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2010年世界科技发展回顾
2011-02-24 15:27:07 【新闻来源】山东省塑料研究开发中心   【关键字】:世界科技;发展回顾;2010年

2010年世界科技发展回顾

新导体五花八门,量子薄膜显神通,储能材料能力强,隐形越来越可能,材料也有“双重性格”,纳米晶体管性能不凡,生产导电聚合物薄膜有新法。

毛黎(本报驻美国记者)1月,卡内基研究所研究人员设计出3种高密度的氢与金属合金材料的计算机模型,并发现在一定压力和温度下,这些合金出现了超导性。该成果为人们利用丰富的氢元素提供了新途径。

3月,俄亥俄州立大学科学家发现由4对小于1纳米的分子组成的世界最小超导体。该发现首次为纳米级分子超导线的制造提供了依据,将在纳米级电子设备及能源技术的开发上具有广泛应用。

4月,劳伦斯伯克利国家实验室纳米科学研究中心宣称研制出一种迄今为止最大、能在水中自组装的二维聚合物晶体“分子纸”。该片状物质由拟肽和经过改造的聚合物组成,可广泛应用于制造薄膜或者功能性设备中。

5月,杜克大学研究人员通过向生长有铜纳米导线的水溶液中添加不同的化学物质、让原子形成不同纳米结构,完善了铜纳米导线的制造方法。铜纳米导线具有柔性而且透明,可取代银纳米材料和铟锡氧化物,用于薄膜太阳能电池及柔性显示器。同月,莱斯大学和以色列理工学院科学家们用氯磺酸化学溶液大批量制造出高纯度的石墨烯,有望降低炭素复合材料和触摸屏的生产成本,并推进基于纳米技术的新材料研发。

7月,华盛顿州立大学使用超高压在钻石对顶砧(DAC)内制造出一种结构非常紧密并能够存储巨大能量的物质。目前除核能之外,该物质存储的能量密度最大,未来可能用来制造新的能量储存设备、电池和具有高度氧化能力的物质以及超高温超导物质。

8月,普渡大学用渔网状薄膜和银、氧化铝叠层研制出可增强光线负折射率的超材料,其中增益介质的效率提高了50倍,并可增强入射光线。有助于研发功能超强的显微镜、计算机甚至隐形斗篷;波士顿大学和塔夫斯大学也在当月用丝绸制造出工作在电磁波和红外线之间的隐身斗篷,虽然在可见光下仍没有实现隐形,但丝绸的“生物相容性”使其有望在医学治疗领域发挥出色表现。

11月,普林斯顿大学发现了一种表面是金属、内部是超导体的拓扑超导体晶体材料:极低温度下,晶体内部表现与普通超导体类似,电阻为零;同时它的表面为仍有电阻的金属,能传输电流。“双重性格”晶体材料有望改变当前的信息存储与处理方式。同月,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学将厚度仅为10纳米的超薄半导体砷化铟层集成在一个硅衬底上,制造出一块纳米晶体管。其电学性能优异,在电流密度和跨导方面也表现突出,可与同样尺寸的硅晶体管相媲美。

研制出可用来制造柔性显示器的有机分子和硅纳米谐振器,改变硅材料的导热性能,开发出适用于大型车辆的热塑性纤维增强复合材料。

李山(本报驻德国记者)2月,德国汉堡大学科学家成功对单个原子间磁耦合特性进行了直接测量,其结果和于利希研究中心超级计算机的计算结果一致。这些发现对大量单个磁原子纳米结构的未来发展将有重大实用价值,而这种纳米结构不仅会在未来的自旋电子器件方面显示出十分有趣的特性,还很有希望作为量子计算机的模型系统投入使用。

3月,德国维尔茨堡大学研究人员研制出一种新的有机分子,可以用来制造高性能有机薄膜半导体。新材料最引人注目之处是它暴露在空气中20个月后仍能正常工作,将来有望在计算机等信息产业得到广泛应用,如制作可变形弯曲的“柔性显示器”。

4月,德国伊尔姆瑙理工大学研究人员研制出硅纳米谐振器,这是目前世界上最小的硅纳米谐振器之一。这一发明可进一步提高纳米级微观结构成像的分辨率,对医学等领域的研究具有重要意义。

6月,德国莱布尼茨固态与材料研究所研究人员对非晶体铜锆合金进行改造,使其更坚固、可塑性更强。该方法可以改变“金属玻璃”较脆且无法承受拉伸负荷的缺点。

7月,一个德法联合研究小组通过在硅材料中嵌入锗纳米晶体,有效地阻止了热传导,从而将硅的导热系数降至低于1瓦/米·开尔文,开创了硅材料用于温差发电的新应用。

9月,德国弗劳恩霍夫化工技术研究所开发出一种适用于大型车辆的热塑性纤维增强复合材料生产方法,以此生产的材料重量比铝轻,成本都比热固性结构材料低,且在汽车碰撞时的抗冲性能远比现有材料要好,可吸收碰撞时的冲力,而不会发生碎裂。

