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制備在宏觀尺度上具備二維單片石墨烯的獨(dú)特本征性質(zhì)的石墨烯三維體相材料是材料學(xué)研究中兼具學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用意義的重大挑戰(zhàn)。本項(xiàng)目制備得到了一種三維石墨烯宏觀體相材料，其由大量獨(dú)立且懸空的二維石墨烯單元通過(guò)片層邊緣的化學(xué)鍵構(gòu)筑而成。該材料具有良好的機(jī)械性能，在常溫可見(jiàn)光下作用下具有電子發(fā)射能力，在瓦特功率級(jí)別的可見(jiàn)波段激光或聚焦的太陽(yáng)光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料樣品可以在真空條件下實(shí)現(xiàn)有效的直接光驅(qū)動(dòng)，此現(xiàn)象為國(guó)內(nèi)外所首次觀察及報(bào)道，為石墨烯帶來(lái)了一種激動(dòng)人心的潛在應(yīng)用價(jià)值。上述材料的制備及相關(guān)性能研究還可為石墨烯在催化，能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用提供材料支持與相關(guān)理論支撐。 項(xiàng)目特色： 1.制備了基于二維石墨烯單元通過(guò)片層邊緣的化學(xué)鍵構(gòu)筑而成三維石墨烯體相材料，該材料不僅保留了二維石墨烯材料的本征性質(zhì)， 而且具備優(yōu)良的機(jī)械及光電性能。 2. 在國(guó)內(nèi)外首次觀察到厘米級(jí)尺寸的裸眼可見(jiàn)的宏觀石墨烯樣品，只依靠瓦特級(jí)別的光作為單一驅(qū)動(dòng)源，即可實(shí)現(xiàn)較大距離(數(shù)十厘米)的有效的運(yùn)動(dòng)，并提出了光致電子發(fā)射驅(qū)動(dòng)的機(jī)理解釋上述三維石墨烯體相材料獨(dú)特的光驅(qū)動(dòng)， 3. 上述材料的制備與性能研究揭示通過(guò)有效合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑手段，能夠得到以二維石墨烯作為構(gòu)成單元，并有效保留其獨(dú)特二維性質(zhì)和兼具三維宏觀形態(tài)的石墨烯體相材料，此項(xiàng)研究為其它二維材料的開(kāi)展類似工作并拓展其應(yīng)用提供了范例和思路。 已取得的成果： 項(xiàng)目的標(biāo)志性研究結(jié)果于 2015 年 6 月在線發(fā)表于 NaturePhotonics，并于 2015 年 7 月正式發(fā)表（Nature Photonics, 2015, 9, 471-476）。雜志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene”發(fā)表了專題評(píng)論。英國(guó)著名科普雜志 New Scientist 以“Spacecraft builtfrom graphene could run on nothing but sunlight”為題報(bào)道了此研究，指出該成果“再為石墨烯這種優(yōu)良材料增添了一種驚人的性能”。國(guó)內(nèi)主要媒體包括人民日?qǐng)?bào)、光明日?qǐng)?bào)、新華網(wǎng)以及多家門戶網(wǎng)站等均對(duì)此研究進(jìn)行了報(bào)道，中央電視臺(tái)《新聞聯(lián)播》欄目于 2015 年 6 月21 日也對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。 市場(chǎng)應(yīng)用前景： 空間飛行器是人類探索宇宙的重要工具，而動(dòng)力源問(wèn)題一直羈絆著人類無(wú)法走得更遠(yuǎn)。目前幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學(xué)驅(qū)動(dòng)，即通過(guò)噴射燃燒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)獲得驅(qū)動(dòng)力，光直接驅(qū)動(dòng)飛行是科學(xué)界和航空界多年的夢(mèng)想。

本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)出兩類高性能尖晶石型錳系電池正極材料，包括多孔結(jié)構(gòu) LiMn2O4 和微納結(jié)構(gòu) LiNi0.5Mn1.5O4。對(duì)于 LiMn2O4 材料，利用“乳液沉淀—固相鋰化”制備路徑，獲得了高純度富鋰尖晶石相，產(chǎn)物具有一維多孔結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物尺寸可在納米，亞微米和微米尺度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，優(yōu)化的產(chǎn)品具有非常好的高倍率性能和長(zhǎng)周期循環(huán)性能。對(duì)于 LiNi0.5Mn1.5O4 材料，利用“碳酸鹽一步共沉淀法”和“表面活性劑輔助草酸鹽共沉淀法”兩種制備技術(shù)路線，獲得的產(chǎn)品具有晶相純度高、顆粒規(guī)整、振實(shí)密度大、高電壓區(qū)間容量高，倍率性能好等特點(diǎn)。 項(xiàng)目特色： 開(kāi)發(fā)了“乳液沉淀—固相鋰化”、“碳酸鹽一步共沉淀法”和“表面活性劑輔助草酸鹽共沉淀法”三條技術(shù)路線，用于多孔結(jié)構(gòu)LiMn2O4 電極材料和微納結(jié)構(gòu) LiNi0.5Mn1.5O4 的制備，制備方法工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，有利于推廣應(yīng)用，制備的產(chǎn)品具有晶相純度高、形貌規(guī)整、粒徑可調(diào)、振實(shí)密度大、比容量高、倍率性能好、長(zhǎng)周期循環(huán)性能突出等特點(diǎn)。 市場(chǎng)應(yīng)用前景： 本項(xiàng)目社會(huì)貢獻(xiàn)和經(jīng)濟(jì)效益在于使尖晶石型新型錳系鋰電池正極材料形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，提升電池行業(yè)的研發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)優(yōu)化，帶動(dòng)鋰電池新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

