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23名院士专家聚首鹏城研讨新材料前沿技术
来源: 新华网广东频道    时间: 2017-07-17 16:50

    用温差进行发电,受损肌体通过组织再生被修复……这些与人们生活息息相关技术的实现,都离不开一种特殊的材料——低维度人工微结构材料(简称:低维材料)。

    7月17-18日,由广东院士联谊会和南方科技大学在深圳共同主办的中国科学院学部学科发展战略项目研讨会上,23名新材料领域院士专家围绕“低维度人工微结构及其界面和表面科学”议题进行学术研究讨论。

    低维材料:构建绚丽材料世界 助推产业转型升级

图为研讨会现场。新华网发

    何为“低维材料”?区别于人们日常所见的拥有相当大维度条、面、块的材料,当材料逐渐地变薄、变细、变小,在长、宽、高等某些维度或全部维度上的尺寸足够小时,就会成为“低维材料”。此时,材料本身的性能,如电学、力学、光学、磁学以及化学性质便产生奇异的变化。

    图为中国科学院院士都有为。新华网发 梁嘉欣摄

    “第四次产业革命以纳米科技为主导,其中包括纳米磁性材料。”中国科学院院士都有为说,低维材料发展使得材料跟器件将“不分家”,通过对低维材料的不同组合将产生不同功能,构建出绚丽多彩的材料世界。例如,将磁与半导体“邂逅”,一种称为“半导体自旋电子技术”很可能引起信息技术革命性变革,使得未来运算、存储、通信三个功能都将集成在单个芯片上,从而形成功能强大、超高速、低功耗、抗辐射的全新的芯片。“这就意味着以后可以把磁盘与芯片合二为一,不需要有磁盘了,一个芯片里面可以有很大的容量。”

    图为中国科学院院士叶恒强。新华网发 梁嘉欣摄

    中国科学院院士叶恒强说,相比于一般的基础材料,低维材料是高新技术产业和先进制造业的“基础”,是衡量一个国家或地区经济、科技实力的重要标志,“当前,低维材料在国内研究迎来了蓬勃发展期,在纳米尺度上‘做文章’,低维材料的研究为人们的认知推开了神奇的大门。”叶恒强介绍,以纳米碳管为例,其作为微电子导线,可以大大降低发热量,导电效率大大提升。

    低维材料将大幅提高能源转换效率  用温差进行发电或将实现

    提到新能源,许多人第一时间想到了太阳能,不过其转换效率较低是制约其走向实用化的关键因素。

    中国科学院院士、南京大学教授邹志刚指出,光催化材料领域正孕育着重大突破,光催化技术正处于迈向大规模应用的关键阶段。高效光催化材料的研发有利于大幅提高太阳能转换效率。南京大学环境材料与再生能源研究中心教授李朝升则提出,光电催化分解水将太阳能转换为氢能,具有巨大的应用潜力,因而受到广泛关注。目前限制光电催化分解水应用的瓶颈是缺乏高效稳定的光阳极,而他的课题组近几年通过对半导体光电极材料的研究,正在叩开提高光电极太阳能转换效率的大门。

    用温差进行发电,实现电制冷和电加热。这是中国科学院大连化学物理研究所姜鹏研究员在会议中提到的热电材料在新能源中利用前景。其中,二维热电材料相比于普通的热电材料具有更高的能量转换效率,可满足当今世界大功率功能器材发展的需求。

    低维材料为医学提供更多可能  骨植入材料细菌感染或可杜绝

    低维材料的研究不仅在能源方面贡献颇丰,在医疗方面也起着重要的作用。由于创伤、疾病、遗传、衰老等原因,组织、器官会缺损,导致功能障碍,生物学领域的科学家研制出了具有诱导组织再生能力的智能生物材料,能主动对机体的修复和再生过程产生影响。

    华东理工大学教育部医用生物材料工程研究中心教授刘昌胜指出,高活性和功能化表界面是决定组织修复质量的关键。他表示,材料表面、界面特性对体内微环境中细胞行为影响的研究是提高生物材料临床治疗水平的技术核心和科学基础,有助于突破性地提升组织再生材料的性能。

    中国科学院上海硅酸盐研究所研究员刘宣勇则对钛合金进行了研究,他提出采用等离子体浸没离子注入技术将纳米银“镶嵌”于钛表面的做法,能起到抑制细菌的作用。

    中国科学院金属研究所主任教授杨柯针对医用金属材料在人体环境中都会发生不同程度腐蚀的特性,提出可以利用这些特性,在现有医用金属材料中添加某种具有生物医学功能的特定金属元素,让这种特定金属元素像胶囊一样被包裹起来,进入人体后,外壳腐蚀,这些具有生物医学功能的金属释放并发挥其功能。

   中国科学院院士、“低维度人工微结构及其界面和表面科学”战略研究项目负责人香港中文大学(深圳)研究生院院长、会议主席唐叔贤院士表示,研讨会通过深入调研和学术研讨为低维材料领域的技术创新提供科学积累,促成我国新一代信息技术和环保能源技术的跨越式发展。

    此次研讨会是广东院士联谊会构建“一家园(广东院士家园)两中心(院士专家科技成果转化服务中心、院士专家战略咨询服务中心)”工作格局的实践和探索。其中,院士专家战略咨询服务中心将为会员院士团队承担的重大咨询研究以及中国科学院、中国工程院战略咨询提供专业支撑和服务,不定期根据党委、政府部门需求,组织院士专家开展专题调研并形成咨询报告供党委、政府决策作参考。(参与:王夏喜)  

(责任编辑:王厚启)
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