俄羅斯科學家用新合成法造出特種納米材料

據(jù)報道，俄羅斯國家研究型工藝技術大學NUST MISIS（莫斯科國立科技大學）的科學家利用“溶液燃燒”中的自蔓延高溫合成法（SHS），研制出有特殊性能的納米材料。這些材料可廣泛應用于燃料、太陽能電池、新一代電容和蓄能裝置及新型催化劑中。

亞歷山大·穆卡思揚教授領導的團隊將硝酸鎳和甘氨酸混合物放到高孔隙環(huán)境中讓其反應，獲得了不會衰減也不會受到污染的催化劑。新催化劑比一般催化劑可多用數(shù)十次，這一方法現(xiàn)已取得專利權。這種催化劑用于汽車中可減少有害物質(zhì)的排放。

近10年來，納米技術蓬勃發(fā)展，納米材料因性能獨特，有望在電子、醫(yī)藥、建筑、軍事、農(nóng)業(yè)等領域“大顯身手”，但要想研制出特定納米尺寸（比如磁性要求小于10納米）的材料，需要專門的復雜設備且能耗很高。

有鑒于此，科學家們正在積極研究合成納米材料的新方法——在溶液中或“溶液燃燒”中的自蔓延高溫合成法，也就是含有氧化劑（硝酸鹽）和還原劑（溶解于水的有機胺、酸和氨基酸）的成分相互作用維持放熱反應（燃燒）。在溶液中，化學反應強烈地擴展直至消失，形成最終的納米產(chǎn)品。

材料的燃燒與合成過程一直是科學家們關注的對象。1967年，蘇聯(lián)科學家亞歷山大·梅爾扎諾夫領導的團隊發(fā)現(xiàn)了無需氧氣和氧化物的燃燒過程——自蔓延高溫合成法。20世紀90年代，印度喀希納什·帕蒂爾教授領導的團隊發(fā)現(xiàn)了這一方法的“變種”——溶液中的自蔓延高溫合成法，他們用硝酸鹽做基礎，并在其中添加了有機可燃物甘氨酸、蔗糖、檸檬酸或尿素，得到了納米材料。（科技日報）

捷克研制出新型納米電池

據(jù)報道，捷克研究人員利用納米技術研制出一種新型電池，具有體積更小、效能更高、安全性更高等特點，將主要用于汽車行業(yè)及太陽能發(fā)電儲存。

納米技術將增大電池電極的表面積，使它們像海綿一樣，在充電過程中吸收更多的能量，最終增強電池的能量存儲能力。（人民日報）

韓國“核磁共振納米燈”可“點亮”癌細胞！

據(jù)報道，韓國基礎科學研究院納米醫(yī)學研究團的科研團隊日前發(fā)明了一種全新的納米磁共振成像（MRI）造影劑技術，能夠大幅度提升醫(yī)學圖像的可識別度。動物實驗表明，使用該造影劑，實驗鼠異常組織的亮度達到了周圍健康組織亮度的10倍。

新的造影劑技術具有選擇性，形成的核磁共振圖像對癌癥等特定代謝的標志物敏感。研究人員將該造影劑命名為“核磁共振納米燈”。納米造影劑基于磁諧振技術，主要由2種磁性材料組成，包括“開關材料”（磁性納米顆粒）和“顯影材料”（順磁性MRI造影劑），2種材料之間的距離不同，核磁共振圖像的亮度也不同。2種材料之間的臨界距離大于7nm時，開關材料對顯影材料的影響消失，順磁性造影劑在MRI圖像上充分顯影，此時相當于開關的“開”；當二者距離小于7nm時，順磁性顯影材料在MRI圖像上的狀態(tài)則是“關”。

使用納米造影劑技術，MRI檢查能夠顯示腫瘤的存在和具體分布，還可以通過圖像揭示癌組織中MMP-2酶的濃度，獲得癌變分期等進一步信息。

研究人員相信，該技術作為一種全新的生物傳感器，還將解決更多的生物和醫(yī)學課題。現(xiàn)該團隊正在開發(fā)更安全、更智能的多任務造影劑，以同時記錄和解釋多個生物學靶標。（科技日報）

