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稀土金屬的新應用：從氮氣直接合成含氮有機物
目前幾乎所有人工合成的含氮有機化合物都需要經過工業合成氨（NH3）。而傳統的工業合成氨過程 (Haber-Bosch Process)條件極其苛刻。據推算年耗能占全球能耗的2%左右，需消耗約25%的化石資源，并且產生大量溫室氣體。因此，將氮氣直接、高效、溫和地轉化為含氮有機化合物，而不經過NH3, 是解決以上問題的重要途徑之一。但迄今相關文獻報道很少, 催化反應體系還沒有實現（見中文綜述：從氮氣直接合成含氮有機化合物。該研究實現了由稀土金屬鈧（Sc）促進的，直接由氮氣、MeOTf和親電試劑等有機底物反應高效合成肼衍生物的過程。他們分離和表征了(N2)2?-, (N2)3?-和(N2Me2)2?-Sc中間體，并發現CO能有效插入(N2Me2)2?-Sc中間體的Sc?N鍵中，實現了N2與CO的高效偶聯（Scandium-Promoted Direct Conversion of Dinitrogen into Hydrazine Derivatives via N?C Bond Formation. Ze-Jie Lv, Zhe Huang, Wen-Xiong Zhang,* and Zhenfeng Xi,* J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8773?8777）。
北京大學
2021-04-11
城市污水序批式活性污泥法高效脫氮與優化調控技術
北京工業大學
2021-04-14
金屬功能材料
通過對燒結鈷鐵氧體進行熱等靜壓燒結，得到鈷鐵氧體陶瓷材料的樣品內部孔隙大大減少，致密度大于 99％；平行方向磁致伸縮系數絕對值大于 150ppm；磁致伸縮激勵場低于 2000Oe。對鈷鐵氧體磁致伸縮材料進行熱等靜壓處理促進了其在低場高頻磁致伸縮領域的應用。 通過凝膠注模、磁場取向及常壓燒結及熱處里工藝，得到的鈷鐵氧體磁致伸縮材料<100>方向取向度大于 40％，致密度大于 99％，垂直取向方向磁致伸縮系數絕對值大于 300ppm，對應的激勵場低于 2000Oe。
北京科技大學
2021-02-01
人工電磁材料
人工超材料是指亞波長尺度單元按一定的宏觀排列方式形成的人工復合電磁結構。由于其基本單元和排列方式都可任意設計，因此能構造出傳統材料與傳統技術不能實現的超常規媒質參數，進而對電磁波進行高效靈活調控，實現一系列自然界不存在的新奇物理特性和應用。然而，傳統的電磁超材料和超表面都是基于連續變化的媒質參數，很難實時地操控電磁波。 以程強教授為核心團隊的課題組在國際上首次提出“數字編碼與可編程超材料”，提出用二進制數字編碼來表征超材料的思想，通過改變數字編碼單元“0”和“1”的空間排布來控制電磁波。這一概念的提出不僅簡化了超材料的設計難度和優化流程，構建了超材料由物理空間通往數字空間的橋梁，使人們能夠從信息科學的角度來理解和探索超材料。更重要地是，超材料的數字化編碼表征方式非常有利于結合一些有源器件（例如二極管和MEMS開關等），在現場可編程門陣列（FPGA）等電路系統的控制下實時地數字化調控電磁波，動態地實現多種完全不同的功能。 在該工作中，作者利用優化算法，設計相應的時空三維編碼矩陣，超表面將入射波能量分散到空間任意方向和任意諧波頻譜上，這一特性很好地縮減了雷達散射截面（RCS），未來有望應用于新型的計算成像系統。更重要的是，引入時間維度的編碼之后，可以擴展傳統的空間編碼比特數，降低了實現高比特可編程超表面的系統復雜度。例如，一款2比特的可編程超表面，只要設計相應的時空編碼矩陣，就可以在中心頻率和諧波頻率實現等效的360度相位覆蓋，這是傳統可編程超表面無法實現的，可用于實現波束塑形等一系列實用功能。 本工作得到了國家科技部重點研發計劃“變革性技術關鍵科學問題”重點專項“微波毫米波數字編碼和現場可編程超構材料的理論體系與關鍵技術”，以及國家自然科學基金等項目的資助，相關實驗測試工作在東南大學毫米波國家重點實驗室完成。
