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一大波新材料横空出世,改变世界超出你想象(第222期)

大尺度钒电池石墨烯电极材料问世

长沙理工大学丁美、贾传坤教授团队联合多家科研团队,自主研发设计出了世界首款液流电池电极材料大尺度生长设备,并开发出了一种大规模储能钒电池专用的石墨烯复合电极材料,可显著提高钒电池功率密度、能量效率和循环寿命,有效降低钒电池成本。这一技术有望为大规模储能液流电池的商业化电极开发提供新思路。相关成果6月7日发布在我国著名学术期刊《纳米研究》上。

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为如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标,太阳能、风能等新能源开发利用成为研究热点。但新能源发电存在不稳定、不连续等问题,急需研发先进的大规模储能装置和技术。液流电池因循环寿命长、安全可靠、可快速和深度充放电等优点,成为目前最具潜力的大规模储能技术之一。不过,现下发展最为成熟的钒液流电池,依然存在成本高和电池能量密度低的商业瓶颈。

丁美介绍,电极材料是钒电池功率模块成本和电池转化效率高低的决定性因素。该类电池常用的石墨毡或碳毡电极材料,存在比表面积低和催化性能差等缺点,严重影响了电池功率、效率和使用寿命。

团队最新自主研发出的新型大尺寸石墨烯复合电极,可有效提升电极比表面积和对钒离子氧化还原反应的催化性能。实验数据显示,以该石墨烯复合电极组装的钒电池,功率密度较原始电极材料可提升80%以上,同时还表现出了优越的循环稳定性。目前,该成果已完成专利技术转化,进入商业应用孵化和中试阶段。

可用于预防假币的新型磁性纳米材料

据外媒报道,由俄罗斯莫斯科科学与技术国立大学(NUST)MISIS领导的一个国际研究团队开发了一种磁性可调的铁钴镍纳米复合材料。这种纳米复合材料可以用来保护货币和证券不被伪造。具有可控磁特性的磁性纳米材料是目前研究的热点之一。

由于其体积小以及优异的磁性和电性,这些材料从移动设备到空间技术都有着广泛的潜在应用。 新型铁钴镍复合材料通过采用化学沉淀法和还原法制造而成。

“科学界的努力最近集中在保护人类和电子设备免受电磁辐射的影响上。开发薄型、柔性和相对透明的金属-聚合物复合材料用于电磁干扰屏蔽是一个很有前途的研究方向。利用这种具有可控磁性的新型纳米复合材料作为磁性填料可能会在电磁干扰保护方面取得突破”。

科学家模仿蜘蛛丝创造聚合物薄膜以取代一次性塑料制品

来自剑桥大学的研究人员通过模仿蜘蛛丝的特性创造了一种聚合物薄膜,蜘蛛丝是自然界中最坚固的材料之一。这种新材料的强度与今天使用的许多普通塑料一样,可以取代许多普通家用产品中的塑料。

这种材料是用一种新的方法创造出来的,它将植物蛋白组装成在分子水平上模仿蜘蛛丝,使用可持续成分的节能方法产生了一种类似于塑料的独立薄膜,可以以工业规模制造。不褪色的 "结构性 "颜色可以被添加到聚合物中,它也可以用来制作防水涂料。

这种材料可以在家里堆肥,而其他类型的生物塑料需要工业堆肥设施才能降解。此外,剑桥大学开发的材料不需要对其天然构建块进行化学修改,因此它可以在大多数自然环境中安全降解。新产品将由Xampla公司进行商业化,该公司是剑桥大学的衍生公司,开发一次性塑料和微塑料的替代品。该公司将在今年晚些时候推出一系列一次性使用的小袋和胶囊,它们可以取代洗碗机片和洗衣粉胶囊等日常用品中使用的塑料。

研究人员发现,使蜘蛛丝具有强度的关键特征之一是氢键在空间上有规律地排列,而且密度非常高,研究人员开始研究如何在其他蛋白质中复制这种有规律的自组装。研究人员通过使用大豆蛋白分离物成功地复制了在蜘蛛丝上发现的结构,这是一种具有完全不同成分的蛋白质。所有的蛋白质都是由多肽链组成的,在适当的条件下,可以使植物蛋白质像蜘蛛丝一样自我组装。

碳纳米管制成的新材料可以通过从环境中吸收能量来发电

麻省理工学院的工程师们发现了一种使用微小碳粒子发电的新方法,这种方法只需与周围的液体相互作用就可以产生电流。

研究人员说,这种液体是一种有机溶剂,从粒子中吸取电子,产生电流,可用于驱动化学反应或为微型或纳米级机器人提供动力。

这种机制是新的,而且这种产生能量的方式也是全新的,麻省理工学院化学工程教授迈克尔斯特拉诺说,这项技术很有趣,因为你所要做的就是让溶剂流过这些颗粒床。这让你可以进行电化学,但不需要电线。 在一项描述这种现象的新研究中,研究人员表明他们可以利用这种电流来驱动一种称为醇氧化的反应,一种在化学工业中很重要的有机化学反应。

韩国科隆成功开发由废塑料打造的PET薄膜

近日,韩国化学材料巨头之一的科隆工业公司宣布,该公司在韩国首次开发出以废塑料为原料的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。该公司已经开始向共同参与开发的LG生活健康和乐天铝业提供这一产品。

据悉,自去年下半年以来,3家公司一直在合作开发使用废塑料的包装材料。从今年5月起,LG生活健康与乐天铝业开始采用新开发出的薄膜作为生活用品和食品容器的包装材料。科隆工业表示,今后将这一薄膜的覆盖面扩大到生活用品、食品包装材料和工业等领域。

目前,以回收材料为原料的PET薄膜在PET薄膜市场所占的比例不到1%。然而,由于全球塑料使用的减少和环保法规的加强,该公司预计PET薄膜市场规模将持续增长。科隆工业计划将废塑料业务培育为ESG(环境、社会和公司治理)管理的新支柱,将环保型材料作为一项业务重点培育。

来源:科技日报、cnBeta.COM、TechEdge、贤集网

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