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无机离子聚合与新型聚合材料的创制
首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。
一、项目分类
重大科学前沿创新
二、成果简介
首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。这些成果突破了无机块体材料依赖高温烧结定形的传统途径，可以在常温条件下实现构建，为功能材料的制备提供革命性的科学新基础，特别适合在生物体内开展仿生合成。目前已经颠覆性地实现以下突破：
1）结合生物矿化实现人体牙釉质的再生（Sci Adv 2019），再生层与天然牙釉结构完全一致，拥有相同的生物力学特性。该工作打破了传统口腔医学中牙釉质不能再生的认知，引领新一代口腔材料从“填充型”转变为“再生型”。目前已进入转化研究阶段，样品能够高效地修复牙齿表面的微小缺损。
2）结合传统有机聚合发展出有机-无机共聚新技术，可以制备出有机-无机共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。与传统的有机无机复合材料不同，共聚型新材料能够在分子尺度上实现有机和无机相之间的相互融合，从而构建出结构完全均一、具有优异力学性能的轻质高强材料。特别是在传统高分子材料中引入无机离子键可以显著增强材料原有的力学性能，例如通过无机离子寡聚体可以大幅度改善传统塑料材料。
“无机离子聚合”可以构建出柔性无机离子材料，开发出矿物基塑料替代新材料，被称为“石头变塑料” （Adv Mater 2022）。矿物基塑料材料与传统塑料相比在保持制备可塑性和结构韧性的同时，具有高强、高硬和高热稳定性等新特征，而其矿物的本质特征还可以使材料能够融入到自然的矿物循环中，为解决塑料污染问题提供新策略，是一种环保型的新材料。
浙江大学
2022-07-22
胶原纤维固载金属离子吸附材料
电子、汽车、化工、冶金等工业企业每年要排放大量的氟磷砷废水。众所周知，过量的氟将引起“氟骨症”；磷是导致水体富营养化的主要原因之一；而砷是强致癌物质，被列为第一类重点监测的环境污染物。此外，我国许多地区作为饮用水的地下水中其氟磷砷也严重超标，如果直接饮用将严重危害人们的身体健康。 本技术以制革厂的边角料制取胶原纤维，将具有强配位结合能力的无毒金属离子固载在胶原纤维上制备新型吸附材料，该吸附材料将对氟磷砷等无机阴离子等具有较强的吸附能力(见下表)。该吸附材料不仅可用于氟磷砷等无机阴离子的吸附，而且可用于水体中染料、有机物及微生物的吸附。此外，由于该吸附材料为纤维状，吸附是在材料的表面进行，因此该类吸附材料的吸附和解吸速度快。该吸附材料可生物降解，对环境无污染。 该技术已获得两项国家发明专利(A、胶原纤维固载金属离子吸附材料及其制备方法和用途，专利号：ZL2004100401450；B、胶原纤维固载金属离子吸附材料对蛋白质的吸附分离，专利号：ZL200610021271.0)。
四川大学
2015-12-21
用于材料表面改性用离子源技术
冷阴极离子源：研制的冷阴极离子源具有结构简单，引出束流大的特点。目前已有引出口径为6 ，9 和20 ×5 的离子源产品提供给客户，引出束流分别有几十到几百 ，放电电流几百 到几 ，引出电压可以提供有100 -1500 可调和500 -30 可调的2种电源，在离子束照射的有效范围内不均匀性小于10%，稳定度为10%。该源被广泛应用于辅助镀膜，离子刻蚀，离子清
西安交通大学
2021-01-12
基于形状记忆聚合物智能复合材料结构的可展开柔性太阳能电池系统
课题组开展形状记忆聚合物及其复合材料结构的研究，自主研发了适用于航天环境的多种类、不同系列的形状记忆聚合物材料，这些材料能满足高低轨道等不同极端空间环境的需求。与形状记忆合金不同，形状记忆聚合物是一种激励响应聚合物材料（图1），具有主动可控大变形（20%-500%）、驱动方式多样、刚度可变等特性，可被设计成集驱动与承载功能一体化的部件，结构简单，可靠性高，未来有望部分替代复杂的机电驱动系统。本次搭载的“基于形状记忆聚合物智能复合材料结构的可展开柔性太阳能电池系统”主要包括哈工大研制的形状记忆复合材料锁紧释放机构、形状记忆聚合物复合材料可展开梁和上海空间电源研究所研制的柔性太阳能薄膜电池。基于复合材料力学理论和结构精细化设计，形状记忆聚合物复合材料结构可以实现柔性太阳能电池的锁紧、释放和展开，及展开后高刚度可承载等功能。
哈尔滨工业大学
2021-04-11
