北京大学量子材料科学中心的韩伟研究员和谢心澄院士，以及日本理化学研究所的Sadamichi Maekawa教授，受邀在国际著名刊物《自然-材料》（Nature Materials)上撰写综述文章，介绍“自旋流--新颖量子材料的灵敏探针”这一新兴领域的前沿进展。 自旋电子学起源于巨磁阻效应的发现，在当时而言，自旋流指的仅仅是电子自旋的传播。随着自旋电子学的蓬勃发展，与相关研究的不断深入，新的自旋流现象与机制不断被拓展，相关研究证明一系列的粒子或者准粒子携带的自旋都能够形成自旋流，比如磁性绝缘体中的磁振子、超导体中自旋三重态和准粒子、量子自旋液体中的自旋子、自旋超导态等。尤其是对于量子材料而言，由于其往往具有独特的自旋性质，基于自旋流探针的研究方法就成为了表征量子材料物性的有效手段。 量子材料都是凝聚态物理与材料科学领域的研究前沿之一，其量子性质起源于诸多量子效应，包括低维尺寸效应，量子限域效应，量子相干效应，量子阻挫效应，能带结构的拓扑性，自旋轨道耦合，对称性限制等等。量子材料包括石墨烯，高温超导体，拓扑绝缘体，外尔半金属，量子自旋液体，自旋超流体等等。量子材料可以表现出诸多与自旋相关的量子性质，如二维过渡金属硫族化合物中的自旋-谷耦合，以及拓扑绝缘体当中的自旋-动量锁定等。因为量子材料的自旋属性在下一代的量子信息存储和量子计算科学当中的应用潜力，所以研究量子材料的自旋相关性质得到了广泛关注。 为了研究量子材料的自旋性质，发展一种易于实现和操控的高效工具显得尤为迫切与关键。幸运的是，在实验物理学家和理论物理学家的不懈努力下，成功的证实了自旋流探针能够作为量子材料的有效探测手段。一系列激发和探测自旋流的方法被提出并得以实现，从而证实了基于自旋流探针的量子材料物性研究的广泛适用性。 迄今为止，相关实验已经证实自旋流能够以超导体系中的自旋三重态库珀对和超导准粒子、量子自旋液体中的自旋子、磁性绝缘体和自旋超流体中的磁振子为载体进行传播，相关物理图像被总结在表1中。本篇综述文章着重介绍了在五类主要的量子材料体系中的基于自旋流探针的物性研究。第一类是超导材料体系，自旋流探针可以被用来验证自旋三重态的存在以及自旋动力学的演化过程。第二类是量子自旋液体材料体系，自旋流探针可以被用来验证自旋子携带的自旋角动量的有效传播过程。第三类是磁性绝缘体体系，自旋流以磁振子的形式传播，描述了磁有序材料当中的集体激发行为。第四类是杂化量子激发体系，自旋流以磁振子-声子杂化模式（磁振子-极化子）或磁振子-光子杂化模式（磁振子-极化激元）为载体进行传播。第五类是自旋超流体系，自旋流以玻色爱因斯坦凝聚中的自旋量子数为1的玻色子为载体进行传播，这种玻色子可以为电子-空穴激子或者是磁振子。 这些重要的研究进展已经充分证实了基于自旋流探针的物性表征对于量子材料而言是一种行之有效的研究手段。因此，这一方法将会极大的推动新颖量子材料的发现和相关物理性质的研究。例如量子霍尔和量子自旋霍尔材料，量子铁磁体和反铁磁体，六角晶格体系中的量子手征声子，自旋和力耦合的量子系统，超导体中的自旋动力学和铁磁与超导界面的超导能隙，自旋三重态超导体中的超导对称性，强耦合自旋系统中的杂化激发，拓扑磁振子材料，量子自旋液体中的自旋子，自旋超流体约瑟夫森效应，以及其他任何作为自旋流载体的量子态。另外，这一领域的进展还将推动自旋成像技术的发展，如利用自旋极化扫描隧道显微镜和氮空位色心显微镜技术对量子材料体系中自旋流的原位探测。

近日，中国科大合肥微尺度物质科学国家研究中心国际功能材料量子设计中心和物理系中科院强耦合量子材料物理重点实验室曾长淦教授研究组与王征飞教授研究组实验与理论合作，首次在单元素半导体碲中发现了由外尔费米子主导的手性反常现象以及以磁场对数为周期的量子振荡，成功将外尔物理拓展到半导体体系。该研究成果在线发表在《Proceedings of the Natio