東南大學
2021-04-11
齲齒修復材料
浙江大學
2021-04-10
交通吸音材料
我院自主研發的新型無機基復合吸音材料具有吸聲隔聲性能好，抗強氣流沖擊，耐侯，防水，防火，環保，美觀，施工、安裝、維護方便等特點，性能與國外的相當，價格只有進口價的1/5。
南京工業大學
2021-01-12
Lehn功能材料
綜述了人工鉀離子通道或運輸載體選擇性設計及其功能特性，特別是選擇性運輸鉀離子的功能設計，有助于進一步探究活性結構作為“過濾器”或“門控”蛋白在離子傳輸過程中的動態過程。綜述指出人工鉀離子通道一般具有以下特征：（i)鉀離子結合的大環識別位點。配位后大環通道獲得的能量可以補償鉀離子脫水后能量損耗。即使體系中存在過量的Na+離子，大環通道也只識別K+離子。從機理上看，該識別系統具有協同動態效應，K+離子的增加也協同驅使著大環通道對鉀離子的選擇性增大；（ii)能夠實現分子間自組裝的氫鍵供體與受體；(iii)具有可以嵌入疏水雙層膜結構的疏水鏈。 該綜述分析和總結了該類材料體系中跨膜傳輸鉀離子的機理與機制；總結了人工設計自組裝高選擇性鉀離子通道的特征，并對比了一系列的人工鉀離子通道單晶結構特點及其跨膜運輸的特點。
中山大學
2021-04-13
D 木塑材料
木塑復合材料(wood-plastics composites,簡稱WPC)是利用熱熔塑膠（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等以及它們的共聚物）作為膠粘劑,用木質粉料（如木材、農植物秸稈、農植物殼類等生物質物粉料）為填充料,經擠壓法成型或壓制法、注塑法成型所形成的復合材料。木塑復合材料不僅具有原木特有的木質感,而且它具有較好的機械性能、尺寸穩定性好,耐水性、耐磨性、耐化學腐蝕性優良,不怕蟲蛀,易于著色,維護要求低,使用壽命長,易于成型,可二次加工等眾多優異性能。被廣泛的應用到建筑、室內潢、汽車、包裝、倉儲等領域代替木材使用；得到了廣泛應用。 另外它還可充分利用回收木材、余料、木屑等原來被廢棄的木料,大幅度提高天然木材的利用率,并可解決廢棄木料所造成的垃圾污染及處理問題,具有保護環境,提高人造木材制品附加價值的功效，被譽為綠色環保新型材料,具有廣闊的發展前景。
西安交通大學
2021-04-11
電磁防護材料
北京工業大學電磁防護與檢測研究室開發出四種類型的電磁防護材料，取得了多項具有自主知識 產權的科研成果，包括： 近場干擾抑制材料、頻率選擇表面、新型電磁屏蔽材料、電磁波吸收材料 上述材料具體包括：近場干擾抑制貼片、磁耦合隔離薄膜；頻率選擇表面材料及其加工技術；柔 性電磁屏蔽織物、磁屏蔽薄膜、電磁屏蔽涂料、高導電粉體、導電彈性體；柔性吸波材料、高溫吸波材料。
北京工業大學
2021-04-13
負泊松比材料
該綜述系統地總結了負泊松比材料的最新研究進展，分析了應變，微觀結構等調控材料泊松比的方法。最后闡述了各種功能材料中多種負系數特性（負泊松比，負熱膨脹以及負壓縮性）以及它們之間可能的共存現象，并提出了負泊松比材料的潛在研究方向和調控泊松比的新方法。 作為基本的彈性變量，泊松比（Poisson’s ratio）定義為在垂直與加載方向與加載方向之間的形變量比值。它表征了材料在載荷作用下發生形狀畸變或者體積變形之間的競爭，為衡量材料受力下的彈性形變提供了最基本的度量標準，并在材料和力學等領域得到廣泛的應用。? 綜述了負泊松比材料的研究進展,包括負泊松比材料理論研究、天然和人工制備，特別是當前各類熱門材料（包括生物材料，有機大分子材料，3-D打印材料，金屬有機骨架材料和碳納米管、黑磷以及諸多電子氧化物外延薄膜等低維材料）的負泊松比現象。分析了負泊松比材料所具備的幾何/內在晶體結構，確定材料結構-負泊松比特性之間的關系。探索泊松比隨材料結構和外界環境（溫度和壓強）的可變性，通過比較各類調控方式，尋找負泊松比材料，并對未來負泊松比材料的力學性能研究及應用進行了展望。
南方科技大學
2021-04-13