高d33无铅压电陶瓷-聚合物-盐压电复合材料及其制备方法
本发明涉及一种具有高d33无铅压电陶瓷与聚合物和盐压电复合材料及其制备方法,属于压电复合材料技术领域。按(1-x)(LiaNabK1-a-b)(Nb1-cSbc)O3-xABO3-yM组分配料,采用传统陶瓷制备工艺制备好铌酸钠钾基无铅压电陶瓷粉料;再将陶瓷粉料与聚合物聚偏氟乙烯和盐按设计比例混合,接着将混合粉料经冷压成型后加温处理,再在其表面溅射金电极,硅油浴中极化后测试其压电复合材料样品的压电性能d33;最后将样品放置在空气中,再测试其样品压电性能d33。结果表明,加盐的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的d33比未加盐的d33有大幅度提高。
四川大学
2021-04-11
一种 g-C3N4/NiCo2S4 复合材料、制备方法及其应用
一种 g-C3N4/NiCo2S4 复合材料、制备方法及其应用。具体是将 g-C3N4 和 NiCo2S4 混合得到，该混合可以是固相混合，也可以是液相 混合，本发明得到的 g-C3N4/NiCo2S4 复合材料能极大的增加了提高材 料的稳定性，将复合电极作为超级电容器工作电极材料进行测试，在 大电流密度条件下仍能具有较高的比电容量、较好的倍率性能和循环 稳定性。
华中科技大学
2021-01-12
氧化铁石墨烯复合材料在电化学能源存储和转化领域的研究
氧化铁石墨烯复合材料目前涉及的电化学方面的应用包括锂离子电池、超级电容器和燃料电池。氧化铁（包括Fe3O4，α-Fe2O3和γ-Fe2O3）是制作电化学器件非常有前途的材料，不仅具有成本低、无毒性、化学稳定性好等优点，还具有较高的理论电容量。但在实际使用时又因为自身导电性的不足以及反应的循环稳定性差等问题受到了限制。石墨烯因其具有超高的比表面积，较高的导电性，优异的化学和热力学稳定性，以及独特的光、热、机械性能，成为了非常合适作为制作电化学能源存储和转化器件的材料。负载氧化铁在石墨烯上，不仅能够弥
天津大学
2021-04-14
一种用于可见光响应的磁性二氧化钛复合材料制备方法
本发明公开了一种用于可见光响应的磁性二氧化钛复合材料制备方法，该方法包括下述步骤：S11：将磁性粉体和二氧化钛溶胶凝胶混合并搅拌形成表面吸附有溶胶凝胶的磁性前驱体；S12：将磁性前驱体从混合溶液中分离，干燥并煅烧后得到负载有二氧化钛的磁性粉体；S13：将负载有二氧化钛的磁性粉体和硝酸银溶液混合并搅拌形成表面吸附有 Ag<sup>+</sup>的二氧化钛磁性粉体；S14：将表面吸附有Ag<sup>+</sup>的二氧化钛磁性粉体分离干燥后与含卤素离子溶液
华中科技大学
2021-04-14
发现高性能AgBiSe2基热电材料
热电效应（Thermoelectric Effects）提供了一种在热能和电能之间直接转化的手段，在现今世界能源和环境问题的背景下，热电效应作为一种清洁有效的能源转化方式而受到广泛关注。相比于传统的热电材料，I−V−VI2 (I=Ag; V=Sb, Bi; and VI=S, Se, Te)型半导体由于本征的极低晶格热导率而成为具有良好潜力的热电材料体系。尽管AgSbTe2是其中最为广泛研究的材料，但是由于其制备需要大量丰度较低的元素碲（Tellurium），且热稳定性较差，因而人们希望用更加廉价和稳定的AgBiSe2来代替。之前对于AgBiSe2的研究，主要集中在通过对其进行元素掺杂优化载流子浓度这一方面，而本文指出通过将AgBiSe2与AgBiS2复合，使用球磨的方法使两相完全固溶，可以更进一步降低材料的晶格热导率。结果显示，材料的热导率在773K温度下，从原本的~0.5 W/mK降低到了0.33 W/mK，成为这个体系到目前为止报道的最低的热导率。结合电性能用铟掺杂改性，最终，该材料在773K时的最高ZT值到达了0.9，与该体系之前取得的最高ZT相近，是本征AgBiSe2的2.5倍左右(如图所示)。这种运用球磨实现多相固溶以降低晶格热导率的方法，也为其他体系热电材料的相关研究指出了一个值得尝试的方向。
南方科技大学
2021-04-13
刚性Mg基新型室温热电材料方面
该研究详细阐述了由于实空间中Mg-Mg化学键构成的电子输运通道远离阴离子位置，使Mg3Sb2-yBiy材料体系中合金化原子散射声子降低晶格热导率的同时对电子散射较弱，有利于实现电热输运的解耦与分别调控（如图1）。最终，研究成功实现Mg3Sb2-yBiy材料体系室温功率因子的进一步提升，并在Mg3+δSb1.0Bi1.0:Mn0.01材料中实现室温下
南方科技大学
2021-04-14