量子材料工程的案例
量子點｜韓國團隊開發高效鈣鈦礦量子點電致發光材料
CINNO Research產業資訊，韓國光州科學技術院(GIST)高等光技術研究所Lee Changyeol博士研究小組6月10日宣布，已經成功開發出大氣及化學穩定性大幅提升的鈣鈦礦量子點材料。研究組通過噴墨印刷制程實現了分辨率為1微米(um)的白色電致發光器件。
根據韓媒heraldcorp報道，鈣鈦礦量子點材料具有較高的發光效率和高純度，作為可替代OLED的新一代顯示材料備受矚目。
但是鈣鈦礦量子點材料因其離子結合特性，在水分、氧氣、極性溶劑中很容易被分解，導致很難維持長時間發光效率和色純度。且無法采用高分辨率面板所需的光刻（Photolithography）制程。
研究小組在通過沉淀法合成的鈣鈦礦量子點溶液中加入光引發劑和光橋配體，提高了鈣鈦礦量子點溶液及薄膜的穩定性。
利用調節鈣鈦礦量子點溶液中配體的流體元素，開發了可以噴墨打印的綠色和紅色鈣鈦礦量子點墨水，并使用它們實現分辨率為1微米(um)的白色電致發光器件。
Lee Changyeol博士表示，此次研究成果為鈣鈦礦量子點材料的新一代顯示商用化邁出了重要一步?！?/span>
展開 量子材料跨界拓展固態離子導體
不同鋰離子濃度誘發材料能帶結構變化的DFT模擬結果
基于第一性原理的分子動力學模擬展現鋰離子在SNO晶體中的傳輸過程
此外，在拓展研究中還發現，該調控方法在其他稀土金屬鎳酸鹽（如NdNiO3, EuNiO3）及其他堿土金屬電子給體（如Na）中均有很好的普適性。這些結果預示著量子材料在多種交叉科學領域廣闊的應用前景。
第一性原理、量子化學、材料模擬。軟件實戰
第一性原理、量子化學、材料模擬。軟件實戰
飛秒X射線在量子材料動力學中的探測運用
【引語】
泵浦探測X射線（Pump–probe X- ray）技術是一項研究材料動力學的新型工具。它可以直接捕獲瞬態光誘導的微觀自由度變化。在典型的X射線時間分辨實驗中，材料樣品被強激光脈沖激發，稱為泵脈沖，引起材料的動態變化。時間延遲的X射線脈沖通過與材料的相互作用探測其動態變化，隨后通過檢測器收集散射（或透射）的光束。根據對硬和軟X射線中光子能量的篩選，可以使用諸如X射線衍射，X射線吸收光譜和共振X射線衍射等技術獲得有關材料的原子或電子結構的信息。
光脈沖可以引起固體特性的動態變化。在量子材料中，已經發現了許多相關的新現象: 電子相之間的超快轉變，鐵電階次的轉換和非平衡涌現行為(non-equilibrium emergent behaviors)，光致超導現象等等。研究這些現象需要在超快時間分辨率下對多個微觀自由度進行詳細測量。飛秒X射線技術為其提供了可能。它可以探測材料的瞬態結構，電子和磁自由度的動態。 這篇文章總結了一系列代表性的實驗研究。
一．鐵質材料
超快鐵電轉換
由于相反相位電極化所引發的結構扭曲狀態和雙穩定狀態，使得鐵電材料具有很大的科學研究價值和技術意義。利用這些特性，數字信息可以存儲在鐵電體中，進而使其用于非易失性信息存儲裝置的研發。通常，通過施加脈沖電場可以實現鐵電極化的轉換。然而，這種鐵電轉換是由非相干動力學和疇界的傳播驅動的。這使得轉換耗時達到數百皮秒。為了縮短轉換時間，科學家嘗試過通過利用脈沖拉曼散射或直接激發驅動鐵電軟模，以實現超高速轉換。
科學家S. Gr¨ubel等人利用單周期太赫茲脈沖直接激發材料引起晶格振動 并利用超快X射線對Sn2P2S6在其鐵電相中軟模受直接激發而引起的結構響應進行了定量測量。
展開 
西安交大：石墨烯量子點白光材料重要進展！