歐盟軟物質(zhì)納米技術研究動向

為確保資源的有效利用和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)，歐盟軟物質(zhì)納米技術在各行各業(yè)的商業(yè)化應用正在快速發(fā)展，其研發(fā)目前處于世界領先水平。歐盟第七研發(fā)框架計劃提供780萬歐元，總研發(fā)投入970萬歐元，由德國、英國、西班牙、比利時、荷蘭、瑞典、芬蘭、希臘、波蘭和瑞士10個國家的科研機構聯(lián)合工業(yè)界組成ESMI研發(fā)團隊，從2011年起，實施軟物質(zhì)納米科學與納米技術科研聯(lián)盟，已逐步形成歐盟層面這一重點優(yōu)先領域研發(fā)創(chuàng)新及商業(yè)化應用推廣的主要力量。

目前，ESMI研發(fā)團隊已建立起世界級的軟物質(zhì)納米合成技術、模擬超算能力和試驗科研基礎設施，組成由跨成員國跨學科的3大科研平臺。納米合成技術平臺主要分析研究無機或有機納米粒子結合聚合物的軟物質(zhì)納米合成材料；模擬超算平臺集中于理論模型超算能力建設和相關功能算法開發(fā)；試驗科研平臺集成相關的光譜學、顯微學、散射技術、流變性和微納米成像技術及方法工具。

目前的研發(fā)創(chuàng)新活動主要聚焦于3大方向：一是容有機聚合物的納米粒子表面改性；二是新興生物多肽納米合成聚合物材料開發(fā)；三是特定功能合成聚合物結構如環(huán)聚合物和支化聚合物材料開發(fā)。取得的技術突破主要包括：優(yōu)化軟物質(zhì)電子傳輸顯微技術、降低光束衰變提高分辨率技術、結合先進原子力顯微的納米電解質(zhì)光譜技術、先進的界面流變檢測技術和共焦顯微數(shù)據(jù)實時跟蹤分析技術等。部分新開發(fā)的軟物質(zhì)納米智能材料已商業(yè)化推向市場。（科技部）

中美學者成功解決納米光纖傳輸光信號技術難題

據(jù)報道，中國科學技術大學學者近期與美國馬里蘭大學醫(yī)學院、西南科技大學理學院學者合作，提出了一種新型光學模式——存在于多層介質(zhì)薄膜與納米光纖復合結構中的一維布洛赫表面波，并利用該模式成功解決了極細聚合物納米光纖在常規(guī)襯底上無法傳輸光信號的技術難題。該成果日前發(fā)表在國際學術刊物《自然·通訊》上。

眾所周知，微米尺度光纖的巨大成就造就了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高度發(fā)達和世界的迅速“變小”。因此，微光纖基礎理論獲得了2009年諾貝爾物理學獎。如今，納米尺度的光纖成為國際前沿研究熱點。聚合物納米光纖由于具有良好的機械性能，尤其是其彈性和柔韌性很好，而且可以通過化學設計改變其材料的特性，是構筑超緊湊光子學器件和微型化集成光子回路的首選之一。

但是其材質(zhì)柔性、長徑比巨大，必須放在襯底上，如常用的玻璃或硅片，才能真正實用化，發(fā)展新型納米光波導傳感器件等，而當納米光纖半徑很小，例如小于125nm時，放置玻璃上的納米光纖將無法傳輸光信號。

為了解決這個問題，該課題組利用結構參數(shù)精心設計多層介質(zhì)薄膜來支撐聚合物納米光纖，借助多層薄膜的光子帶隙來阻止納米光纖中光信號的泄漏。實驗結果表明，在該多層介質(zhì)薄膜上，極細納米光纖完全可以傳輸光信號。

據(jù)了解，該研究得到了審稿人的高度評價，指出這項工作很重要，因為它適用于各種聚合物納米光纖，而這些光纖具有很好的生物兼容性、可摻雜各種熒光基團，由此可以產(chǎn)生各種新型的納米光子學器件。（新華社）

清華化工系魏飛團隊發(fā)表超長碳納米管封面文章

近日，清華大學化工系魏飛教授團隊在美國化學會旗下的《化學研究評述》期刊上發(fā)表綜述論文《結構完美性能優(yōu)異的超長碳納米管的可控制備》，并被選為當期封面文章。

碳納米管是由碳原子組成的管狀結構納米材料，具有優(yōu)美的一維結構和優(yōu)異的力學、電學、熱學及光學性能，在微納電子、透明顯示、功能材料、能量存儲、航空航天等領域具有廣闊的應用前景。從1991年被發(fā)現(xiàn)以來，碳納米管被廣泛關注和研究，并實現(xiàn)了千噸級大批量制備。然而，由于制備工藝的限制，實際制備的碳納米管通常存在大量結構缺陷，導致其實際性能遠低于理論值。