诺奖得主又出新成果,超材料研发应用受瞩目,隐身衣和防弹衣材料研究热度不减。

刘海英(本报驻英国记者)7月,英国航空航天系统公司研究人员研制出一种液体新型防弹材料,兼有柔韧和轻便的特点。由这种液体材料和凯夫拉纤维结合产生的新型材料,不仅更轻巧灵活,其防弹效果较现用防弹衣也更胜一筹。

8月,英国利兹大学科学家与美国同行合作,利用超材料制成一种新型太赫兹半导体激光器,其发射的太赫兹光波准直性能与传统太赫兹光源相比显著改善。这一成果充分体现了超材料的广泛应用前景,为太赫兹科技的应用打开了更广阔领域。

10月,英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因他们在“研究二维材料石墨烯的开创性实验”,荣摘2010年诺贝尔物理学奖。

11月,海姆和诺沃肖洛夫领导的研究小组又利用石墨烯制成了一种稳定耐高温新材料,

兼具石墨烯和特氟龙两种材料的优点,可替代用于不粘锅的特氟龙材料,具有广泛应用前景。同月,英国圣安德鲁大学研究人员研发出一种“超柔”灵活、能控制光线的超常材料,克服了超原子微粒尺寸与超材料纤维不易从坚固表面上卸下来这两个困难,使这种材料更易用于制造一种隐身羊毛衫或其他类型隐身衣,离可见光下隐身衣又近了一步。

俄罗斯

以纳米技术为重点,建立完整纳米技术产业,望能跻身全球纳米技术强国。

张浩(本报驻俄罗斯记者)俄总统梅德韦杰夫11月在纳米技术论坛上发言表示,俄罗斯必须建立完整的纳米技术产业,该整体技术产业应当汇集从私人企业家到跨国公司的所有经营者,到2015年前纳米技术产品生产要达到1万亿卢布,将俄罗斯在国际纳米技术市场所占的份额提高到3%。俄纳米集团公司总经理亦称,俄希望在2015年跻身全球纳米强国之列,该公司目前已投资41亿美元,在俄30多个地区立项94个,另有60亿美元的私人投资也将投入该领域。

西

在发展甘蔗乙醇替代燃料的同时,努力发掘并扩大甘蔗乙醇的深度效益,取得重要进展。

张新生(本报驻巴西记者)9月,以甘蔗乙醇为原料生产、有“绿色塑料”之称的聚乙烯工厂投产。这家巴西BRASKEM石化公司所属的甘蔗乙醇聚乙烯生产线是世界首家规模化生物原料聚乙烯工厂,年产聚乙烯20万吨。

10月,BRASKEM公司宣布,将建设一座绿色聚丙烯工厂,生产以甘蔗乙醇为原料的聚丙烯,其强度、刚性和透明性都将好于聚乙烯。预计2013年下半年投产,投资1亿美元,年生产能力为3万吨。

开发出可模仿神经系统运行的新型智能晶体管。

李钊(本报驻法国记者)法国国家科研中心和法国原子能委员会的研究人员1月开发出一种新型智能晶体管,它能够模仿神经系统的运行模式,对图像进行识别,帮助电脑完成更加复杂的任务。这种名为Nomfet的新型晶体管中含有一种纳米微粒,它能像人脑的神经系统一样灵活调整电子信号。此外,在信息处理过程中,Nomfet还可以与周边晶体管互通有无,更好地对不同信息作出响应,从而提高电脑处理海量信息的能力。

开发出紫外线发光二极管,研制出不使用稀土类元素的混合动力车马达和世界最小的不含铅铁电体。

葛进(本报驻日本记者)1月,东京大学研究人员开发出一种可应用于制造人工骨骼和软骨的新型材料。由于这种材料比较柔软且强度较高,非常容易塑造成各种复杂形状,而且对于植入其中的蛋白质等生理活性物质也没有排斥反应。

2月,产业技术综合研究所开发出能发出紫外线的发光二极管(LED),紫外线照射是非常有效的杀菌手段,而以往的紫外线装置以水银灯为主,不但体积笨重,且水银对环境有害。此次研发成功的新型LED将有望取代水银灯,在医疗和餐饮等方面得到广泛应用。

3月,东北大学金属材料研究所研究人员利用电子自转运动波的特性,首次在绝缘体中实现了电信号传输。这种方式由于避免了电流在绝缘体中的流动,因此几乎不会产生热量,这对于未来开发创新型节能型电子产品具有重要意义。

