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近日，北京大學物理學院量子材料科學中心、電子顯微鏡實驗室高鵬課題組，與凝聚態物理與材料物理研究所劉開輝課題組、中國科學院大學和中國科學院物理研究所張余洋課題組等合作，利用透射電子顯微鏡的電子能量損失譜測量并結合第一性原理計算，揭示了h-BN/石墨烯異質結構中的轉角關聯耦合效應。研究發現，角度依賴的層間摩爾勢改變了石墨烯的能帶結構，導致石墨烯M點層內帶間躍遷能量紅移，并且晶格相對扭轉誘發的h-BN的布里淵區相對于石墨烯M點的旋轉也貢獻了新的帶間躍遷途徑。結果表明，在堆垛的二維材料器件中需要仔細考慮扭轉耦合效應帶來的影響避免意外干擾；同時，轉角連續可調的帶間躍遷也可以為新型光電器件設計提供新的自由度。該研究成果以《轉角h-BN/石墨烯中的可調帶間躍遷》（“Tunable Interband Transitions in Twisted h-BN/Graphene Heterostructures”）為題，于7月5日發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters 2023, 131, 016201）。

成果描述：我們研發的低/中介LTCC材料主要性能滿足： 材料1： 介電常數：10±10% Qf：≥50000 燒結溫度：900度 材料2：介電常數：20±10% Qf：：≥50000 燒結溫度：900度市場前景分析：這兩類LTCC材料具有損耗低，與LTCC工藝兼容等特點，非常適合基于LTCC技術研發的各種微波集成器件應用與同類成果相比的優勢分析：國內目前還沒有廠家進行同類型材料的批量生產，主要依托國外進口，因此技術和成本優勢明顯。

該成果探討了煤的結構參數與煤光催化氧化反應性、光-生物耦合降解的關系及控制方法，并基于煤特殊的物理化學結構，以及光敏化和光氧化降解特性，采用聚合物共混原理成功開發了一項多功能降解薄膜母料制備及功能材料制備技術。首次將煤作為光降解控制試劑應用于新型光降解薄膜制備，該成果對用光催化氧化、光-生物耦合方法進行煤溫和定向轉化有著重要科學和實際意義。獲陜西省科學技術進步二等獎1項，中國煤炭工業協會科學技術進步二等獎1項，獲國家發明專利3項。 在渭北及新疆等地進行了薄膜農業田間試用，本項目薄膜對農作物如玉米、棉花等生長有良好的促進作用，降解性能滿足實際要求，降解后對土壤無不良影響，并具有保氮和降草等功能，降解薄膜土壤背景分析通過了農業部食品質量監督檢驗測試中心（石河子）質量檢測。

聚合物／蒙脫土納米復合材料是近年來新材料和功能材料領域中研究的熱點之一。氯化聚 乙烯 (CPE) ，是由聚乙烯 (PE) 與氯氣進行取代反應，經化學改性而得到的一種新型材料。其 結構飽和，無雙鍵，分子穩定，具有良好的耐油、耐臭氧、耐熱氧老化、耐腐蝕、耐燃、耐細 菌和微生物作用、耐候性等性能。為了擴大氯化聚乙烯在橡膠與彈性體兩個方面的應用，研制 氯化聚乙烯橡膠CM/蒙脫土納米復合材料。 本項目通過蒙脫土在氯化聚乙烯中的復合應用，提高其使用性能，擴大其應用領域。創新 點在于通過熔融插層的方法來制備一種綜合性能優良，加工條件容易的氯化聚乙烯CM橡膠/蒙 脫土納米復合材料。對納米復合材料的相結構形態的表征，在準確地表征聚合物／蒙脫土納米 復合材料的各種精細的結構基礎上，實現對聚合物／蒙脫土納米復合材料結構的有效控制，從 而可按性能要求來設計和制備納米復合材料。根據氯化聚乙烯特定的分子結構，選擇合適的處 理劑和合適的工藝條件，篩選出合適的體系。

