冷加工硬化能力與Incone1 617合金相當；由于合金含有30%的鐵，其成本可與GH2984合金相比。綜上，一種面向先進超超臨界電站鍋爐管材用高蠕變強度、低成本、抗氧化、組織穩(wěn)定性良好、加工性能優(yōu)異的新型鎳鐵基高溫合金被成功研制。

(合肥工業(yè)大學 材料科學與工程學院)

納米疊層結(jié)構(gòu)的石墨烯增強鋁基復合材料制備

郭　強　研究員

由于具備高強、高模、高導熱等優(yōu)異的性能，石墨烯被認為是先進復合材料中理想的增強體。然而，由于缺乏有效的制備手段，對于石墨烯增強金屬基復合材料的研究十分有限，且石墨烯的增強效果遠未達到預期的水平。針對此關(guān)鍵問題，郭強教授課題組基于仿生復合的學術(shù)思想，采用改進的粉末冶金工藝，在石墨烯-純鋁模型體系中制備具有納米疊層結(jié)構(gòu)的石墨烯增強鋁基復合材料。通過對多尺度、多層次復合結(jié)構(gòu)中復合構(gòu)型、特征尺度、界面結(jié)構(gòu)與界面結(jié)合強度的優(yōu)化設(shè)計和調(diào)控，充分發(fā)揮石墨烯作為增強體的強化效用。研究發(fā)現(xiàn)，相比晶粒尺寸與形態(tài)相同的純鋁基體材料，仿生疊層石墨烯增強鋁基復合材料的強度提高約50%，但均勻延伸率只有些許下降。同時，利用先進的微納米加工技術(shù)與微納米尺度下的力學性能測試手段，評估了復合界面的結(jié)合強度。該工作有助于建立仿生層狀結(jié)構(gòu)中的“構(gòu)-效”關(guān)系，闡明其強韌化機制，為發(fā)展強度-塑/韌性匹配良好的石墨烯增強金屬基復合材料提供實驗依據(jù)與理論支持。

(上海交通大學 金屬基復合材料國家重點實驗室)

智能分子印跡聚合物和反應器的設(shè)計及可控可調(diào)催化作用

李松軍　教授

實現(xiàn)催化作用過程可控制、高選擇性及特異性的新概念催化劑一直是科研工作者努力的目標。智能材料及分子印跡催化劑技術(shù)的發(fā)展，為這一目標的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。受藥物控制釋放過程的啟發(fā)，科學家們發(fā)現(xiàn)，將聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAm)引入分子印跡催化劑的設(shè)計，可發(fā)展出具有智能響應能力的新概念催化劑。究其原因在于：低溫條件下，PNIPAm的親水性使特定底物獲得了通往印跡聚合物催化劑的通道，催化作用被“打開”；反之，當高于臨界溫度時，印跡聚合物的親水-疏水平衡被“打破”。水成為聚合物的不良溶劑，迅速從內(nèi)部排出，導致底物通道的“堵塞”，從而使催化作用獲得了“關(guān)閉”。以這種獨特的方式，智能分子印跡聚合物催化劑通過臨界溫度條件下智能材料的熱敏相變，使催化作用獲得立即的“躍遷”或“凍結(jié)”，跳過或停留在預設(shè)位置，從而實現(xiàn)對催化過程的控制及調(diào)節(jié)。然而，在實際應用中，多數(shù)聚合物不像PNIPAm，沒有熱敏相變行為及相變點，無法滿足可控制、可調(diào)節(jié)催化作用的要求。10余年來，李松軍教授課題組系統(tǒng)研究了自控制機理及換向開關(guān)的形成機制，創(chuàng)新性地將仿生設(shè)計方法融入分子印跡催化劑設(shè)計與合成，發(fā)展出系列功能和形態(tài)各異的新概念、新原理智能分子印跡聚合物催化劑，研究聚焦于超分子自組裝機制、自愈合原理、智能響應凝膠等新原理、新技術(shù)分子印跡聚合物催化劑，從根本上解決了可控制、可調(diào)制催化作用過程的核心問題，相關(guān)成果發(fā)表在國際多個知名期刊上。

(江蘇大學 材料科學與工程學院)