小试阶段/n本项目研究的碳化硅外延技术有其特殊性，不同于一般的半导体外延技术， SiC 外延生长技术在生长温度、生长速率、缺陷和均匀性控制的具体指标要求以及实现 途径上都突出了电力系统应用的特点。目前，国际上已经形成了从碳化硅衬底材料、 外延材料到器件制备的一整套产业体系。高质量 SiC 外延材料是 SiC 功率器件的基 础材料，目前的国内外电力电子器件需要的碳化硅外延材料的发展趋势都是向大直 径、低缺陷、高度均匀性等方向发展。 目前，几乎所有的碳化硅器件都是在碳化硅外延层上制备的。高质量的碳化硅

载药量高达到400%（w/w）的多功能纳米载体 一、项目分类 重大科学前沿创新、关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 南京大学医学院胡一桥教授和吴锦慧教授科研团队，围绕生物材料的理化及生理特性，聚焦药物临床治疗的关键科学问题和难题，首创“单元-多维”生物材料成形理论，突破了“超强疏水/高比重”物质的高效负载、体内传输、体外贮存三大关键科学技术难题，构建了载药量高达到400%（w/w）的多功能纳米载体。 研究成果发表在Nature BME，Nature Communication、PNAS、Science Advances上，并获得教育部技术发明一等奖、教育部自然科学一等奖、江苏省发明专利金奖。据此项研究成果，建立了“Bottom-Up”的规模化制备生物纳米药物的生产线，完成了以蛋白类生物材料为载体的抗肿瘤靶向药物的规模化制备和临床研究，相关药物1项在临床试验，1项获得NMPA的批准上市。有效的解决了进口类似品种价格高，患者无法承受的问题。

研究内容 ：金属半固态成型技术是 21 世纪材料科学与工程领域热门 研究方向之一。 本项目主要是研究金属半固态浆料制备的新工艺、 新装备， 实现对该装备工艺过程的智能控制，以高效、稳定地获得具有良好微观组 织性能的金属半固态浆料。 技术特点 ：1.自主开发了新型金属半固态浆料制备新工艺装置，探索 了该装置制备铝合金半固态浆料的优化工艺参数； 2.提出了材料智能处理 在金属半固

成果与项目的背景及主要用途： 泡沫铝材是一种新型的功能材料，一般孔隙率在 45％～98％之间，根据孔隙特点分为开孔与闭孔两种，各国学者早在 40 年代后期就对泡沫金属材料有所研究，但由于发泡工艺与孔的尺寸很难控制，一直未得到发展，直到 80 年代中期以后才取得长足进展，开发出了一些有工业价值的生产工艺。目前，日本与德国在研究、生产与应用泡沫铝材与其他金属泡沫方面居世界领先地位。我国对泡沫铝材的研究始于 80 年代后期，并取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破性的成就，仍处于起步阶段。 目前，泡沫铝的应用主要有：防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体气体扩散盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。还应用于冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域，应用范围还在不断扩大。 技术原理与工艺流程简介： 本课题采取的是传统的粉末冶金工艺，把铝粉和造孔剂混合后，压制成预制件，在热水中将造孔剂溶解掉，然后在真空炉中对预制件进行真空烧结，就得到了开孔泡沫铝。本试验方法具有以下优点： 1.采用的粉末冶金法可以制备复杂形状的试样，工艺简单容易实现。 2.通过改变工艺参数可以十分容易地控制孔隙率、孔形状及孔的大小。这一点是其它方法难以做到的。 3.采用的造孔剂为尿素、碳酸氢铵，成本低、形状可控且容易去除。 技术水平及专利与获奖情况： 1. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, J.J. Li. Processing of open cell aluminum foams with tailored porous morphology. Scripta Mater 53(2005)781-785.(JCR 工程技术二区，2004 年影响因子 2.112,检索号：952BD.同时被 Ei 检索，检索号：05289206237) 2. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, X.W. Du, J.J Li, H.C.Man. A novel method for making open cell aluminum foams by powder sintering process. Mater lett 59(2005)3333-3336. (JCR 工程技术 三区，2004 年影响因子 1.186) 3. 姜斌，赵乃勤. 泡沫铝的制备方法及应用进展.金属热处理. 30(2005)36-40.（Ei 检索，检索号：05279197817） 应用前景分析及效益预测： 泡沫铝以其独特的结构而具有许多优异的性能，它不仅具有多孔材料所具有的轻质特性，还具有金属所具有的优良的力学性能和热、电等物理性能，如渗透、阻尼、能量吸收、高比表面积、电磁屏蔽等性能。目前，泡沫铝材已经广泛应用于防火装饰材料、冲击能量吸收材料、热交换器等。由粉末冶金法制备的泡沫铝工艺简单，成本低廉，可以制备复杂形状的试样。并且通过改变工艺参数可以容易地控制孔隙率、孔形状及孔的大小，这一点是其它方法难以做到的。所以本方法有推广应用价值。 应用领域： 泡沫铝的应用主要有：防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体扩散器盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。还可广泛应用于冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域。 合作方式及条件：合作开发

