新材料

在设计一架飞机时，必须考虑发射时的极热和太空中的极冷将如何影响飞行器。事实上，很少有材料能够承受这些温度变化而不变形，因此对这些先进材料的需求非常大。

继石墨烯之后，具有多种非常规亚稳相（metastable）的过渡金属二硫化物　（transition metal dichalcogenides, TMDs）被视为极具潜力的新一代二维纳米材料。由于它们的晶体结构复杂多变，令科学界一直难以提炼出高纯度的非常规亚稳相TMD材料用作科研。由香港城市大学（香港城大）的科学家领导的一支合作研究团队，最近终于突破难关，研发了一种崭新的合成技术，通过结合密闭系统制备前驱体和气固相反应的优势，成功地大量制造出多种高纯度、高质量的非常规亚稳相TMD材料，并解析了其中四种材料详细的单晶晶体结构。

由卡内基的 Thomas Shiell 和 Timothy Strobel 领导的一个团队开发了一种新方法，用于合成具有六边形结构的新型硅晶体形式，该方法有可能用于制造具有增强性能的下一代电子和能源设备。他们的工作发表在《物理评论快报》上。

颗粒物（PM）是最严重的大气污染物之一，对人类健康构成威胁。将高效的空气过滤器应用于颗粒物的源头，是减少污染的有效途径。然而，污染源往往具有高温、气流流速大等特点。在高速气流作用下，现有的过滤材料存在压降大、过滤效率低、稳定性差、服役寿命短等问题。

日本东丽公司宣布开发出了一种高导热技术，可将碳纤维增强塑料的散热性能提升至与金属材料相当。东丽公司在公告中指出，将这项技术应用于到碳纤维增强复合材料中可通过材料内部的热传导路径有效地散热。该材料应用前景比较广泛，例如，可以帮助抑制电动车或电子设备中的电池退化，同时提高电子产品的使用性能。

随着人工智能的发展，机器设备和机器人正变得越来越智能，但是，它们仍然缺乏像人类一样能够触摸和感知微妙而复杂环境的能力。现在，新加坡国立大学（NUS）研究人员已经发明了一种智能材料，具有人类一样的感官能力。

智能材料是材料科学领域的最新革命，可以根据其周围环境的变化来调整其特性。它们可以被用于从自我修复的手机屏幕，到变形的飞机机翼，以及有靶向药物输送等各个方面。使用智能材料将药物输送到体内的特定目标，对癌症等疾病尤其重要，因为智能材料只有在检测到癌细胞时才会释放药物，而健康细胞则不会受到伤害。

日前，天津大学杨全红、凌国维、张辰联合团队成功研发全新能源转化材料，这种新材料能够“捕捉”深海中稀薄的氧分子并转化成为电能，实现长周期运行，成为一种节能、稳定的“海水电池”。该研究成果已被最新一期国际能源领域权威期刊《先进能源材料》选为封面文章。

俄罗斯托木斯克国立大学网站称，该校科学家研制出多功能材料，用于保护大气免受危险排放物的侵害。

氢能能很好地实现由高碳向低碳的转型，随着氢能源的不断加速发展，氢能将肩负实现碳中和的重要使命。氢能作为一种零碳排放的清洁能源，广泛应用于航空航天、陆运水运等领域，但是氢气易燃易爆，十分危险，稍有不慎便容易引发安全事故，所以储氢技术是目前氢能大规模推广应用的瓶颈。

德国拜罗伊特大学研究人员主导的一个国际团队首次利用现代高压技术，开发出一种以前未知的二维材料铍氮烯（beryllonitrene）。新材料由规则排列的氮原子和铍原子组成，拥有独特的电子晶格结构，有望在量子技术领域大显身手。

经过4年的研究，浙江大学高分子科学与工程学系高超教授课题组发现，氧化石墨烯片具有适应性形变的能力，氧化石墨烯纤维在宏观尺度上能够在融合之后实现精确可逆的分 裂，好比是自带了一个“返回键”。这项成果将对未来精确可逆的组装产生积极影响。

能够使用可见光的窄间隙半导体由于其多功能性而引起了人们的极大兴趣。现在，日本的科学家已经开发出了一种新型半导体材料，并对其进行了表征，该材料可用于受光激发的工艺组件中。这些发现首次提出了一种新的方法，可以减少廉价且无毒的锡基氧化物半导体的带隙，从而实现高效的光基应用。

石墨烯正在解锁更多的技能。来自苏黎世联邦理工学院的工程师们近日成功调整了这种成绩优异的材料，从而让片状材料的某些部分成为电绝缘体，而其他部分为超导体，两个部分之间仅有纳米的距离。该团队通过用石墨烯制作电子元件来证明这一突破。

奥地利维也纳工业大学（TU Wien）与普渡大学（Purdue University）、德国萨尔布吕肯大学（Saarbrücken University）、智利圣地亚哥大学（Universidad de Chile）等大学的科学家联合研究发现，MXene纳米材料可作为耐高温的固体润滑剂。研究人员在ACS Nano上的一篇论文中报告了MXene的显着特性。

变形金属很可能让人想到《终结者2》甚至《阿凡达》中的场景。从自我修复的机器人到可重构电子电路，液态金属的应用只受限于使用它们的科学家的想象力。让我们看看这种材料的一些最新革命、发现和创新。

高温超导YBCO（钇、钡、铜合金氧化物）块材因其高临界温度、高临界电流密度和高俘获磁场的优异性能，在无接触磁悬浮、储能旋转机械、准永磁体、混音器、磁透镜、便携式医疗器械、滤波器、航天导航陀螺等新型高性能器件与电磁装置开发研制中有着广泛的应用前景。尤其对于旋转机械、航天导航陀螺和便携式医疗器械的研制开发，在保持超导性的前提下，制备出更轻质的超导材料是这类应用追求的一个主要目标。

昆明理工大学金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程实验室涂层材料设计与应用团队，在超高温钽酸盐热障涂层技术领域取得重要突破，将先进热障涂层材料最高使用温度提高至1400摄氏度，且最高可达1600摄氏度，将隔热降温梯度提高100摄氏度至500摄氏度，使我国的热障涂层技术在国际上达到领先水平。

近日，李政道研究所学者严智明等在强关联磁性材料碲化铁（Fe1+xTe）研究中取得重要进展，相关研究成果以 “Strain-Stabilized (π, π) Order at the Surface of Fe1+xTe” 为题发表在国际著名科学期刊Nano Letters上。

水凝胶是一类具有亲水基团的三维网络结构聚合物智能材料，在水中可以迅速溶胀并在溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于水凝胶具有良好的生物相容性和生物系统的相似性，被广泛用于伤口敷料、隐形眼镜等日常生活以及组织工程、软机器人等前沿研究。然而，由于水凝胶富含亲水基团，在本征上表现为亲水特性，一般不疏水，因此基本不存在具有疏水特征的纯水凝胶材料。

智能电磁设备快速推进智能时代的到来，它们将万物互联，在方便生活和工作的同时，也带了电磁污染、信息安全等问题，对国民的生命健康和国家的战略安全造成威胁。高性能电磁波吸收材料是避免电磁波侵害的首选，然而，常规电磁波吸收材料存在吸波频段窄、难以在高温环境中应用等问题。近期研究表明，通过将一维纳米材料组装成三维网络结构，利用纳米材料的大比表面积和大量的表面悬键，以及三维网络结构对电磁波的多重反射和散射，可显著增加电磁损耗。