近些年來，國內幾家大型公共娛樂場所、化工、煤礦、商廈火災造成的慘重的人民生命和 財產的重大損失，人們對消防、防火安全有了更加深刻的認識。如何在火災的情況下，在一定 時間內保障電力和通訊的暢通，從而最大限度的贏得寶貴的時間，減少人員的傷亡和降低生命 財產的損失，是人們一直在不斷探索的課題。目前，國內外在電線電纜方面采用的大多是氧化 鎂礦物防火絕緣電纜和云母帶纏繞的耐火電纜，成本很高，在實際應用方面受到一定程度的限 制，再加上銅護套氧化鎂礦物防火絕緣電纜的在生產加工、運輸、線路的敷設安裝和使用等過 程中的特殊要求，及自身固有的缺陷很難大規模的使用。 國外研發了一種陶瓷化高分子復合耐火硅橡膠，可以在500℃以上的高溫和火焰燒蝕下， 燒結成堅硬的陶瓷狀物體，而且燒蝕時間越長、溫度越高，陶瓷化效果越明顯，陶瓷化高分子 復合耐火硅橡膠可以使用常規的橡膠加工設備進行生產，具有良好的加工性。這種陶瓷化高分 子復合耐火硅橡膠，從嚴格的意義上講，既不是阻燃膠，也不是難燃膠。陶瓷化高分子復合耐 火硅橡膠，在被火焰燒蝕的情況下，有機成分在很短的時間內經過燒蝕后很快加入陶瓷化的反 應過程中，轉化成堅硬的陶瓷狀物質，形成一層良好的隔絕層，阻擋火焰的繼續燃燒，起到很 好的防火效果。陶瓷化高分子復合耐火硅橡膠，在常溫下無毒、無味，具有很好的柔軟性和彈 性，具備了硅橡膠的特質，是一種完全具備了消防、防火要求的新型高分子復合防火材料，由 于用它生產的防火電線電纜加工工藝簡單、價格低、不需要增加投入，是一種應用前景很廣的 新型高分子復合防火材料。

碳纖維復合材料是由碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合制成的纖維增強材料，因其具有重量輕，強度高，耐高低溫等優良特點，近年來廣泛應用于航空航天、體育休閑、高鐵汽車、土木建筑等領域。碳纖維復合材料在質輕高強的同時，還具有優良的耐疲勞性、耐腐蝕性以及比強度高導致的優良施工性能等，使得它在對于材料性能有著特殊要求的海洋領域的應用前景同樣不可小覷。近年來，北京化工大學碳纖維復合材料在船舶制造、海上能源開發、海洋工程修復等領域不斷探索新技術。 在船舶上的應用 相比于傳統的造船材料，碳纖維復合材料具有天然的優勢。首先，碳纖維復合材料具有良好的機械性能。用其制造船體，具有質輕低油耗的特性，而且建造工藝相對簡單、周期短、成型方便，因此施工和維護費用遠低于鋼制船舶。同時由于碳纖維與樹脂基體的界面能有效的阻止裂紋擴展，故材料具有良好的耐疲勞性能；此外，由于碳纖維表面的化學惰性，船體具有水生物難以附生，耐腐蝕的特性，這也是船舶建造選材非常重要的因素之一。 碳纖維復合材料具有良好的聲、磁、電性能：透波、透聲性好，無磁性，因此可以用于提高軍艦的隱身性能。在艦船的上層建筑中使用復合材料不僅可以減輕船體的重量，而且通過在夾層中嵌入有濾波功能的頻率選擇層，就可以在預定的頻率下發射和接受電磁波，從而屏蔽敵方的雷達電磁波。各種天線和有關設備都統一組合裝備在該結構內，不易被腐蝕，更有利于設備的保養。研制出類似的封閉綜合傳感器桅桿，這種桅桿是由納米技術制造的玻璃纖維與碳纖維復合后作為增強體而制成。它可以讓各種雷達波束和通信信號相互之間不受干擾地通過，并且損耗極低。碳纖維復合材料還可應用在艦船的其他方面。例如，在推進系統上可用作螺旋槳［和推進軸系，減輕船體的振動效應和噪聲，多用于偵察艦和快速巡航艦。在機械和裝備上可用作方向舵，某些特殊的機械裝置和管道系統等。此外，高強度的碳纖維繩索在海軍軍艦的纜繩和其他軍用物品上也有較為廣泛的應用。 民用游艇大型游艇一般為私人所有，價格昂貴，要求質量輕，強度高，耐用性好。碳纖維復合材料可以應用于游艇的儀器表盤和天線，方向舵以及甲板、船艙、船艙壁等增強結構中。傳統的復合材料游艇主要由玻璃鋼制成，但是由于剛度不足，滿足剛度設計要求后往往船體過重，而且玻璃纖維是致癌物質，國外逐步禁用。如今的復合材料游艇中碳纖維復合材料的使用比例大大增加，有的甚至全部采用碳纖維復合材料。例如超級游艇“巴拿馬”號雙桅船，船身和甲板采用了以碳纖維／環氧樹脂為蒙皮。乙烯酯樹脂夾層復合材料，pvc泡沫和碳纖維復合材料，桅桿吊桿均是定制的碳纖維復合材料，只有部分的船身使用了玻璃鋼。空載重量僅有45t。速度快，油耗低，性能卓越。 在海洋能源開發上的應用 海底油氣田近年來，碳纖維復合材料在海洋油氣開發領域的應用越來越廣泛。海洋環境下的腐蝕，高壓，水底暗流流動帶來的強剪切作用對材料的耐腐蝕性，強度和疲勞性能提出了嚴格的要求。碳纖維復合材料在海洋油田開發中有著明顯的質輕、耐久、抗蝕方面的優勢：一個1500m水深的鉆井平臺，其鋼制系纜的質量就達6500t左右，而碳纖維復合材料密度是普通鋼材的1/4，若使用碳纖維復合材料取代部分鋼材將顯著減少鉆井平臺的載重負荷，節省平臺的建造成本；抽油桿的往復運動，由于管外海水壓力與管內壓力不平衡極易引發材料的疲勞斷裂，而用碳纖維復合材料即可解決這一問題；由于海水環境耐腐蝕，其在海水中使用壽命比鋼材要長，且使用深度更深。碳纖維復合材料可以用作油田鉆井平臺中的生產井管、抽油桿、儲藏槽、海底輸油管、甲板等部件。制造工藝分為拉擠成型工藝和濕法纏繞工藝。拉擠成型法一般用在普通管材和連接管上。纏繞法一般用作儲槽和壓力容器的表面，也可用在各向異性的柔性管道之中，其中碳纖維復合材料以特定的角度纏繞排列在鎧裝層之中。碳纖維復合材料的連續抽油桿是一種類似膠片的帶狀結構，柔韌性很好。使用碳纖維抽油桿能明顯提高出油量，減少電機的載荷，相比之下更節能。而且碳纖維復合材料抽油桿比鋼制抽油桿更耐疲勞，抗腐蝕性能更好，更適合應用在海底油田的開發中。 海上風電資源豐富，是未來發展的重要領域，也是風電技術最先進、要求最高的領域。我國海岸線約1800km，島嶼6000多個，東南沿海及島嶼地區風力資源豐富且易于開發。近年來大力促進海上風電能源的開發已經得到了有關部門的支持。風力發電葉片90%以上重量由復合材料組成。海上風力大，發電功率大，勢必要求更大的葉片和更優良的比強度和耐久度。顯然，碳纖維復合材料能夠滿足開發大型化、輕量化、高性能、低成本的發電葉片的要求，和玻璃纖維復合材料相比更適合應用于海洋領域。碳纖維復合材料在海洋風力發電中具有顯著的優勢。碳纖維復合材料葉片質量低，剛度大，模量是玻璃纖維制品的3~8倍；海洋環境下濕度大，氣候多變，且風機24h工作。葉片耐疲勞性較好，能較好的抵御惡劣的天氣；改善了葉片的空氣動力學性能，減少對塔和輪軸的負載，從而使風機的輸出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纖維的導電性能，通過特殊的結構設計，可有效地避免雷擊對葉片造成的損傷；降低風力機葉片的制造和運輸成本；具有振動阻尼特性等。 碳纖維復合材料用于海洋工程建筑，主要利用其輕質高強耐腐的特性，以筋索材及結構件的形式，替代傳統鋼筋建材，解決海水侵蝕鋼筋、運輸路途遙遠運輸成本高的問題。已應用于海上島礁建筑、碼頭、浮動平臺、燈塔塔架等。