石墨烯量子點是一種準零維納米材料，具有獨特的物理、化學性質。與傳統發光材料相比，石墨烯量子點具有帶隙寬度及發光特性連續可調；結構穩定，耐強酸、強堿腐蝕；不含有毒性金屬元素，綠色環保等突出優勢。近年來，石墨烯量子點材料在發光器件、光電傳感器、熒光分析等研究領域得到廣泛關注。
然而，現有基于石墨烯量子點的發光材料，仍存在光轉換效率較低（＜20%），發光色彩偏離正白光，熱穩定性差等缺點，限制了其實際使用。
近日，西安交通大學理學院和玲教授課題組開發了一種密胺樹脂/石墨烯量子點復合微球新型白光發光材料，通過密胺樹脂陽離子聚合物與石墨烯量子點的可控聚集，實現石墨烯量子點發光性能的有效調控，制備具有高發光效率、可調發光顏色和良好光、熱穩定性的高效固態白光發光材料。制備所得系列白光微球具有均一的粒徑（2.0 ± 0.08 μm），其發光CIE色坐標可在（0.28, 0.28）至（0.33, 0.32）范圍內連續調控，量子產率83%-43%，被成功用于白光LED器件的構建。
該研究成果“White‐Light‐Emitting Melamine‐Formaldehyde Microspheres through Polymer‐Mediated Aggregation and Encapsulation of Graphene Quantum Dots”已于近期在線發表于期刊Advanced Science （IF=12.441），論文的第一作者為理學院青年教師吳宥伸博士，西安交通大學理學院化學系為論文的第一作者單位和唯一通訊作者單位。
展開 首爾科大《JMCC》：利用量子復合材料實現彩色編碼電致WLEDs！
由于其溶液可加工性、色溫可調、量子效率高、光穩定性好等優點，人們對高性能量子點WLEDs的材料和器件結構設計進行了大量的研究。目前，對WLEDs的研究主要集中在使用量子點作為光致發光顏色轉換器或使用純窄線寬的QD-LED來補充白光光譜，這既不節能，也難以實現視覺舒適的環境顏色編碼。
來自韓國首爾科技大學等單位的研究人員，提出了一種由鈣鈦礦和CIS量子點雜化而成的量子復合材料作為顏色編碼的電致發光層，它為環境照明提供了良好的白色溫度和偏壓穩定性。與單純使用銳利發射量子點來匹配白光光譜不同，寬發射光譜CIS量子點用于色溫調諧。這些設計的量子點復合材料使得所制備的WLED CIE顏色坐標平均值為（0.33，0.34）。此外，所制備的WLEDs的導通電壓為4 V，即使在較寬的驅動電壓范圍內，也具有較小的漏電流、良好的顏色穩定性和電偏壓容限。研究結果預示著不同量子材料在分子水平上的雜交將用于高性能電致發光白色調光。相關成果發表在Journal of Materials Chemistry C。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1039/D1TC00683E
膠體無機量子點（QD）基發光二極管（QLED）具有全溶液可加工性、色溫可調、驅動電壓低、發光效率高、亮度高等特點，在柔性全彩顯示和大面積照明領域具有廣闊的應用前景。在過去的幾十年里，量子點技術取得了巨大的進步，可以設計出高效的量子點材料和器件結構。QLEDs已經接近有機LED的最先進性能。這反過來又允許創建與未來顯示器和環境照明相關的基于QD的白光發光二極管的新設備架構。到目前為止，WLED通常采用兩種主要方法。目前流行的是使用量子點作為光轉換層，而不是傳統的無機磷材料。
展開 SmartKem與Nanosys達成合作，開發低成本印刷Micro-LED 和量子點材料
3.中國
4.日本
5.其他
四、全球量子點顯示部件重要廠商分析
1.三星
2.3M
3.納晶
4.激智
5.DIC
6.星爍
7.惟怡
8.貝迪
9.其他
第四章：全球量子點材料市場分析與預測