此外，實際制備的碳納米管長度往往為毫米級，難以體現(xiàn)其優(yōu)異力學性能，也難以在超強纖維、防彈衣、航空航天等高端領域得到應用。因此，可控制備宏觀長度、結構完美的超長碳納米管具有重要的學術意義和應用價值。

在過去十年間，魏飛教授團隊在超長碳納米管生長機理、結構可控制備、性能表征和應用探索方面開展了大量研究，并取得了一系列重要突破。團隊曾制備出單根長度達半米以上的碳納米管，并具有完美結構和優(yōu)異性能，創(chuàng)造了世界紀錄。此外，團隊首次發(fā)現(xiàn)了宏觀尺度的超潤滑現(xiàn)象，并實現(xiàn)了單根碳納米管宏觀尺度下的光學可視化及可控操縱。（清華新聞網(wǎng)）

晶粒尺寸調(diào)控石墨烯研究取得新成果

據(jù)報道，日前，中科院金屬研究所沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室先進炭材料研究部石墨烯研究組的最新研究成果問世，相關論文于2月16日在《自然—通訊》在線發(fā)表。

晶界是在化學氣相沉積（CVD）方法制備的大面積石墨烯薄膜中普遍存在的缺陷。深入理解晶界對石墨烯的電學和熱學性質(zhì)的影響對發(fā)展基于石墨烯的電子、光電和熱電器件具有重要意義。

“盡管目前對于單個晶界對石墨烯性質(zhì)影響的研究較多，但宏觀尺度上晶粒尺寸對石墨烯電學和熱學性質(zhì)的影響尚不清楚。其主要原因是基于傳統(tǒng)的析出（鎳基體）或表面吸附生長（銅基體）機制的CVD生長方法無法在大范圍內(nèi)調(diào)控石墨烯的晶粒尺寸，制備晶粒尺寸小于電子和聲子平均自由程（約1μm）的小晶粒石墨烯尤為困難?！闭撐牡谝蛔髡?、金屬所博士生馬騰介紹。

石墨烯研究組采用溶碳量適中的金屬鉑片作為生長基體，發(fā)展出一種基于“析出—表面吸附生長”原理的CVD方法，僅通過改變析出溫度便實現(xiàn)了對石墨烯形核密度的控制，制備出晶粒尺寸在約200nm到約1μm范圍內(nèi)均一可調(diào)且晶界完美拼合的高質(zhì)量單層多晶石墨烯薄膜。

馬騰指出，根據(jù)該影響規(guī)律研究組推算，當石墨烯的晶粒尺寸從1mm減小到5nm時，其熱導率的衰減幅度可達300倍，而電導率的衰減僅為10倍左右，并且熱導率和電導率隨晶粒尺寸變化的變化率高于典型的半導體熱電材料。上述結果可為通過晶粒尺寸工程調(diào)控石墨烯的電學和熱學性質(zhì)，實現(xiàn)其在電子、光電和熱電領域的應用提供有益的指導。（中國科學報）

單層多晶石墨烯薄膜制備成功

據(jù)報道，近日，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室先進炭材料研究部石墨烯研究組采用溶碳量適中的金屬鉑片作為生長基體，發(fā)展出一種基于“析出-表面吸附生長”原理的CVD方法，僅通過改變析出溫度便實現(xiàn)了對石墨烯形核密度的控制，制備出晶粒尺寸在約200nm到～1μm范圍內(nèi)均一可調(diào)、且晶界完美拼合的高質(zhì)量單層多晶石墨烯薄膜。在此基礎上，獲得了晶粒尺寸對多晶石墨烯的電導率和熱導率的影響規(guī)律及晶界電阻率和晶界熱導，發(fā)現(xiàn)減小晶粒尺寸可導致熱導率的顯著降低但對電導率的影響較小。根據(jù)該影響規(guī)律推算，當石墨烯的晶粒尺寸從1mm減小到5nm時，其熱導率的衰減幅度可達300倍，而電導率的衰減僅為10倍左右，并且熱導率和電導率隨晶粒尺寸變化的變化率高于典型的半導體熱電材料。