針對(duì)車載氫能源的難題，開(kāi)展納米結(jié)構(gòu)鎂基合金復(fù)合材料儲(chǔ)氫研究，特別開(kāi)展了 Mg 納米線的儲(chǔ)氫性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料之一，但其緩慢的吸放氫動(dòng)力學(xué)和相對(duì)高的操作溫度，限制了它的發(fā)展。為了改善鎂基材料的儲(chǔ)氫性能，通過(guò)氣相傳輸?shù)姆椒ㄖ苽淞瞬煌蚊驳?Mg 納米線。 結(jié)果表明，改變載氣流速、傳輸溫度和沉積基底，可以控制 Mg 納米線的長(zhǎng)度和直徑。測(cè)試結(jié)果顯示，Mg 納米線降低了脫附能壘，改善了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，直徑為 30-50nm 的 Mg 納米線具有良好的可逆儲(chǔ)放氫性能。研究成果發(fā)表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. AlloysCompds 等期刊上，授權(quán)發(fā)明專利 2 項(xiàng)。 

以周廉院士為帶頭人的中心研究團(tuán)隊(duì)，面向航空、航天、海洋工程和生物醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅?、結(jié)構(gòu)-功能一體化材料及其面向性能制備的高端制造技術(shù)的迫切需求，圍繞高性能鈦合金、鎳基高溫合金、難熔金屬及鐵基合金粉體材料的制備與應(yīng)用，開(kāi)展了高性能合金成分設(shè)計(jì)與優(yōu)化、高均勻高潔凈母合金制備、高性能金屬粉體材料制備、增材制造構(gòu)件后處理集成技術(shù)及裝備、粉末冶金近凈成形技術(shù)的系統(tǒng)研究，形成了增材制造領(lǐng)域用高性能金屬粉末材料制備及應(yīng)用的成套專用技術(shù)。

該技術(shù)通過(guò)利用給水廠聚鋁污泥制備具有高效去除水中磷的成型材料。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，無(wú)有害物產(chǎn)生，制成的聚鋁污泥成型除磷材料具有許多微孔，能夠去除水中的磷等污染物，還能去除有害金屬，減少病原微生物，制備的材料使用后便于分離，可回收利用，適合推廣應(yīng)用。

本發(fā)明屬于磁流變智能材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種干式磁流變液材料及其制備方法。本發(fā)明提供的干式磁流變液材料，按質(zhì)量百分比計(jì)，原料包括：羰基鐵粉92?99.75％和氣相二氧化硅0.25?8％，通過(guò)將羰基鐵粉和氣相二氧化硅混合，進(jìn)行濕法球磨處理后，經(jīng)洗滌、干燥、過(guò)篩制備得到。與傳統(tǒng)磁流變液相比，沒(méi)有引入液態(tài)載液，而是以空氣作為載液，不存在傳統(tǒng)磁流變液中兩種物質(zhì)密度不同的問(wèn)題，從源頭解決磁流變液沉降性問(wèn)題。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N保濕的水凝膠活體材料及其制備方法，包含以水凝膠活體材料為第一組分的基體材料和以2?甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿或其衍生物為第二組分的保濕功能材料，通過(guò)保濕功能單元的疏水水合功能，促進(jìn)水分子形成籠狀水結(jié)構(gòu)，利用溶劑置換法將保濕功能單元與水凝膠活體材料的溶劑進(jìn)行置換，構(gòu)成保濕的水凝膠活體材料，從而達(dá)到抗脫水的目的，賦予材料優(yōu)異的保濕性能，生物相容性出色，有效抵御在非濕潤(rùn)環(huán)境中使用的脫水風(fēng)險(xiǎn)。

高速公路、城市高架等橋梁、地鐵隧道、大壩、房屋建筑等混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)在施工或長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)期間會(huì)出現(xiàn)裂紋或其他缺陷，進(jìn)而帶來(lái)很大的安全隱患。針對(duì)此情況，提出了混凝土、鋼結(jié)構(gòu)表觀損傷遠(yuǎn)程非接觸測(cè)量理論，研發(fā)出結(jié)構(gòu)表觀損傷的非接觸檢測(cè)儀與分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外數(shù)十座橋梁、隧道與建筑上得到應(yīng)用。

本項(xiàng)目采用真空熔鑄方法，解決了 Cu-Cr 合金鑄造產(chǎn)生的成分偏析及組織不 均勻問(wèn)題，得到的顯微組織細(xì)化、成分均勻化，尤其是合金中 Cr 粒子的細(xì)化問(wèn) 題，大幅度提高耐電壓強(qiáng)度，同時(shí)又能保持銅的高導(dǎo)電性，觸頭的小型化才有實(shí) 現(xiàn)的可能。本方法還能回收利用生產(chǎn)廢料，因此生產(chǎn)工藝更為環(huán)保。而且生產(chǎn)成 本大大降低，性能還有所提高。本項(xiàng)目制備的觸頭材料,性能與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品 相比,在導(dǎo)電性,均勻性,組織細(xì)化等多方面全面領(lǐng)先。

納米多孔金屬材料由于具有獨(dú)特的三維、連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)，在超級(jí)電容器、催化和傳感領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。以納米多孔金、納米多孔鈦為基體材料，利用磁控濺射沉積、去合金法、電化學(xué)沉積等方法，在多孔結(jié)構(gòu)表面沉積納米一維和二維納米材料如納米氧化鈦、納米氧化錳等半導(dǎo)體材料以及石墨烯、石墨烯量子點(diǎn)、氮化碳等材料，制備出復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，以獲得良好的儲(chǔ)能、催化、傳感性能。