一、全球量子點材料產能概述
二、全球量子點材料總體產能分析與預測
三、全球不同類別量子點材料產能分析與預測
1.含鎘量子點材料產能分析與預測
2.磷化銦量子點材料產能分析與預測
3.鈣鈦礦量子點材料產能分析與預測
4.碳量子點材料產能分析與預測
四、全球量子點材料重要廠商分析
1.Nanosys
2.Nanoco
3.三星
4.納晶
展開 科學家開發出一種新的偏振異質結構發光材料！2D材料和0D量子點的“結合”，為未來新型顯示器帶來可能
圖片來源：Xu HongWei等
圖1. a、納米片（Nanosheet）材料的合成過程示意圖；b、碳量子點合成工藝示意圖；c、 納米片和碳量子點材料的復合結構示意圖；d、納米片和碳量子點復合材料的膠體性質（使用λ=635nm的激光照射）；e、納米片和碳量子點復合材料的發光性能（使用λ=365nm的紫外線燈照射）；f、納米片和碳量子點復合材料透過正交偏振器觀察到的雙折射現象。
偏振發光材料具有光發射和光學調制的雙重屬性，它具有許多獨特的優勢，包括偏振發光和自適應光學調制等。然而，傳統有機偏振發光材料的應用一直都有很多挑戰，例如對外部場不敏感、發光效率低或紫外線光學穩定性不足等。最近，有研究人員創新地開發出一種新的偏振發光材料，據介紹該材料對外部場的靈敏度有很大的提高，其次它在深紫外波長范圍內的穩定性和發光效率也得到了提高，這對多功能光學控制設備的制造具有重要意義。
由于固有的一維或多維納米尺度，很多低維無機材料與大塊材料相比能夠表現出非常不同的物理性質，這其中值得關注的是，這一類材料具有明顯的量子限制效應和顯著的光學各向異性。具體而言，由不同尺寸的材料制成的復合異質結構材料，能夠獲得優異的電學、磁學、催化和光化學性能，它們在相關應用中表現出非凡的性能。不過，偏振發光材料領域一直沒有看到這樣的突破，這主要歸因于與復合異質結構的制造技術還很不成熟，另外，不同尺寸的材料之間也比較缺乏互補的性質特征。
在最近《光：科學與應用》期刊上發表的一篇新論文中，由中國廣東省中國科學院深圳高級技術研究院的丁寶福領導的一個科學家團隊將一種具有超高刺激敏感度的寬帶隙2D材料與0D的碳量子點（CD）集成。經過驗證，這種合成材料能夠發出高光效和偏振度的藍色熒光。
據介紹，通過這種方案，研究人員合成出首個以0D/2D構型為特征的全無機納米異質結構有機發光材料。
展開 西安交大和玲教授在石墨烯量子點白光材料領域取得重要進展
石墨烯量子點是一種準零維納米材料，具有獨特的物理、化學性質。與傳統發光材料相比，石墨烯量子點具有帶隙寬度及發光特性連續可調；結構穩定，耐強酸、強堿腐蝕；不含有毒性金屬元素，綠色環保等突出優勢。近年來，石墨烯量子點材料在發光器件、光電傳感器、熒光分析等研究領域得到廣泛關注。然而，現有基于石墨烯量子點的發光材料，仍存在光轉換效率較低（＜20%），發光色彩偏離正白光，熱穩定性差等缺點，限制了其實際使用。
近日，西安交通大學理學院和玲教授課題組開發了一種密胺樹脂/石墨烯量子點復合微球新型白光發光材料，通過密胺樹脂陽離子聚合物與石墨烯量子點的可控聚集，實現石墨烯量子點發光性能的有效調控，制備具有高發光效率、可調發光顏色和良好光、熱穩定性的高效固態白光發光材料。制備所得系列白光微球具有均一的粒徑（2.0 ± 0.08 μm），其發光CIE色坐標可在（0.28, 0.28）至（0.33, 0.32）范圍內連續調控，量子產率83%-43%，被成功用于白光LED器件的構建。