新型二次電池：氯離子電池

趙相玉　副研究員

二次電池在啟動電源、便攜式電子產(chǎn)品、電動工具以及新能源汽車等領(lǐng)域有重要應用，并將為我國風能、太陽能等可再生、間歇性能源的高效利用和存儲提供強有力的支持。目前，二次電池的研究主要集中在基于Li+，Na+或Mg2+等陽離子傳輸?shù)碾娀瘜W體系。趙相玉副研究員課題組提出了一種基于氯陰離子傳輸?shù)男滦投坞姵亍入x子電池。其正極材料為過渡族或部分主族的金屬氯化物或金屬氯氧化物；負極為堿金屬、堿土金屬或稀土金屬；電解液為可傳輸氯離子的復合離子液體。其電極體系的理論能量密度高于當前鋰離子電池體系，可達2 500 Wh/l；且該體系可不用Li，而采用具有豐富儲量的Mg，Ca或稀土等元素作為負極材料。研究表明，抑制金屬氯化物正極的脫溶和開發(fā)新型高穩(wěn)定性正極材料是實現(xiàn)高穩(wěn)定性氯離子電池的關(guān)鍵點之一。課題組先期研究了BiOCl/Li和FeOCl/Li電極體系，證明了金屬氯氧化物正極的可行性。采用納米碳復合材料改性，提高了正極材料的電化學性能，并結(jié)合理論計算，闡明了FeOCl正極的電化學反應機理。通過VOCl/Mg-MgCl2電極體系構(gòu)建，實現(xiàn)了Mg作為氯離子電池負極材料以及多電子金屬氯氧化物作為正極材料的可行性。

(南京工業(yè)大學 材料科學與工程學院)

基于熱力學和動力學計算的鎂基多元儲氫合金設(shè)計及其氫化反應的物理化學

李　謙　教授

在實驗測定Nd-Mg-Ni體系400 ℃和500 ℃等溫截面的基礎(chǔ)上，建立并優(yōu)化了該體系的熱力學相圖。在富Mg-Ni側(cè)存在一系列金屬間化合物：Nd4Mg80Ni8，Nd16Mg92Ni12，NdMg5Ni，NdMg2Ni，Nd2MgNi2，NdMgNi4和NdMg2Ni9，其中Nd4Mg80Ni8和Nd16Mg92Ni12為新型金屬間化合物。由于Nd4Mg80Ni8在Nd-Mg-Ni體系中具有最高的Mg含量和最均質(zhì)的成分分布，因而有望成為最理想的儲氫合金。通過HR-TEM觀察Nd4Mg80Ni8氫化前后的組織形貌和物相，分析氫致Nd4Mg80Ni8分解的組織演變機理。結(jié)果表明，當合金與氫反應時，因為NdH2的生成焓遠遠大于MgH2和Mg2NiH4的生成焓，所以Nd原子首先從Nd4Mg80Ni8分離出來生成NdH2。在NdH2納米顆粒(4～20 nm)原位生成后，Nd4Mg80Ni8的結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定。根據(jù)平衡相圖的結(jié)果，剩余的成分將向Mg+Mg2Ni兩相區(qū)偏移。Mg和Ni原子在這樣高度無序的結(jié)構(gòu)中擴散快，形成了較大顆粒的Mg和Mg2Ni，尺寸為58～250 nm。高密度的NdH2納米顆粒，大量的Mg和Mg2Ni之間的界面和眾多的晶界提供了氫原子的快速擴散通道和氫化物的形核位置，提高Nd4Mg80Ni8的吸放氫性能。通過實驗測定活化后的Nd4Mg80Ni8的熱力學和動力學性能，結(jié)果顯示NdH2的引入并沒有明顯改變Mg和Mg2Ni的生成焓和生成熵值。但是NdH2-Mg-Mg2Ni納米復合物的吸放氫動力學性能卻顯著提高。在250 ℃以上5.8 min內(nèi)可以吸氫大于4.4 %(質(zhì)量分數(shù))，在350 ℃、1 h時可以吸氫4.82%(質(zhì)量分數(shù))，占理論吸氫量的93%。當樣品加熱至291 ℃以上時，可以在8.3 min內(nèi)放出所有的氫。將Nd4Mg80Ni8樣品的吸氫動力學結(jié)果與文獻報道的Nd-Mg-Ni合金的吸氫動力學結(jié)果進行對比，其具有更大的吸氫容量、更快的吸氫速率。

(上海大學省部共建高品質(zhì)特殊鋼冶金與制備國家重點實驗室)

Designing High Energy Si Anodes for Lithium Ion Batteries

伍　暉　副教授

High energy lithium ion batteries are in demand for consumer electronics， electric drive vehicles and grid-scale stationary energy storage. Si is of great interest since it has 10 times higher specific capacity than traditional carbon anodes. However, the poor cyclability due to the large volume change of Si upon insertion and extraction of lithium has been an impediment to its deployment. We will outlines three fundamental materials challenges associated with large volume change，and then shows how nanostructured materials design can successfully address these challenges. There have been three generations of nanostructure design, encompassing solid nanostructures such as nanowires，hollow nanostructures, and clamped hollow structures. The nanoscale design principles developed for Si can also be extended to other battery materials that undergo large volume changes.

