金屬基納米材料
關注創建者：獨行俠1 創建時間：2019-01-08
金屬基納米材料的視頻教程
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金屬基納米材料的實例教程
日前，中科院金屬所催化材料研究部劉洪陽副研究員和博士研究生黃飛等人組成的納米碳材料負載金屬催化劑研究小組與北京大學馬丁教授合作，通過調控金屬鈀（Pd）原子與碳載體之間的相互作用，在納米金剛石/石墨烯碳載體上制備出原子級分散的單位點Pd催化劑，進一步的研發發現該催化劑在催化乙炔高效選擇性加氫應用中作用顯著。《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society, IF=14.7) 在線發表了該項研究成果（DOI：10.1021/jacs.8b07476），該工作并選為封面文章。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b07476
乙炔選擇性氫化是工業生產高分子聚合物過程中的重要反應之一。如何選擇性將乙炔加氫到乙烯，而避免乙烯進一步氫化到乙烷，是這一反應需要解決的主要問題。負載型Pd催化劑具有很高的乙炔加氫反應活性，但乙烯選擇性很低。目前工業上廣泛使用的加氫催化劑是經過適當修飾的Pd基催化劑，但仍然存在Pd的原子利用率較低等問題。因此，設計開發兼具高活性，高穩定性和經濟實用的加氫催化劑具有重要意義。
劉洪陽副研究員帶領的研究小組致力于新型納米碳材料負載金屬催化劑的研究。經過多年的學術積累，首次利用納米金剛石/石墨烯復合核殼材料（ND@G）為載體，制備出一種原子級分散高選擇性乙炔加氫Pd基催化劑（圖1）。
展開 圖1 導電納米粘土/液態金屬墨水原位印刷
除了具有良好的基板附著力外，導電納米粘土可用于直接印刷線寬小于100μm的電路（圖2A），導電納米粘土的特殊材料設計使其既具有液態金屬的流動性又具有粘土的可塑性。與大多數先前的液態金屬摻雜劑相比，構成納米粘土的納米顆粒具有親水性，因此納米粘土團塊可以輕松地分散在水溶液中。他們向導電納米粘土中添加2M HCl溶液并搖動試管，然后在導電納米粘土中釋放出大量氣泡，并且在試管底部出現了一些小的新鮮液態金屬小滴，最終匯聚成大塊的液態金屬，表明基于導電納米粘土的柔性電子具有很好的可回收性（圖2C）。
圖2導電納米粘土可回收性表征
隨后，他們對基于本文提出的導電納米粘土和蓋章印刷得到的柔性電子進行了電氣性能表征。除了優異的電性能外，封裝在彈性體中的導電納米粘土還為苛刻的工作條件下的可穿戴電子產品提供了出色的自修復能力。圖3A示出了導電納米粘土的結構組成，其中液態金屬在納米粘土團塊之間的分布類似于土壤中水的分布。從材料設計的角度來看，液態金屬具有與水相同的流動性，因此用液態金屬代替普通濕粘土中的水不僅賦予了濕粘土導電性，而且保持了濕粘土的自愈性能。圖3C給出了導電納米粘土的自修復機制，將切口的兩側放在一起后，表面上一些裸露的納米粘土團塊彼此接觸，成為兩側導電納米粘土再次交流的“支點”，在切口處的納米粘土團塊中自發地發生了EGaIn的毛細流，并且兩側逐漸變成一個整體?；贚M的軟電子產品的一大挑戰是其抗損壞性差。 一旦發生局部損壞，由于其良好的流動性，長期使用將不可避免地泄漏LM，尤其是在大尺寸的流體通道中，而基于導電納米粘土的柔性電子表現出了很好的破壞耐受性，如圖3F所示。
展開 【引言】