該研究成果“White‐Light‐Emitting Melamine‐Formaldehyde Microspheres through Polymer‐Mediated Aggregation and Encapsulation of Graphene Quantum Dots”已于近期在線發表于期刊Advanced Science （IF=12.441），論文的第一作者為理學院青年教師吳宥伸博士，西安交通大學理學院化學系為論文的第一作者單位和唯一通訊作者單位。
該研究工作得到了中國博士后基金、國家自然科學基金、教育部物質非平衡合成與調控重點實驗室及西安交通大學分析測試共享中心的支持。
展開 天津大學封偉團隊《先進功能材料》長壽命室溫磷光氟氮雙摻雜碳量子點方面取得重要進展
發光隱形材料，特別是室溫磷光材料，具有長發光壽命和獨特的單線態-三線態躍遷等優異特征，且其磷光發射可以消除短壽命的熒光和光散射背景，能起到非常顯著的加密效果，是光子加密信息的重要載體。其在信息安全領域廣泛應用，具有非常高的經濟價值，因而引起了科學家的極大研究興趣。
室溫磷光碳量子點具有高光穩定性、低毒性、生物相容性好、低能耗的制備過程等優勢，使其在高信息安全領域具有非常潛在的應用價值。特別是自保護的室溫磷光碳量子點有以下幾點優勢：1、無需考慮基質輔助的氧隔離層就可以實現室溫下高效磷光發射；2、外界刺激可以直接作用于裸露的碳量子點，有利于設計具有外界刺激響應性的磷光傳感器；3、可以通過噴墨打印技術實現復雜的圖案設計；4、磷光性能可以實現時間維度和空間維度的高安全信息保護。但是目前報道的絕大多數基于碳量子點的室溫磷光材料中，需將碳量子點嵌入到基質中才能獲得室溫磷光發射現象。如何實現碳量子點的自保護磷光性能仍然存在巨大挑戰。
近日，天津大學材料學院封偉團隊采用一步水熱法制備了具有自保護超長室溫磷光性能的氟氮雙摻雜碳量子點（FNCDs）。在雙溶劑體系（N’N-二甲基甲酰胺/乙腈）的水熱法過程中，碳源在高溫下被碳化和成核的同時，氮元素和氟元素同步摻雜進入FNCDs中。當雙溶劑體系中的溶劑體積比為1:1時，氟含量和氮含量分別達到了7.29At%和14.13At%。且FNCDs中含有大量的氨基和半離子型C-F鍵，因而具有很好的水溶性。FNCDs中大量的共軛C-N/C=N結構具有減低的單線態-三線態能帶隙，促進第一單線態（S1）到第一三線態（T1）的系間轉移。無需任何氧氣隔離處理，FNCDs只需涂在濾紙上即可產生自保護室溫磷光性能，其中磷光壽命高達1.21s。FNCDs表現出優異的熒光pH穩定性和自保護室溫磷光pH響應性。
展開 CINNO Research｜2024年全球量子點顯示材料用量將突破22噸，年均復合增長率達到CAGR 52%
3.中國
4.日本
5.其他
四、全球量子點顯示部件重要廠商分析
1.三星
2.3M
3.納晶
4.激智
5.DIC
6.星爍
7.惟怡
8.貝迪
9.其他
第四章：全球量子點材料市場分析與預測
一、全球量子點材料產能概述
二、全球量子點材料總體產能分析與預測
三、全球不同類別量子點材料產能分析與預測
1.含鎘量子點材料產能分析與預測
2.磷化銦量子點材料產能分析與預測
3.鈣鈦礦量子點材料產能分析與預測
4.碳量子點材料產能分析與預測
四、全球量子點材料重要廠商分析
1.Nanosys
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ABAQUS-復合材料工程應用案例大合集-快速提高abaqus工程應用技能
ABAQUS-復合材料工程應用案例大合集-快速提高abaqus工程應用技能
【工程材料】一看全懂！機械工程師必知的24種常用金屬材料及其特性
5、35——各種標準件、緊固件的常用材料