利用赤泥和粉煤灰以及煤矸石等為主要原料，制備出用于廢水和廢氣治理的吸附材料，多次循環使用之后經過一定的處理可以用于混凝土骨料繼續使用。赤泥用量在50％～60％，粉煤灰用量為20～30％，燒結溫度范圍為1100℃～1125℃左右，可以獲得符合要求的多孔吸附材料產品。制品的顆粒抗壓強度可以達到8MPa以上，吸水率在40％左右。應用于工業廢氣和廢水的治理。可以部分替代活性炭，降低成本，達到“以廢治廢”的目的。

這種生物可降解的吸油材料是利用天然纖維制成的，吸油性能可達到20~40g／g。 該材料的特點是不吸水僅吸油，可以應用于以下領域： 1. 海面油輪船大面積污染的油回收； 2. 建筑物的防水材料； 3. 水廠的進水口防油處理； 4. 公路、大堤等的吸油防水材料； 5. 人體內外的吸油材料。

本成果涉及一種石墨烯在全氟烷氧基樹脂（PFA）聚合物基材中定向排布的導熱新材料。其復合材料熱導率在平行于石墨烯排布方向，可達 25 W/(m·K) 以上，是原聚合物基材全氟烷氧基樹脂（PFA）熱導率的約 100 倍

該項目屬于粉末冶金學科。高性能特種材料具有其他材料不具備的特殊性能，在高技術領域中具有不可取代的關鍵作用。然而，這類材料往往硬度高、脆性大，難以采用傳統技術加工制備，成為許多國防和民用高技術裝備發展的瓶頸。為此，項目基于粉體流變成形原理，研發了難加工材料的近終形制造新技術，廣泛應用于國防和民用高技術領域。