晶界是化學氣相沉積（CVD）方法制備的大面積石墨烯薄膜中普遍存在的缺陷。深入理解晶界對石墨烯的電學和熱學性質(zhì)的影響對發(fā)展基于石墨烯的電子、光電和熱電器件具有重要意義。盡管目前對于單個晶界對石墨烯性質(zhì)影響的研究較多，但宏觀尺度上晶粒尺寸對石墨烯電學和熱學性質(zhì)的影響尚不清楚。其主要原因是基于傳統(tǒng)的析出（鎳基體）或表面吸附生長（銅基體）機制的CVD生長方法無法在大范圍內(nèi)調(diào)控石墨烯的晶粒尺寸，制備晶粒尺寸小于電子和聲子平均自由程（約1μm）的小晶粒石墨烯尤為困難。（中國科學院）

納米材料環(huán)境健康風險研究獲進展

據(jù)報道，中科院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學與生態(tài)毒理學國家重點實驗室劉思金研究組在納米材料的環(huán)境健康風險評價與轉化毒理機制方面取得新進展，相關研究成果近日發(fā)表于《微尺度》、《納米級》、《美國化學會·納米》等期刊。

該研究團隊利用一系列功能化修飾的多壁碳納米管，探索了碳納米管暴露對機體系統(tǒng)性鐵代謝循環(huán)和對遠端骨關節(jié)細胞活化狀態(tài)的影響。研究發(fā)現(xiàn)：碳納米管暴露后誘發(fā)的機體系統(tǒng)性炎癥反應，升高肝臟鐵調(diào)素的水平，進一步誘發(fā)鐵代謝穩(wěn)態(tài)異常。同時，發(fā)現(xiàn)PEG和COOH官能團的修飾能降低碳納米管對肝臟鐵調(diào)素主導的鐵循環(huán)代謝的影響。此外，碳納米管誘發(fā)的機體系統(tǒng)性炎癥反應，誘發(fā)了遠端關節(jié)部位的滑膜炎癥反應。以上工作發(fā)現(xiàn)了碳納米管通過系統(tǒng)性炎癥反應導致炎性貧血和滑膜炎癥的間接與次生毒性，這為評價碳納米材料的環(huán)境健康風險提供了新思路。同時，該研究組針對2D納米材料氧化石墨烯（GO）的細胞毒性機制展開了深入探索，發(fā)現(xiàn)了低劑量GO暴露損傷細胞生存狀態(tài)的作用機理。在此基礎上，研究組把該毒性機制上的創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)用于轉化毒理學研究，發(fā)現(xiàn)低劑量GO可應用于腫瘤增敏。（中國科學報）

新型納米材料可安全抑制腫瘤生長

據(jù)報道，最近，中科院上海硅酸鹽所研究員施劍林團隊初步實現(xiàn)了利用新型納米材料安全抑制腫瘤生長的構思。

癌癥病人在化療中通常需要使用高毒性的化療藥物。由于藥物的非特異性，在殺死癌細胞的同時，同樣殺死正常細胞，損害正常的組織和器官。事實上，70%以上接受化療的癌癥患者，最后死于藥物毒性。是否可以使用對正常細胞和組織無毒的納米材料或分子，讓這些材料或分子進入腫瘤后才產(chǎn)生毒性，或引起毒害作用？

中科院上海硅酸鹽所研究員施劍林團隊通過對腫瘤內(nèi)部氧組分或活性氧組分的調(diào)控，初步實現(xiàn)了這一構思。該團隊一方面采用他們在國際上最早實現(xiàn)的細胞核靶向藥物輸運策略，將光敏劑直接輸運至癌細胞的核內(nèi)，實現(xiàn)了在極低光照條件下有效抑制腫瘤生長的目的；此外，還設計制備出納米尺寸的閃爍顆粒/半導體核殼結構，在高穿透深度的X射線照射下，利用閃爍顆粒將高能射線轉化為紫外/可見光激發(fā)外層的半導體顆粒，從而使半導體顆粒上產(chǎn)生光生電子和空穴。其中的光生空穴可以直接氧化水分子，產(chǎn)生ROS如羥基自由基，使得腫瘤治療可以持續(xù)產(chǎn)生療效。

施劍林表示，腫瘤的快速生長依賴于充分的氧組分和養(yǎng)分的供給，事實上是人體的血管系統(tǒng)養(yǎng)活了腫瘤。為此，與以上的活性氧組分完全不同的策略是，如果能利用某種可以進入腫瘤組織和細胞的納米顆粒，這些顆粒能夠大量消耗腫瘤內(nèi)的氧分子，同時阻塞其中的血管系統(tǒng)，阻止外部氧分子和養(yǎng)分的供給，就有可能實現(xiàn)腫瘤的饑餓治療。（自然·納米技術）