针对炼铁高炉、炼钢转炉、连铸中间包、钢水包、鱼雷罐车等高温冶金容器及加热炉、高温管道等热力系统设备的共同结构和负荷特点，综合利用计算机仿真和现代电测及激光测试分析技术，开展其在生产过程中的热行为、变形行为、及强度行为的内部机理和外在表现的基础理论研究，形成了金属－耐材高温复合结构热－机械耦合行为的分析方法和设计理论，并成功地应用于300吨钢包裂纹生成分析及改制设计，转炉延寿技术及工艺确定、高炉下降煤气下降管的塌落事故评估和治理以及转炉等高温结构的设计和行为控制等方面。其中300吨钢包裂纹生成分析及改制研究工作明确了原有进口大型钢包裂纹的生成机理及防治方法，并首次将圆弧底和整体小耳轴应用于大型钢包，使新钢包的各处应力分布较为均匀，应力水平低，最大应力较原有钢包下降约40％。各种最大应力均避开了焊缝位置。焊缝和水口附近的应力水平下降了60％－70％。其结果使钢包的机械强度指标较原有钢包有了很大改进，特别是焊缝和水口附近改善明显。在提高钢包使用寿命、降低包重、减少维修费用等方面取得了令人满意的效果，并彻底替代了原有进口钢包，取得了巨大的经济和社会效益。该项成果现已在宝钢全面推广。

（专利号：ZL 201510560801.8） 简介：本发明公开了一种铋酸锂纳米棒复合电子封装材料，属于封装材料技术领域。本发明铋酸锂纳米棒复合电子封装材料的质量百分比组成如下：铋酸锂纳米棒65‑80％、聚丙乙烯10‑15％、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠0.05‑0.5％、三羟甲基丙烷5‑10％、硅树脂甲基支链硅油4‑10％。本发明提供的复合电子封装材料使用铋酸锂纳米棒作为主要原料，具有热膨胀系数小、导热系数高、耐老化及耐腐蚀性能优良、易加工、绝缘性好等特点，在电子封装材料领域具有良好的应用前景。

简介：本发明公开了一种锡酸锶纳米棒复合电子封装材料，属于封装材料技术领域。本发明锡酸锶纳米棒复合电子封装材料的质量百分比组成如下：锡酸锶纳米棒65-80%、聚乙二醇10-15%、乙撑双硬脂酰胺0.05-0.5%、三聚丙二醇二缩水甘油醚5-10%、乳化甲基硅油4-10%，锡酸锶纳米棒的直径为80 nm、长度为1-2 μm。本发明提供的锡酸锶纳米棒复合电子封装材料具有热膨胀系数小、导热系数高、绝缘性好、耐老化及耐腐蚀性能优良、易加工及制备温度低等特点，在电子封装材料领域具有良好的应用前景。

1 成果简介新材料产业的发展带动了纳米粉体技术的发展，如何合理分散和使用纳米粉体材料已经成为制约该技术应用的瓶颈。因此，各类纳米粉体根据用途而进行二次加工处理，制备用户方便使用的“功能性微纳米复合粉体材料” 也就逐渐形成了市场。 该技术的特点是：借助微米级母粒子与纳米级子粒子的复合，完成对纳米粉体的有序分散和实现纳米颗粒对微米颗粒的包覆；或者是将不规则的颗粒整形处理，从而制备不同类型的功能性复合粉体，满足新材料功能的需要。这一新成果已经实现产业化，解决了许多航空、航天、电子、生物、材料、医药、涂料、冶金等行业对新一代粉体材料的需求。2 应用说明 图 1 生产功能性微纳米复合粉体材料的技术路线 采用我们研制的 PCS-II 型粉体复合机，借助机械冲击的方法对粉体颗粒进行表面处理，有目的地改变其物理化学特征、表面结构和颗粒的形貌特征。 产品的特点是：功能性：根据需要制备具有特定新性能的复合粉体材料，如导电导热粉体、高流动性粉末、球形化石墨粉体、氧化铝弥散铜粉、碳化硅弥散铝粉等；以壳代核：节约贵重原料，如包覆银的聚合物（铜、铝）粉体、包覆铜的铁（铝）粉体等；以微米颗粒为载体分散纳米粉体，如包覆碳纳米管的聚合物（铜）粉体、包覆纳米二氧化硅的橡胶粉体、包覆纳米氧化铝的聚合物粉体等。3 效益分析不同产品的市场背景和成本都有不同，需根据具体情况系统分析。4 合作方式技术服务、新产品开发、装备提供。