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美国研发出电泳沉积新模型
可应用于涂层及3D打印领域
2017年2月17日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）官网公布消息称，科研人员成功研发新型电泳沉积（EPD）模型。
▲LLNL实验室电泳沉积模型
电泳沉积（EPD）的过程是利用电场将悬浮在液体中的胶体颗粒，从溶液中转移到导电基片上。通常EPD工艺可应用于汽车涂漆、陶瓷涂覆以及3D打印领域。
LLNL实验室的研发人员成功研发了描述带电粒子沉积过程的精确计算模型，为科学家和工程师们提供了一个史无前例的研究方法。新模型可以实现对整个EPD工艺过程中的每个粒子都进行追踪，单个粒子的宽度约200纳米，直径大约与最小细菌相近。
在两年的时间内，由LLNL材料工程部门研究员Todd Weisgraber领导的团队开发了该模型，并通过改变系统的电场强度和盐浓度等参数，进行了几十种不同参数的模拟。模拟结果表明不仅电场强度会影响晶体的生长，同时盐浓度也发挥了重要作用。研发人员表示新模型可以更好地理解沉积动力学，确定预期的结晶速度，这将会直接影响壳层的形成以及EPD工艺的应用。新模型具有可扩展性，适用于几乎任何类型的材料。
下一步，研发人员将研究胶体颗粒如何重新悬浮，更重要的是研发不同颗粒尺寸的模型。
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美国斯坦福大学研发出改良的方法
从海水中收集铀元素
2017年2月17日，美国斯坦福大学介绍了其研究团队开发出的一种可以更好地从海水中收集铀元素的偕胺肟（amidoxime）塑料混合纤维。进行这项研究的团队由诺贝尔物理学奖得主、前美国能源部部长、斯坦福大学教授朱棣文（Steven Chu）以及斯坦福大学材料系教授崔屹（Yi Cui）带领，该研究由美国能源部核能办公室提供部分经费支持，相关成果发表在了近期的Nature Energy（《自然-能源》）杂志上。
科学家们早就知道溶解在海水中的铀元素会与氧进行化学结合形成带正电的铀酰离子（uranyl ions）。通过将含有偕胺肟的塑料纤维放入海水中，可以对这些铀酰离子进行收集。该离子会粘到偕胺肟上，当吸收饱和后，对这些塑料进行化学处理可将铀元素释放出来，通过这种方式得到的铀元素就像从矿石得到的一样，可以被提炼并用于反应堆。
斯坦福大学最近的工作建立在此前日本、中国，以及美国能源部的橡树岭国家实验室和西北太平洋国家实验室的科学家们多年的研究成果之上，对实际提取中所涉及的三个主要变量——铀元素在纤维上的附着容量、离子被捕获的速度，以及纤维的使用寿命——做出了改良。
团队在偕胺肟纤维中添加了碳材料，以使纤维具有导电性。通过对纤维施加电脉冲信号，研究人员成功改变了混合纤维的性能，使之可以收集更多的铀酰离子。测试显示，混合纤维吸收铀元素的饱和含量超过之前的9倍，吸收速度为其3倍，且纤维的使用有效期也是此前的3倍。
朱棣文教授一直致力于推动海水萃取的研究，他强调，海水萃取的研究必须与反应堆安全和废物处理的课题同时进行。崔屹教授则表示，虽然仍有很多工作要做，但现有的成果都是向着实用迈进的重要步骤。
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加拿大使得廉价可打印
钙钛矿太阳能电池距离实现更进一步
2017年2月16日，加拿大多伦多大学宣布该校取得的工程创新可以让打印太阳能电池就像打印报纸一样容易并且廉价。博士后研究员Hairen Tan和他的团队已经突破了开发钙钛矿太阳能电池这种新型太阳能设备过程中的一个关键性生产障碍。此种太阳能技术有望引领新一代低成本、可打印太阳能电池板。
钙钛矿原材料可以混合成液态进而形成一种“太阳能油墨”，它能够用简单的喷墨印刷方法打印在玻璃、塑料或者其他材料上。目前，生产高质量的电子选择层（electron-selective layer，ESL）是影响钙钛矿太阳能电池发展的一项关键挑战。因为制造ESL一般需要超过500℃的高温，这使其无法放在柔性塑料薄片上或者完全装配的硅电池（fully fabricated silicon cell）上，因为它们会被熔化。
Tan和他的研究团队开发了一种新的化学反应，使得研究人员能够在溶液中生长由纳米粒子构成的ESL，并且直接位于电极上。虽然仍需加热，但是该过程可保证温度总是低于150℃，远低于多种塑料的熔点。
这种新型纳米粒子包覆着一层氯原子，这可以帮助它们结合到钙钛矿层上，这种强烈的结合能产生高效的电子提取（extraction of electrons）。在一篇Science论文中，Tan和他的同事报道了使用这种新技术的太阳能电池其效率达到20.1%。
该技术的另一项优势是稳定性，很多钙钛矿电池经过几个小时的使用后就会出现严重的性能下降，但是Tan的电池经过500小时的使用后依旧保持了超过90%的效率。
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