1
美国佐治亚理工学院开发了钙钛矿纳米纤维催化剂，助力电池和制氢技术
2017年3月9日，美国佐治亚理工学院材料科学研究团队开发了钙钛矿纳米纤维，并将这种钙钛矿纳米纤维用作超快析氧反应所需的高效催化剂使用，可确保下一代可充电电池技术的开发以及增加电解水制氢的效率。
佐治亚理工学院材料科学与工程系，董事教授Meilin Liu表示：“金属-空气电池是一种可以为未来的电动汽车提供动力的电池，能在比现有电池小得多的空间中储存大量的能源。目前的问题是这种电池技术缺乏具有成本效益的催化剂以提高其效率，而这种新型催化剂将改善这一过程。”
该项研究中，钙钛矿是指研究人员用来制备纳米纤维催化剂的一种晶体结构。Meilin Liu教授表示：“这种独特的晶体结构和组成对于达到更好的活性以及耐用性是至关重要的。”
在制备过程中，研究人员使用共掺杂技术将催化剂的内在活性提高了约4.7倍。在静电纺丝过程中制备的钙钛矿氧化物纤维的直径约为20纳米，这是迄今为止报道的用于静电纺丝钙钛矿氧化物纳米纤维的最细直径。
研究人员发现，与现有催化剂相比，新型催化剂显示出明显增强的析氧反应能力。研究人员表示，催化活性的增加部分来自于使用纳米纤维所获得的较大表面积。 将钙钛矿结构合成为纳米纤维提高了其固有活性，同时也改善了其作为析氧反应催化剂的有效性。
该项目获得美国国家科学基金的支持。
2
▲ 使用表面具有铜镀层的CFRP进行雷击试验后的结果(左)，以及为了作对比，使用在表面贴了相同厚度铜箔的CFRP进行雷击试验后的结果（右）。
日本产综研开发一种在CFRP上具有优秀附着性的非电解镀层方法
2017年3月9日，由日本产业技术综合研究所（以下简称“产综研”）纳米材料研究部门电子显微镜组高级主任研究员堀内伸、电子光技术研究部门分子集成器件组主任研究员岛田悟与日本吉野电化工业株式会社（以下简称“吉野电化”）共同组成的研究团队宣布开发出一种可在碳纤维增强树脂（CFRP）上实现良好附着力的非电解镀层方法。
CFRP是一种碳纤维和树脂的复合材料。与金属相比，CFRP拥有重量轻、强度高、弹性高等优秀的力学性能，已开始逐渐应用于汽车、飞机、能源、体育用品等多种领域。对飞机机翼、风力发电机叶片等需要在户外使用的CFRP制结构物来说，避免雷击损伤（防雷性）是十分必要的。通过赋予CFRP表面一定的导电性，可大幅改善CFRP的防雷性，然而CFRP表面的化学、物理稳定性较高，难以形成附着力较强的金属膜。
此次，产综研和吉野电化的研究团队开发了一种直接在CFRP的中间材料预浸料上进行的非电解镀层方法，成功实现了附着力较强的金属膜。预浸料中含有液态的树脂，所以采用传统非电解镀层方法的话，树脂成分会溶入到镀液中，从而导致镀液失活。为此，研究团队使用简单的湿法处理对固化前的预浸料表面进行了稳定化加工，有效防止了树脂成分的溶出。再加上研究团队独立开发的胶体钯催化剂，最终成功开发了新型非电解镀层方法。研究团队发现，在使用经过非电解镀层处理的预浸料制成的CFRP表面镀上一层厚度约为100μm的铜镀层后，其导电性得到了大幅提高，与普通贴有相同厚度铜箔的CFRP相比，其防雷性得到大幅改善。具体对比见上图：变黑的部位即是受到损伤的部位，可以看出贴有铜箔的CFRP板上有一个约30mm的黑洞，而表面有铜镀层的CFRP板的损伤范围只有数mm。
吉野电化表示，今后将推进开发该非电解镀层的量产工艺。
3
德国科学家开发具有可控光学性质的新型纳米材料
▲ 多孔纳米金材料的电子显微镜照片
（来源于亥姆霍兹联合会新闻，原始来源于TUHH）
2017年3月9日，德国亥姆霍兹国家研究中心联合会（以下简称：亥姆霍兹联合会）通过官网发布消息称，由德国汉堡工业大学（以下简称：TUHH）与亥姆霍兹盖斯特哈赫特（HZG）海岸带研究所的科学家们，开发出一种基于多孔纳米金的新型光学纳米材料，在光传输过程中通过施加电压，可产生高达30%的变化。这种变化是惊人的，因为这种纳米材料层厚度仅为200 nm左右。相关研究成果发表至当天的“自然（Nature）”杂志上，论文题目：Electrochemical tuning of the optical properties of nanoporous gold。
虽然这种新型光学纳米材料是由金属金构成，但是它并不像正常的金属材料那样反射光。纳米级多孔结构产生所谓的等离子体光学超材料，其在光谱的可见光部分表现为吸收性非金属材料性质，仅在近红外光部分显示其典型的金属性质。新型光学纳米材料在哪些波长范围内保持吸收和反射的性质，可以通过该材料孔隙的密度来设置。
如上图所示，这种多孔纳米金材料由纳米金线和孔隙结构空腔组成，孔隙率高达85%。TUHH科学家用一种水基电解质填充材料，将外部施加的电压与多孔纳米金材料连接起来。通常情况下材料的电子密度以及金属的光学性质几乎不能通过施加电压而改变。然而，多孔纳米金材料的巨大内表面通过将电压升高和降低仅约1 V就能使得互连金属线中的电子密度变化高达8％，这允许了光传输可逆地改变，并且在宽带上改变多达30％（见下图）。
▲当施加大约1V范围内电压变化时，发生了高达百分之三十的光传输的带宽变化（淡蓝色曲线：-0.9 V，中蓝色曲线：-0.5V，深蓝色曲线：0.5V，黑色曲线：0.9V）（来源于亥姆霍兹联合会新闻，原始来源于TUHH）
新开发的多孔纳米金材料用于吸收太阳光分解水制备氧气和氢气具有很大的潜力。这种在没有额外能源供应的情况下产生的氢，作为一种零排放的可再生燃料，是工业化社会能量转换的有力途径。
联系客服