鋰金屬負極(LMA)的穩定性嚴重阻礙了其商業化。目前，研究人員已提出許多策略來提升LMA的穩定性，包括構筑3D主體、涂覆非原位保護膜、向電解質中加入添加劑以及制備具有高機械強度的凝膠和固態電解質等。但LMA保護是一項系統工程，尚無法徹底解決所有問題。塊狀納米結構材料(BNM)是一類具有精細納米結構的塊體材料。根據經驗Hall-Petch(H-P)方程，屈服應力與材料整體的強度和硬度相關，與晶粒尺寸的平方根成反比。因此，分離的晶粒使材料更堅固，疲勞耐久極限增強意味著在某些外部應力下斷裂的形成受到抑制。同時，BNM的離子傳輸特性同時顯著增加，因為質量傳遞沿晶界比在晶粒中更快地發生。研究表明，如果晶粒尺寸低于臨界尺寸，電極體積波動引起的應力可以自適應而不發生顆粒破裂。
【成果簡介】
近日，天津大學羅加嚴教授(通訊作者)等根據塊狀納米結構材料概念，通過冶金工藝設計了抗斷裂LMA，并在Adv. Mater.上發表了題為“Bulk Nanostructured Materials Design for Fracture-Resistant Lithium Metal Anodes”的研究論文。在塊狀納米結構Li(BNL)中，離子導電相存在于晶界處，促進了Li+傳輸。 BNL中精細的鋰晶粒尺寸和沉淀硬化提高了機械強度和耐疲勞性，減輕了不均勻分布的應力并防止電極粉碎。作者利用密度泛函理論研究鋰與各種氧化物之間的結合能，發現SiO2是篩選氧化物中最佳的添加劑。BNL具有91 %的鋰金屬理論容量。在具有BNL負極的全電池中，LiFePO4在10 C下具有90 mAh·g-1的容量，比具有鋰箔負極的全電池高出一個數量級。
展開 (GNS)金屬材料具有從納米到微米的空間梯度微觀結構，其具有優異的機械性能，如高強度、良好的延展性。
來源 | ACS Applied Materials Interfaces
01
背景介紹
相變材料(PCMs)在特定溫度下的相變時吸收或釋放潛熱，被認為是各種系統的有效被動熱管理的有前途的材料。然而，固-固轉變通常只吸收或釋放少量的潛熱，而且固-氣和液-氣轉變都伴隨著顯著的體積變化，這對于大多數實際應用是不適合的因此，具有相對高的潛熱、可控制的體積變化和實際相關的相變溫度的固-液PCM得到了廣泛的研究。各種有機和無機材料已被用作固體-液體PCMs，有機PCMs包括石蠟、脂肪酸和聚乙二醇，而無機PCMs包括幾種鹽和鹽水合物。
通常研究的固體-液體PCMs的主要缺點是它們的導熱系數(k)低，例如，石蠟和鹽水合物的k值分別為~ 0.2和1 W/mk，這些值明顯低于金屬、陶瓷或碳基材料的k值，它們的k值范圍從幾十到幾百W/mk。提高PCM的k值的一種方法是在PCM基體中分散具有高k值的金屬、陶瓷或碳基微或納米顆粒。然而，通過這種方法改善k的程度是有限的。而且，通過這種方法制備的復合材料具有低加工性，這限制了它們在任意形狀因素系統中的易于應用。
制備具有可加工性的PCM的常見方法是將PCM裁剪成宏，微或納米顆粒。然后，這些顆粒可以分散在連續相基質中，以達到所需的目的。然而，大多數高k材料是剛性固體，在相對溫和的條件下將PCM顆粒分散在這樣的基質中是具有挑戰性的。Ga和Ga基合金在室溫附近或以下以液態存在，由于其高可塑性和高k的綜合優勢，液態金屬（LM）被應用于各種熱管理應用中。
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來源 | ACS Applied Materials Interfaces
01
背景介紹
相變材料(PCMs)在特定溫度下的相變時吸收或釋放潛熱，被認為是各種系統的有效被動熱管理的有前途的材料。然而，固-固轉變通常只吸收或釋放少量的潛熱，而且固-氣和液-氣轉變都伴隨著顯著的體積變化，這對于大多數實際應用是不適合的因此
摘要
在集成電路和電子設備不斷增加的功率和封裝密度的推動下，通過熱界面材料 (TIM) 將多余熱量從熱點有效散發到散熱器是保持系統可靠性和性能的日益增長的需求。近年來，由于
石墨烯
