日本研發(fā)出高效吸光性材料

日本研究人員最新研發(fā)出一種高效的吸光性材料，其可見光和紅外線的吸收率都超過 99%，新材料將有望應(yīng)用于影像器材等領(lǐng)域。

吸光性材料是指光線照射在材料上，于照明之外并無透射，也不產(chǎn)生映射和大塊的耀斑，在吸收光線后材料較少反射出光。要大幅提高材料光吸收率和耐久性，需要在材料表面進(jìn)行納米級的微細(xì)加工，形成圓錐形空洞構(gòu)造，相關(guān)技術(shù)挑戰(zhàn)巨大。

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所領(lǐng)銜的研究小組首先利用加速器發(fā)出的離子束照射樹脂材料以制造一些細(xì)小的孔，再經(jīng)過化學(xué)處理使小孔擴(kuò)展成圓錐形，使樹脂材料擁有了精密的表面構(gòu)造，最后以這種樹脂材料為模子，填充上混合了碳的黑色硅橡膠，就制成了高效吸光的 “黑暗” 材料。新材料對可見光和紅外線的吸收率分別超過 99.5% 和 99.9%。

研究人員稱，這種材料經(jīng)久耐用，未來有望應(yīng)用于望遠(yuǎn)鏡和照相機(jī)等對光吸收極為敏感的設(shè)備。

我國學(xué)者制備出沸石棉纖維緊急止血救生衣

浙江大學(xué)化學(xué)系研究團(tuán)隊用沸石棉纖維復(fù)合材料，制備出一件 “緊急止血救生衣”。該救生衣外表與普通 T 恤沒有區(qū)別，但能在關(guān)鍵時刻止住噴流的動脈血，為搶救生命贏得時間。

相關(guān)研究人員介紹，失血過多是意外創(chuàng)傷致死的首要原因，大動脈出血則十分兇險。作為血液從心臟通往各個組織的交通要道，動脈內(nèi)血液的流速可超過 50 厘米/秒。一旦發(fā)生破裂或損傷，在短時間內(nèi)血液就會大量流失。

常見的沸石止血產(chǎn)品是一種粉狀物，此前已被廣泛用于重度出血時的院前急救。但沸石止血產(chǎn)品在使用時會產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致傷口灼燒，影響愈合。

研究人員對沸石止血產(chǎn)品進(jìn)行了改造，將沸石材料植入棉纖維上，制備出柔性、安全、便捷的新型止血復(fù)合材料，并制作成衣物。在電子顯微鏡下可以看到，止血衣的一根根棉纖維上附著有許多小圓球，直徑在 5 微米左右。

“沸石止血不是簡單的物理吸附現(xiàn)象。我們發(fā)現(xiàn)，沸石能從血液中捕獲并活化凝血酶，使其持續(xù)高效工作，從而大大增強(qiáng)人體本身的凝血機(jī)制。沸石棉纖維復(fù)合材料只需植入很少的沸石，就能夠達(dá)到催化凝血的效果，避免使用時的高溫灼傷和凝血酶失活問題。” 相關(guān)研究人員說。

研究人員表示，沸石棉纖維復(fù)合材料可制成用于不同傷口的止血產(chǎn)品，可成為戶外運(yùn)動、極限運(yùn)動的保護(hù)裝備，也可作為急救裝備，在交通、地震等意外事故中發(fā)揮作用。

零下23℃超導(dǎo)材料最高臨界溫度刷新

超導(dǎo)材料能無損耗傳輸電能，但其應(yīng)用卻因超導(dǎo)態(tài)嚴(yán)苛的低溫要求而受限。因此，實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)成為科學(xué)家的重要目標(biāo)，如今他們離這一目標(biāo)越來越近。在最新一期《自然》雜志上，美德兩國科學(xué)家組成的研究小組發(fā)表論文稱，他們實(shí)驗證實(shí)，高壓下的氫化鑭在250K（K代表絕對溫標(biāo)開爾文，250K大約為-23℃）下中具有超導(dǎo)性。而250K，是迄今為止超導(dǎo)材料中已證實(shí)的最高臨界溫度。

過去的一個世紀(jì)里，科學(xué)家一直在尋找能在室溫下具有超導(dǎo)性的材料，隨著越來越多的超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)，最高臨界溫度的紀(jì)錄也在不斷刷新，逐步向室溫目標(biāo)邁進(jìn)。在2018年，兩個獨(dú)立研究小組幾乎同時報告稱，壓縮的氫化鑭化合物可能在更高的溫度下表現(xiàn)出超導(dǎo)性，其臨界溫度范圍從215K—280K不等。這一理論預(yù)測在當(dāng)時引起了廣泛關(guān)注。

