新材料最新突破：比鋼鐵硬、比塑料輕的聚合物；不含阻燃劑的阻燃新材料等
2022-09-29
新材料的研發與突破，對我們的生活及人類文明的進程有著重要的作用，值得我們深刻關注。本期文章整理了一些近期的新材料成果，快和小編一起來看看吧!
1、新型碳納米管結構，混合材料可改變其顯著特性
碳納米管(CNTs)、富勒烯和石墨烯等碳基納米材料由于其獨特的物理性質而備受關注。一項新的研究探索了混合納米結構的潛力，并引入了一種具有顯著熱和機械性能的新型多孔石墨烯CNT混合結構。
該研究表明，如何通過稍微改變CNT和石墨烯的固有幾何排列以及各種填充劑來改變新型石墨烯CNT雜化結構的顯著特性。
準確控制石墨烯CNT混合結構中的熱導率和機械強度的能力使其成為各種應用領域的潛在合適候選者，特別是在重量和強度至關重要的先進航空航天制造中。
2、海藻材料：建造未來城市新型建筑材料
采石場石灰石燃燒對每年因制造水泥而產生7%的溫室氣體排放有很大貢獻。位于博爾德的科羅拉多大學領導一個研究小組發現了一種利用微藻從大氣中吸收二氧化碳的方法，使水泥生產實現碳中和甚至負碳。
該研究小組近被HESTIA計劃(將排放物轉化為從大氣中獲取輸入物的結構)選中，以推進和擴大生物石灰石基波特蘭水泥的生產，并為創造一個零碳的未來作出貢獻?；炷潦堑厍蛏蠌V泛的材料之一，也是全球各地建筑的基礎。它是由水和波特蘭水泥制成的糊狀物，然后加入沙子、礫石或碎石等成分。糊狀物將顆粒固定在一起，使混合物硬化成混凝土。
流行的水泥形式，即波特蘭水泥，是通過從大型采石場移除石灰石并在高溫下燃燒而產生的，這會產生大量的二氧化碳。研究小組發現了一種生產波特蘭水泥的凈碳中性方法，即用生物生成的石灰石代替采石場的石灰石，這是某些種類的鈣質微藻通過光合作用完成的自然過程(很像建造珊瑚礁)。換句話說，釋放到大氣中的二氧化碳量相當于微藻已經捕獲的量。
如果全世界所有以水泥為基礎的建筑都被替換成生物石灰石水泥，每年將有高達20億噸的二氧化碳不再被泵入大氣中，還有超過2.5億噸的二氧化碳將被從大氣中抽出并儲存在這些材料中。理論上這可以在一夜之間實現，因為生物質石灰石可以與現代水泥生產工藝"即插即用"。
3、韓國三養社開發出不含阻燃劑的透明、阻燃新材料
近日，韓國三養社宣布自主開發出環保型透明不含阻燃劑PC。PC強化了其在低溫環境下的耐沖擊性、耐化學性、透明性等性能，環保和高性能皆可兼顧。產品可應用于汽車、電子電器、電動汽車充電站、飛機外殼材料、醫療設備等市場。
三養社樸賢鎬TEAM長表示："三養社的環保型透明阻燃PC不含添加劑，不僅具備了普通PC的優勢可以加工成透明的薄片，而且不會對環境造成污染。
另外，它是基于具有較強抗低溫沖擊性的硅基聚碳酸酯(Si-PC)研發的，所以也可以在建筑外墻、戶外照明等相關材料上廣泛地使用"。
4、超高強度二維聚合物：比鋼鐵硬，比塑料輕
近期，國外有關科研團隊成功開發出了這樣一種新型材料。它是一種二維聚合物，科研人員將其稱為2DPA-1。不過，想要讓聚合物形成二維材料是非常困難的。雖然一些團隊已經取得了一些成功，但所產生的材料有缺陷，降低了它們的強度或其他理想性能。在這項研究中，曾經因引起食品安全問題而臭名昭著的三聚氰胺反而發揮了極大的用途。
科研人員在實驗中發現，在適當的條件下，三聚氰胺分子單體可以在二維上生長，分子中的氫鍵會固定在一起，在不斷堆疊中形成圓盤狀。這種結構非常牢固，就像樂高積木一樣緊緊鎖合，再也分不開。
這種特殊的結構，讓制備出的二維聚合物材料十分穩定。盡管它非常薄且輕，但強度是鋼的兩倍。這種材料制備起來非常容易，只需要溶液，單體就可以在其中自行堆疊成片狀，適合做薄膜或者涂層。由于是二維分子結構，這種材料可以阻止水和氣體透過，密閉性非常強。
可以預見，這種高強度的輕質材料有著廣闊的應用前景。不僅可以成為車輛、智能手機等設備的涂層，而且還可以作為建筑材料使用。
5、黏性超強：“高強度水下粘合劑”
近日，日本東京大學的一個科研團隊受貽貝等海洋生物啟發，成功研發出一種“超高強度水下粘合劑”。
科學家研究發現，貽貝足絲的粘附蛋白含有某種氨基酸。貽貝之所以能在海浪的沖刷下牢牢粘附于礁石上，關鍵在于這種氨基酸的結構中帶有2個酚羥基。
受此啟發，科研人員在實驗室合成了具有多個酚羥基的粘合劑。這種新型粘合劑在各種基材上表現出了超強的水下附著力，其中在金屬上的粘合強度超過10兆帕，這意味著1平方厘米的微小粘合面積可以承受超過100公斤的重量。
這種“超高強度水下粘合劑”不僅在生物醫學應用中具有潛在的用途，還可能被納入各種工業聚合物體系中。
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