5月,东京工业大学研究人员通过将氧化钛制成纳米管的方式将其转变为可应用于化学工业的催化剂。与以往需要加热到100摄氏度才能反应的催化剂相比,这种新型催化剂不但在室温下就可以反应,效率还是以往的3倍,而且排放的二氧化碳也大为减少。

6月,物质材料研究机构研究人员发现磷酸银具有光催化剂的效果,且光氧化效果是目前已知各种光催化剂的数十倍以上。虽然目前磷酸银还不具备将水转化为氢气的能力,但研究人员希望通过与合适的还原材料结合,研制出将水转化为氢气或将二氧化碳转化为燃料和资源的新型高效催化剂。

9月,北海道大学和新能源产业技术综合开发机构研究人员合作开发出不使用稀土类元素的混合动力车马达。研究人员将普通的铁质磁石和由强磁体粉末压制而成的铁芯交错组合在非磁性的支撑部件中,制成了这种不使用稀土类元素的高磁力马达,这项研究成果有望使日本大大减少对稀土类元素的依赖。

10月,物质材料研究机构开发出不含铅的世界最小铁电体。研究人员将两种物质(Ca2Nb3O10、LaNb2O7)做成分子级别的薄板,并相互重叠,制成了这种10纳米厚的铁电体薄膜。由于薄膜状铁电体在不使用的时候切断电源,也依然保有原来的记忆,因此这项成果有望为开发下一代超低耗内存铺平道路。

11月,理化学研究所研究人员开发出一种新型高分子材料,这种材料遇紫外线即反转,遇可见光则恢复原状,使电子从材料一面移动到另一面更为容易。这项研究成果在利用光驱动人工肌肉以及开发新型有机薄膜太阳能电池等方面有着广泛的应用前景。

新型纳米多孔材料成为容重最低的物质,开发出可用于锂离子电池的锂锰酸化物纳米线,揭示了石墨烯的电子结构。

邰举(本报驻韩国记者)7月,韩国科学家与美国加利福尼亚大学研究人员联合开发出一种纳米多孔性物质MOF(金属有机框架),是现有物质中容重最低的。该物质具有均匀气孔结构,一克重量新物质可以覆盖足球场大小的面积。

9月,韩国科学技术院开发出一种锂锰酸化物纳米线,其功率密度达到了现有锂离子二次电池电极材料的100倍以上,接近内燃机发动机。这种制造工艺简单、成本相对低廉的新材料被认为有望改变电动汽车等高功率电池的市场格局。

10月,韩国首尔大学和美国标准化技术研究院研究人员首次揭示了石墨烯的电子结构。该研究将有助于速度更高、热损耗更小的电子元件开发。

加拿大

开发出新型固态生物材料和可反射各种波长光线的玻璃薄膜。

杜华斌(本报驻加拿大记者)5月,不列颠哥伦比亚大学研究人员利用人工蛋白质成功研制出一种新型固态生物材料,这种材料可以非常逼真地模拟肌肉的弹性性质,该项成果在人体组织工程上具有非常明显的应用前景。同时,构成生物材料的个体蛋白质被赋予的力学性质,还可以在更大规模上加以利用。

12月,不列颠哥伦比亚大学成功开发出可反射各种波长光线的玻璃薄膜,使普通透明玻璃能够呈现包括紫外光、红外光以及可见光在内的各种斑斓颜色。该项成果既可以帮助节约能源,又可以使建筑显得五光十色。

提出新建钛产业的目标,开发出便携易用的净水过滤装置。

李学华(本报驻南非记者)2月,南非贸工部发布《2010/11—2012/13工业政策行动计划》,提出要新建一个钛和天然纤维复合材料产业,以为空中客车和波音等大型航空公司提供航空级钛材料、航空配件和系统集成。根据该计划,南非将在2013年前投资40亿兰特兴建一个商业化的2万吨钛加工厂,南非科技部支持的“钛金属能力中心”也正在进行人力培训和技术研发。

8月,南非斯泰伦布什大学研究人员用可生物降解材料制造出一种便携易用的净水产品。该产品外形和尺寸与袋装茶类似,可方便对饮用水进行净化,杀灭其中的致病微生物。

乌克兰

国家纳米材料和纳米技术研发计划启动,开拓了纳米技术在机械工程、微电子、汽车制造、农业、医药和环保领域的应用。

程刚(本报驻乌克兰记者)乌克兰材料科学院物理和技术领域的科学家们计划开发出具有高级物理力学和化学性能的新型材料以满足乌克兰不同经济部门的需求。目前已获得的成果有:发现了Ti2Cu金属间化合物的破坏性加氢机理;发现不同条件下毛细多孔结构触点表面的导热特性;开发出用于填充裂缝评估结构材料强度的计算模型;合成出基于稀土正硅酸盐和邻钒酸盐的发光纳米粒子稳定胶体溶液,并用活细胞进行了真实实验测试。

文章摘编自:科技日报