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#国内材料周报#可塑性可调石墨烯类突触器件的实现
发布:lee_9124   时间:2015/11/21 20:31:09   阅读:8182 
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国内材料研究一周纵览
20151116-20151120
 
“别人家的孩子”这样的思想一直让我们以为,国外的材料研究一定比国内做的好,但随着近年来国内在科研方面的大投入,在科研方面我们做的也越来越出色。为了向各位材料人介绍国内科研机构在材料领域的最新研究成果,我们特推出这一专栏,以此来告诉大家,故乡的月亮同样明朗。
 
本周的材料研究信息真的令小编无比兴奋,青岛能源所把 “刚柔并济”的思想用于研究,提升了材料的综合性能。仿生材料也有很多新的突破。好了,让我们一起看看本周又取得了什么新进展吧。
 
1、清华微电子所首次实现可塑性可调的石墨烯类突触器件
 
 
 
人脑中有数以亿计的神经元,不同的神经元之间又由突触所连接,突触强度的可塑性是实现记忆和学习的基础。作为类脑芯片的基础,类突触器件近年来逐渐成为人们研究的焦点。然而以往的类突触器件的可塑性均是静态、不可调的,这极大制约了类脑系统更高程度智能的实现。
 
清华大学任天令教授课题组创新性的采用双层旋转石墨烯,结合氧化铝作为离子传输层实现了类突触器件,同时通过背栅作为神经调节器,来控制突触后输出电流信号的强度。这项工作首次实现了类突触器件的可塑性可调,为类脑芯片模仿人脑神经网络更高程度的智能提供了可能,在相关领域具有深远的意义。
 
该研究成果已经发表在《NanoLetters》上。
 
2、兰州化物所实现大规模合成大脑皮层状介孔二氧化硅基复合材料
 
 
 
中国科学院兰州化学物理研究所研究员王齐华带领的小组发展了一种简单高效、适于大规模生产的制备单分散功能化的大孔介孔二氧化硅基材料的方法。该小组着眼于氧化硅框架结构的设计,试图通过有机硅烷的引入构筑有机-无机杂化壳层。相对于无机部分,有机硅烷杂化部分抵抗碱刻蚀的能力更弱。他们采用乙烯基三乙氧基硅烷与正硅酸乙酯共水解/缩聚构筑了有机-无机杂化壳层,结合选择性刻蚀的思路一锅法制备了大脑皮层形貌的介孔氧化硅基核-壳结构。
 
该方法为大孔介孔二氧化硅基纳米材料的大规模制备提供了一种简单、高效的合成途径,有望在纳米反应器、药物缓释系统和生物成像等领域得到应用。
 
该研究成果已经发表在《Nanoscale》上。
 
3、苏州纳米所等在高分子气凝胶领域获系列进展
 
 
 
最近,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张学同领导的气凝胶团队与北京理工大学的科研人员合作,在高分子气凝胶领域获得了系列新进展。
 
首先,将零维、一维或二维纳米材料均匀分散于液体介质中,只要其浓度处于合适范围内,纳米颗粒即可相互接触形成动态网络。选择与纳米颗粒界面有相互作用的第二组分,引入初级网络体系中。此时,第二组分将优先吸附于纳米颗粒的表面。随后,引发第二组分的原位聚合/固化/交联,以实现对初级网络的“共形”包覆。这样,由纳米颗粒形成的动态网络随即被固定下来。再通过冷冻干燥或超临界干燥的方法将溶剂除去,即得到弹性多孔的气凝胶三维材料。
 
其次,通过在水溶性高分子水凝胶中引入结晶相作为物理交联点和力学增强骨架,制备出了一种基于主-客体包结物的气凝胶——α-环糊精与聚乙二醇超分子聚准轮烷气凝胶。从结构上看,这种气凝胶是由独特的二维类石墨烯片层三维组装而成;与此同时,通过调节环糊精与聚乙二醇的摩尔配比和浓度,能够实现片层结构的大小及结晶结构的简单控制。
 
该研究成果已经发表在《ACS Nano》上。
 
4、可见光响应黑色二氧化钛材料的可控制备及性能研究获进展
 
 
 
黑色TiO2是一种新型的可见光催化材料,通过在二氧化钛纳米颗粒表面或者体相进行Ti3+掺杂或制造氧空位,从而实现其光谱吸收范围的可控调节。新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室的研究人员,利用二价钛为前驱体,通过水热结合氮气氛中的煅烧温度调控,成功控制了黑色TiO2材料体相Ti3+掺杂浓度,进而优化其可见光吸收强度和光催化性能。
 
该研究成果已经发表在《Applied Catalysis B: Environmental》上。
 
5、新型多孔钼基纳米复合电化学析氢催化剂的研制
 
 
 
电解水制氢是高效且环境友好的制氢方法。然而,电解水制氢所需的铂基催化剂价格昂贵,生产成本高,限制了该技术的工业化生产。寻找简单高效的电催化剂是该领域的研究热点之一。
 
最近,南京师范大学兰亚乾教授等,利用多酸基金属-有机骨架/石墨烯复合材料作为前驱物,通过一步高温煅烧直接得到了磷掺杂的多孔碳包覆的二氧化钼和还原石墨烯复合材料(MoO2@PC-RGO)。有效提高了电催化剂的活性和稳定性。MoO2@PC-RGO用作析氢反应的电催化剂,表现出与铂基催化剂相近的催化性质,是目前已报道的析氢性能最优异的非贵金属催化剂之一。这种材料易大量合成且制备成本低,有望为设计合成新型高性能电化学析氢催化剂提供新的途径。
 
该研究成果已经发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。
 
6、青岛能源所在动力电池聚合物电解质材料研发方面取得进展
 
 
 
现有的锂离子电池液体电解质体系,不能满足动力电池对高能量、高功率和安全性等多方面的要求。青岛储能产业技术研究院研发团队提出了“刚柔并济”的研发思路,就是使用“刚”性骨架材料,如聚酰亚胺等无纺布材料,改善电池的力学性能和尺寸热稳定性能;利用“柔”性离子传输材料,如聚环氧乙烷等赋予优异的离子传导性和界面稳定性,通过“并济”即两种或多种材料复合达到多赢的效果,实现综合性能的大幅提高,进而满足动力电池的要求。
 
该研究成果已经发表在《Nano Energy》、《Solid State Ionics》和《Journal of the Electrochemical Society》等国际期刊上。
 
国内材料的科研进展一直保持着奋发前行的劲头,随着国家逐渐重视材料的发展,我们相信我国的材料产业总有一天会达到世界一流水平。
 

来源:材料人网
 
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