我國科研團隊研發(fā)碳納米纖維管鍛造中國版“黑色黃金”

據(jù)報道，日前，海歸創(chuàng)業(yè)團隊烯灣科技有限公司宣布，其研發(fā)出的碳納米纖維管不僅在性能上超越已有的高性能碳纖維，而且其制備成本將遠低于傳統(tǒng)碳纖維。在不久的將來，碳納米纖維管有望大規(guī)模取代碳纖維，助力我國在這一領域?qū)崿F(xiàn)“彎道超車”。

碳納米管被稱為終極纖維，是由單層石墨同軸纏繞成管（單壁碳納米管）或由單壁碳納米管沿同軸層層套構而成的管狀物（多壁碳納米管）。碳納米管直徑一般在一到幾十納米之間，長度則遠大于其直徑，具有許多超常的物理性能（力學、電學、熱學）和化學性能，是一維碳納米材料。作為人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的力學性能最好材料，碳納米管有著極高的拉伸強度、楊氏模量和斷裂應變。

海歸創(chuàng)業(yè)團隊烯灣科技在“全球首個碳納米管纖維量產(chǎn)項目”啟動儀式上表示，技術團隊已經(jīng)研發(fā)出可量產(chǎn)的碳納米管纖維材料，不僅在性能上超越已有的高性能碳纖維，其制備成本也將遠低于傳統(tǒng)碳纖維。

烯灣科技研發(fā)團隊帶頭人、首席科學家鄧飛博士畢業(yè)于東京大學，研究方向即為“下一代CFRP的納米復合材料的研究”。博士畢業(yè)后，鄧飛在美國特拉華大學復合材料中心繼續(xù)從事先進納米復合材料的研究工作。特拉華大學復合材料中心作為當前碳纖維材料及先進復合材料的權威研發(fā)機構，具有世界頂尖的研發(fā)團隊和科研技術，這讓鄧飛積累了堅實的技術儲備，最終帶領團隊實現(xiàn)突破。

除核心團隊外，鄧飛的研究還得到了許多行業(yè)泰斗和資深學者的支持。在烯灣科技首個量產(chǎn)項目啟動儀式上，鄧飛在東京大學攻讀博士期間的導師，日本東京大學副校長、東京大學研究生院新領域創(chuàng)成科學研究科先進能源工程研究室教授武田展雄不顧高齡，專程從東京飛抵深圳，見證量產(chǎn)項目啟動。

目前，烯灣科技已經(jīng)獲得來自松禾資本超千萬元人民幣的風險投資，并在中國深圳、美國特拉華、日本以及中國香港同步運營。（經(jīng)濟日報）

碳世紀發(fā)布節(jié)能環(huán)保石墨烯鋰離子5號充電電池烯儲霸王

2月21日，北京碳世紀科技有限公司（以下簡稱“碳世紀”）召開石墨烯鋰離子五號充電電池烯儲霸王產(chǎn)品發(fā)布會，該款電池是中國首款石墨烯鋰離子五號充電電池。與普通5號干電池、充電電池相比，該款電池優(yōu)勢明顯，可循環(huán)使用3萬次以上，能夠在-45～60℃的環(huán)境下使用，這些性能都是普通電池所不能及的。最為重要的是，該款電池能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)，產(chǎn)品發(fā)布也代表了正式投入市場。

碳世紀此次發(fā)布的石墨烯鋰離子充電電池烯儲霸王是標準5號電池，直徑為14.5mm，高度50mm。5號電池在很多小電器和數(shù)碼產(chǎn)品中廣泛使用，為家庭必備電池，此后還將推出7號電池。烯儲霸王與普通5號電池相比優(yōu)勢明顯，每節(jié)電池額定電壓為1.9V，即電池的放電平臺電壓為1.9V，比普通干電池的1.5V高0.2v，可以帶來更強勁的動力。另外，與普通充電的鎳氫電池相比，在正確的充放電條件下，循環(huán)壽命高達30 000次，普通充電的鎳氫電池充電次數(shù)為10 00次。工作溫度為-40～65℃，普通鎳氫電池工作環(huán)境0～40℃，普通鋰電池工作環(huán)境為-10～40℃。據(jù)了解，當電池在超出工作環(huán)境范圍溫度時，就會造成電池電壓過低，達不到用電器用電要求時，最直接的表現(xiàn)是直接關機或停用。