此次，美德兩國研究人員通過實(shí)驗驗證了這一理論預(yù)測。他們使用一種被稱為金剛石壓腔的設(shè)備，利用兩顆金剛石擠壓一小塊兒鑭樣品，使其在170吉帕的高壓下轉(zhuǎn)化為氫化鑭化合物——LaH10，然后用X射線探測其結(jié)構(gòu)和成分。研究人員觀察到LaH10具有零電阻、在外加磁場作用下臨界溫度會降低、同位素效應(yīng)（臨界溫度依賴于同位素質(zhì)量的現(xiàn)象）這3個超導(dǎo)材料特征，但因樣本量太小而無法對超導(dǎo)材料的另一個重要特征——邁斯納效應(yīng)（一種超導(dǎo)體對磁場的排斥現(xiàn)象）進(jìn)行觀測。他們表示，其所觀察到的3個特征已可以證明，在250K的溫度下，氫化鑭在超過100萬倍地球大氣壓下會變成超導(dǎo)物質(zhì)。

250K，是目前人類高溫超導(dǎo)的最新紀(jì)錄，比此前的最高臨界溫度增加了50K左右。研究人員稱，這是向?qū)崿F(xiàn)室溫超導(dǎo)目標(biāo)邁出的令人鼓舞的一步。而同期《自然》雜志上刊發(fā)的評論文章則指出，這一研究結(jié)果表明，科學(xué)家對超導(dǎo)材料的研究可能進(jìn)入了一個新階段，開始從靠經(jīng)驗規(guī)則、直覺或運(yùn)氣發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體向由具體理論預(yù)測指導(dǎo)研究過渡。

百年時間里，人類已實(shí)現(xiàn)數(shù)萬種材料的超導(dǎo)，但室溫超導(dǎo)一直還是“終極目標(biāo)”。這是因為，目前大多數(shù)超導(dǎo)體仍然僅在接近絕對零度的溫度下工作。其意味著實(shí)際應(yīng)用中需要依賴昂貴的低溫液體——例如液氦等來維持低溫環(huán)境。也因此超導(dǎo)應(yīng)用的成本急劇增加，甚至維持低溫的成本，都要遠(yuǎn)超材料本身的價值。如今誕生的又一全新紀(jì)錄，標(biāo)志著科學(xué)家實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)的步伐正在加快，也代表著我們距離跨入無電力損耗的全新時代更進(jìn)了一步。

全新氧化鉬二維材料問世

莫斯科國立鋼鐵合金學(xué)院國家研究型技術(shù)大學(xué)與美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校合作，開展二維材料合成及其性能研究，并在納米技術(shù)科學(xué)期刊中發(fā)表了關(guān)于氧化鉬（MoO2）方面的工作成果。

二維材料的特征在于其厚度非常?。ㄍǔＰ∮?納米），因此可用于創(chuàng)建現(xiàn)代電子設(shè)備上使用的分層異質(zhì)結(jié)構(gòu)，比如晶體管、傳感器、太陽能電池和發(fā)光二極管等。二維材料的創(chuàng)建和研究是現(xiàn)代材料科學(xué)中最有前景的方向之一。

莫斯科國立鋼鐵合金學(xué)院國家研究型技術(shù)大學(xué)研究人員德米特里·穆拉托夫表示，他們通過化學(xué)沉積法從氣相中獲得了二維材料氧化鉬，然后使用分析方法對其進(jìn)行全面研究，并將進(jìn)一步研究如何利用這些成果。他表示，新材料可用于創(chuàng)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)和納米器件，如晶體管、傳感器、光電探測器等。

據(jù)悉，該大學(xué)功能納米系統(tǒng)和高溫材料教研室已經(jīng)開發(fā)出用于太陽能電池、發(fā)光二極管和傳感器的過渡金屬硫?qū)倩铮谘芯繉⒀趸┳鳛楦纳聘鞣N鋼耐腐蝕性的涂層的方法。

研究人員開發(fā)出可以冷卻房屋的木材

木頭內(nèi)部有一系列微小的結(jié)構(gòu)，用來把水和營養(yǎng)物質(zhì)輸送到活樹的各個部分?？茖W(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)找到了如何利用這些小結(jié)構(gòu)保持家里涼爽的方法。馬里蘭大學(xué)和科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員說，這種材料可以節(jié)省20%的空調(diào)費(fèi)用。

這項研究利用了纖維素納米纖維和木材內(nèi)部的天然維管室，以一種能在材料中產(chǎn)生光學(xué)性質(zhì)的方式進(jìn)行處理，從而能夠散熱。研究小組去除了木質(zhì)素，木質(zhì)素是木材的一種成分，它能增強(qiáng)木材的強(qiáng)度并增加顏色。結(jié)果是一種由纖維素納米纖維制成的淺色材料。

然后將木材壓縮以恢復(fù)其強(qiáng)度，并添加一種超疏水化合物來保護(hù)它。其結(jié)果是一種比鋼強(qiáng)度更高的亮白色建筑材料，可以用來建造屋頂和去除建筑物的熱量。散熱性能不需要電。在亞利桑那州一個炎熱晴朗的日子里進(jìn)行的測試表明，即使在一天中最熱的時候，冷卻木材的溫度也比周圍空氣溫度低5-6華氏度。它也比天然木材冷12度。

該團(tuán)隊估計，如果用于自2004年以來建造的建筑物，新木材將節(jié)省20％的空調(diào)費(fèi)用。在炎熱的環(huán)境中為家降溫是最大的能源消耗之一。沒有跡象表明這種木材何時可以用于商業(yè)部署。