(清華大學 材料科學與工程系)

金屬氮化物納米儲能材料及其柔性超級電容器

霍開富　教授

超級電容器因具有功率密度高、循環(huán)壽命長和安全性高等優(yōu)點，在儲能領(lǐng)域有巨大的應用前景。我國已將“超級電容器關(guān)鍵材料的研究和制備技術(shù)”列入到《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》。如何在保持高功率密度下，設(shè)計和制備具有高能量密度的柔性電極材料和電極結(jié)構(gòu)是制備高性能柔性超級電容器的關(guān)鍵。過渡金屬氮化物或氮氧化物(MxN，M=Ti，V，Mo，Nb，W)是一類具有開發(fā)潛力的優(yōu)異電化學儲能材料。相比碳電極材料，過渡金屬氮化物具有更高的比電容、且振實密度大(通常是碳材料的3～8倍)；相比過渡金屬氧化物電極材料，過渡金屬氮化物表現(xiàn)出更為優(yōu)異的倍率性能和快速充放電性能?；糸_富教授課題組利用制備的多種典型過渡金屬氮化物納米線高長徑比的特征，通過簡單的真空抽濾方法，制備了自支撐的氮化物納米線基薄膜電極。三維交織的納米線結(jié)構(gòu)提供了紙式薄膜電極良好的機械柔韌性，其大的比表面積和一維的電子傳輸通道，有效減少電子和電解液離子的傳輸距離，提高了電極材料的電容特性。

(華中科技大學 武漢光電國家重點實驗室(籌))

碳/碳復合材料抗氧化涂層研究

付前剛　教授

碳/碳(C/C)復合材料是世界各國空天戰(zhàn)略急需的空天飛行器熱防護系統(tǒng)和高性能航空發(fā)動機熱端部件的重要候選材料。傳統(tǒng)的抗氧化陶瓷涂層因自身脆性，以及與C/C復合材料界面不相容等問題，限制了其高溫應用。付前剛教授課題組發(fā)明了多步包埋固滲制備硅化物多相鑲嵌涂層，由此形成的多相界面可誘導涂層中的裂紋轉(zhuǎn)向，對裂紋尖端的熱應力起到有效的釋放和再分配作用，成功解決了硅化物與C/C復合材料熱膨脹系數(shù)不匹配問題。研制的硅化物多相鑲嵌復合涂層在靜態(tài)空氣中1 500 ℃可有效防氧化1 480 h，1 600 ℃可有效防氧化900 h，在國內(nèi)外均未見到如此高溫長時間抗氧化的報道。提出了納米線增韌陶瓷涂層新思路，發(fā)明了在C/C復合材料表面原位生長SiC納米線和納米帶的方法，揭示了納米線的生長機理，首次采用包埋固滲和高溫熱處理兩步法在SiC陶瓷表面成功制備出SiC納米帶，實現(xiàn)了納米線/納米帶在C/C復合材料內(nèi)、外涂層中的同步增韌。該技術(shù)應用于高溫沖刷環(huán)境，可將涂層有效防護時間延長2倍以上。研制的納米線增韌陶瓷涂層在1 600 ℃燃氣風洞沖刷環(huán)境中對C/C復合材料噴管實驗件的防護能力由研制初期不足50 h提升至超過300 h。研究成果推進了C/C復合材料在高溫燃氣沖刷環(huán)境中的應用，并為C/C復合材料成功應用于高溫熱結(jié)構(gòu)部件奠定了重要基礎(chǔ)。提出了在C/C復合材料表層構(gòu)造一定深度及范圍的孔隙層結(jié)構(gòu)，進而制備涂層后在其與基體界面處形成機械鑲嵌互鎖結(jié)構(gòu)，該方法使Si-Mo-Cr涂層試樣的彎曲強度較原始涂層試樣提高了71.7%；1 500 ℃靜態(tài)空氣中氧化相同時間后失重百分率降低了77.4%，為改善陶瓷涂層與C/C復合材料界面相容性提供了新途徑。

(西北工業(yè)大學 材料學院)

新型富勒烯材料

楊上峰　教授

富勒烯(Fullerene)是繼石墨、金剛石之后碳的第三種同素異形體，是由五元環(huán)和六元環(huán)組成的球狀分子，最早的代表物C60于1985 年9月由Kroto，Curl，Smalley及合作者發(fā)現(xiàn)。由于富勒烯對于包括化學、物理、材料等領(lǐng)域的深遠影響，富勒烯的發(fā)現(xiàn)者榮獲了1996 年諾貝爾化學獎。富勒烯材料具有獨特的三維拓撲結(jié)構(gòu)以及物理、化學性質(zhì)，經(jīng)過30年的發(fā)展，已在光、電、磁等方面展示了廣闊的應用前景。富勒烯結(jié)構(gòu)上最為特殊的性質(zhì)是其內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，這一特性使得其內(nèi)部空腔內(nèi)可以內(nèi)嵌某些外來物種(如原子，分子)，通過富勒烯的籠內(nèi)修飾而形成的特殊富勒烯被稱為內(nèi)嵌富勒烯。另一方面，富勒烯可以作為有機化學反應中的“模塊”，通過籠外修飾手段構(gòu)筑大量具有新穎結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的富勒烯衍生物。楊上峰教授研究團隊最近發(fā)現(xiàn)了兩類新型的內(nèi)嵌原子簇富勒烯：① 第一個內(nèi)嵌硫化物原子簇富勒烯M2S@C82(M=Sc，Y，Dy，Lu) ；②第一個內(nèi)嵌單金屬氰化物原子簇富勒烯YCN@Cs(6)-C82。通過籠外修飾成功地反應合成了含13元環(huán)的開孔內(nèi)嵌富勒烯以及加成了有機疊氮的內(nèi)嵌富勒烯衍生物，通過分子手術(shù)從大碳籠富勒烯C100出發(fā)合成了含有3個七元環(huán)和稠連的3個五元環(huán)的非常規(guī)富勒烯衍生物C96Cl20。