主要特征: 強度適當，塑性較好，冷塑性高，焊接性尚可。冷態下可局部鐓粗和拉絲。淬透性低，正火或調質后使用應用舉例: 適于制造小截面零件，可承受較大載荷的零件：如曲軸、杠桿、連桿、鉤環等，各種標準件、緊固件。
6、65Mn——常用的彈簧鋼
應用舉例:小尺寸各種扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發條，也可制做彈簧環、氣門簧、離合器簧 片、剎車彈簧、冷卷螺旋彈簧，卡簧等。
7、0Cr18Ni9——最常用的不銹鋼（美國鋼號304，日本鋼號SUS304）
特性和應用: 作為不銹耐熱鋼使用最廣泛，如食品用設備，一般化工設備，原子能工業用設備。
8、Cr12——常用的冷作模具鋼（美國鋼號D3，日本鋼號SKD1)
特性和應用: Cr12鋼是一種應用廣泛的冷作模具鋼，屬高碳高鉻類型的萊氏體鋼。該鋼具有較好的淬透性和良好的耐磨性；由于Cr12鋼碳含量高達2.3%，所以沖擊韌度較差、易脆裂，而且容易形成不均勻的共晶碳化物；Cr12鋼由于具有良好的耐磨性，多用于制造受沖擊負荷較小的要求高耐磨的冷沖模、沖頭、下料模、冷鐓模、冷擠壓模的沖頭和凹模、鉆套、量規、拉絲模、壓印模、搓絲板、拉深模以及粉末冶金用冷壓模等。
9、DC53——常用的日本進口冷作模具鋼
特性和應用: 高強韌性冷作模具鋼，日本大同特殊鋼（株）廠家鋼號。高溫回火后具有高硬度、高韌性，線切割性良好。
展開 材料創新從20年縮短到2年？材料基因組工程揭秘
當前，在中國，降低核心關鍵材料的對外依存度的緊迫性正越來越凸顯。
中國材料科學界在1999 年6 月召開主題為"發現和優化新材料的集成組合方法"的第118 次香山科學會議，尋找加速發現新材料的有效途徑。2011 年12 月，中國科學院和中國工程院主辦主題為"材料科學系統工程"的第S14 次香山科學會議，研究中國應對MGI 的策略，并在隨后3 年中，多次組織以材料基因組計劃為主題的研討會、報告會，使得中國材料界對材料基因組技術的認識不斷深入，形成基本共識。2014 年，中國科學院和中國工程院分別向國務院提交咨詢報告，建議盡快啟動實施中國材料基因組計劃。
2016年8月8日，國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》，面向2030年的15個重大科技項目就包括“重點新材料研發及應用：重點研制碳纖維及其復合材料、高溫合金、先進半導體材料、新型顯示及其材料、高端裝備用特種合金、稀土新材料、軍用新材料等，突破制備、評價、應用等核心關鍵技術”。提出發展變革性的材料研發與綠色制造新技術，“重點是材料基因工程關鍵技術與支撐平臺”。
2017年4月，中國科技部發布《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》，從四個層面部署了材料領域發展目標：
發揮材料的基礎性和支撐性特征，大力推進量大面廣的傳統（基礎）材料技術提升，滿足國家建設需求、實現節能減排；
發揮材料的先導性特征，重點發展戰略性電子材料、先進結構材料、新型功能與智能材料，滿足戰略性新興產業的發展需求；
發展前瞻性材料技術，突破納米材料技術、材料基因工程技術，形成新的技術和經濟增長點；
加強材料基地與人才隊伍建設，增強材料領域的持續創新能力。
2018年7月，來自云南省科技廳的消息稱，稀貴金屬材料基因工程已正式在云南省啟動實施。
展開 【兩刊動態】《材料工程》《航空材料學報》繼續入編北大《中文核心期刊要目總覽》
編輯部兩本期刊《材料工程》《航空材料學報》繼續入編《中文核心期刊要目總覽》2020年版（即第9版）一般工業技術類和金屬學與金屬工藝類核心期刊。衷心感謝各位關注以及幫助兩刊的科研工作者們，也請繼續支持兩刊的工作更上一層樓！