的超高固有熱導率，基于石墨烯的 TIM 受到了廣泛關注。然而，這種 TIM 的冷卻效率仍然受到一些技術困難的限制，例如石墨烯的生產誘導缺陷、石墨烯在基體中的排列不良以及石墨烯/石墨烯或石墨烯
MXene是一種新型的二維（2D）過渡金屬碳化物或碳氮化物材料，2011年被美國德雷塞爾大學的Gogotsi教授通過選擇性刻蝕 MAX 相中的金屬A元素而制備，其化學通式是Mn+1XnTx（n=1, 2, 3），其中M為早期過渡金屬元素，X為碳或氮元素, T表示表面的-OH、-O-等活性官能團；MXene具有獨特的二維層狀結構
梯度納米結構(GNS)金屬材料具有從納米到微米的空間梯度微觀結構，其具有優異的機械性能，如高強度、良好的延展性。一般認為，這種梯度結構主要取決于不同部分之間屈服強度或硬度的差異。根據現有的應變梯度塑性理論，梯度微觀結構的塑性應變梯度和漸進塑性屈服伴隨著位錯的增殖和積累，可能導致額外的強化和加工硬化。例如，硬度梯度或強度梯度被定量表征為梯度納米孿晶(GNT) Cu樣品中的結構梯度，其具有不同的納米級
液態金屬的可流動性和高導電性被廣泛應用于柔性電子器件制造，然而過大的表面張力導致液態金屬易團聚成球，難以保持理想的電路狀態。低成本的絲網印刷及噴墨打印很難用于構造液態金屬基柔性電子。此外，由于液態金屬的粘附力弱，柔性電子的基底可供選擇的余地很小。
受到活字印刷術與生活中郵戳的啟發，浙江大學賀永教授團隊設計了新型的納米粘土
傳統的顆粒增強鋁基復合材料均采用SiC、B4C等剛性陶瓷顆粒作為增強體，其模量及強度較基體合金相差近10倍，復合材料在受載過程中增強體難以發生協調變形，導致復合材料不能完全發揮應有的增強效率。 哈爾濱工業大學武高輝教授課題組提出了“柔性”強化的概念，試圖尋找一種在復合材料變形過程中可發生協調變形的“柔性”增強體來強化鋁合金。本文利用45vol.% SiCp/2024Al車削屑，通過球磨的方式制成復
近日，湖南新聞聯播欄目介紹了現任中南大學難熔金屬與硬質合金研究所所長、湖南省納米材料工程中心常務副主任范景蓮教授研發的輕質難熔金屬基復合材料，這款復合材料可接受3000攝氏度以上的高溫，廣泛應用于我國高超音速飛行器、導彈等尖端領域。
鳳凰環氧樹脂127https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/48285.html
欄目介紹稱，我國某型高超音速飛行器要求能夠在大氣層內以
近日，湖南新聞聯播欄目介紹了中南大學范景蓮教授研發的輕質難熔金屬基復合材料，這款復合材料可接受3000攝氏度以上的高溫，廣泛應用于我國高超音速飛行器、導彈等尖端領域。
范景蓮，現任中南大學難熔金屬與硬質合金研究所所長、湖南省納米材料工程中心常務副主任，先后榮獲國家杰出青年基金、中組部“萬人計劃”、教育部“長江學者”、全國創新爭先獎、何梁何利基金、全國優秀科技工作者等榮譽，享受國務院特殊津貼
【引言】
鋰金屬負極(LMA)的穩定性嚴重阻礙了其商業化。目前，研究人員已提出許多策略來提升LMA的穩定性，包括構筑3D主體、涂覆非原位保護膜、向電解質中加入添加劑以及制備具有高機械強度的凝膠和固態電解質等。但LMA保護是一項系統工程，尚無法徹底解決所有問題。塊狀納米結構材料(BNM)是一類具有精細納米結構的塊體材料。根據經驗Hall-Petch(H-P)
根據英國創新署（InnovateUK）的研究，尋求提高電機效率和性能的工程師可以從使用鋁基復合材料（AMCs）中獲益，“以更少的研發競爭使其變得更輕”。
該項目由AMC專家阿爾文特牽頭，與通用電氣航空公司、YASA汽車公司和國家復合材料中心合作，在提高轉子的功率慣性比潛力的同時，為軸向磁通電機實現了40%的轉子重量節省。此外，還減少了裝配線零件的數量，從而縮短了裝配時間。
隨著電氣化的增加