(中國科學技術(shù)大學 材料科學與工程系)

非均勻微觀組織對AA2099鋁鋰合金局部腐蝕行為的影響

麻彥龍　教授

據(jù)統(tǒng)計，鋁合金中每增加1%(質(zhì)量分數(shù))的Li，其密度降低3%，彈性模量提高6%；用鋁鋰合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁合金可將構(gòu)件的重量減輕10%～15%，剛度提高15%～20%；在民用飛機上采用先進鋁鋰合金可節(jié)省燃料5.4%，降低飛行成本2.2%。但由于鋰元素極高的化學活性，鋁鋰合金容易發(fā)生局部腐蝕。麻彥龍教授團隊針對已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化應用的第三代新型鋁鋰合金AA2099為研究對象，通過浸泡、動電位極化等化學/電化學方法，結(jié)合TEM、SEM、納米掃描斷層分析(Nanotomography)等技術(shù)和手段，研究了該合金中非均勻微觀組織在其局部腐蝕形成和發(fā)展過程中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，在NaCl溶液中，AA2099-T8合金上出現(xiàn)了淺表面局部腐蝕和嚴重局部腐蝕兩類腐蝕形式，后者的典型特征為局部區(qū)域內(nèi)晶界和晶粒的擇優(yōu)腐蝕；合金淺表面的局部腐蝕主要由Al-Fe-Mn-Cu-(Li)第二相顆粒引起；而嚴重局部腐蝕則與熱機械加工過程中的局部塑性變形及T1(Al2CuLi)相的非均勻析出有關(guān)。

(重慶理工大學 材料科學與工程學院)

組織工程骨膜的構(gòu)建及其對骨組織修復的意義

施雪濤　教授

骨膜是包覆于人體內(nèi)除關(guān)節(jié)以外骨表面的一層結(jié)締組織。骨膜有兩部分構(gòu)成，其中位于內(nèi)層的形成層有大量排列整齊的干細胞，這些干細胞有很強的造骨功能?，F(xiàn)有的研究對骨膜本身結(jié)構(gòu)與生理條件引起骨生長的機理了解的并不深入。施雪濤教授課題組通過Spin-Coating 與微流體技術(shù)，研發(fā)了一維納米結(jié)構(gòu)的仿生骨膜支架，并將支架修飾在無機或高分子/無機混合多孔支架表面。結(jié)果證實，覆蓋仿生骨膜的多孔支架能夠有效地促進干細胞的成骨分化，以及誘導細胞分泌成骨相關(guān)的蛋白和細胞外基質(zhì)。利用仿生骨膜構(gòu)建了一個內(nèi)皮細胞-干細胞共體外共培養(yǎng)模型，并將此模型修飾在負載成骨細胞的膠原與無機納米顆粒復合的三維多孔支架上，結(jié)果顯示，與干細胞負載的骨膜相比，共培養(yǎng)模型有效促進血管侵入，從而提高骨修復效率。同時利用細胞自組裝技術(shù)，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)仿生高分子彈性組織工程骨膜支架。通過利用生物信號刺激，調(diào)控細胞的空間排列和支架的拉伸性能，揭示骨膜誘導骨生長的原理。通過研究仿生骨膜修飾的多孔骨修復支架的細胞生物學性能，揭示了位于仿生骨膜上的骨膜干細胞，以及位于多孔支架上的成骨細胞和內(nèi)皮細胞的相互作用與協(xié)同關(guān)系。通過構(gòu)建骨膜-血管-骨仿生組織模型，深入探索骨組織結(jié)構(gòu)的完整性對骨組織修復與重建積極的推進作用。研發(fā)了可降解的組織工程仿生骨膜。通過證實骨膜與骨組織的相互依存關(guān)系，為設(shè)計組織工程骨膜修飾的骨修復材料提供了理論依據(jù)。

(華南理工大學 材料科學與工程學院)