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一新材料横空出世改变世界超出你想象(第278期)
发布时间:2022-08-22    来源:yabo官网登录网址 作者:yobo体育APP官方版

  采石场石灰石燃烧对每年因制造水泥而产生7%的温室气体排放有很大贡献。位于博尔德的科罗拉多大学领导一个研究小组发现了一种利用微藻从大气中吸收二氧化碳的方法,使水泥生产实现碳中和甚至负碳。

  该研究小组最近被HESTIA计划(将排放物转化为从大气中获取输入物的结构)选中,以推进和扩大生物石灰石基波特兰水泥的生产,并为创造一个零碳的未来作出贡献。混凝土是地球上最广泛的材料之一,也是全球各地建筑的基础。它最初是由水和波特兰水泥制成的糊状物,然后加入沙子、砾石或碎石等成分。糊状物将颗粒固定在一起,使混合物硬化成混凝土。

  最流行的水泥形式,即波特兰水泥,是通过从大型采石场移除石灰石并在高温下燃烧而产生的,这会产生大量的二氧化碳。研究小组发现了一种生产波特兰水泥的净碳中性方法,即用生物生成的石灰石代替采石场的石灰石,这是某些种类的钙质微藻通过光合作用完成的自然过程(很像建造珊瑚礁)。换句话说,释放到大气中的二氧化碳量相当于微藻已经捕获的量。

  如果全世界所有以水泥为基础的建筑都被替换成生物石灰石水泥,每年将有高达20亿吨的二氧化碳不再被泵入大气中,还有超过2.5亿吨的二氧化碳将被从大气中抽出并储存在这些材料中。理论上这可以在一夜之间实现,因为生物质石灰石可以与现代水泥生产工艺即插即用。

  据最新一期《美国国家科学院院刊》报道,美国宾夕法尼亚州立大学研究人员利用鱿鱼环齿上的仿生蛋白质创造了一种复合的层状二维材料,这种材料具有抗断裂和很强的弹性。新开发的复合二维材料是由像石墨烯或MXene(通常是过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物)这样的原子层厚的硬材料组成的,这些材料之间被一层东西黏合并隔开。虽然大块石墨烯或MXene具有块体性能,但二维复合材料的强度来自界面性质。

  德米雷尔介绍说,他们使用的是一种界面材料,可通过重复序列加以修改,从而能够微调性质,让它变得灵活而强大。此外,这种材料还具有独特的热传导性质。

  “这种材料很适合做跑鞋的鞋垫。”德米雷尔说,“它可以给脚部降温,反复弯曲也不会把鞋垫弄坏。”这些二维复合材料还可用于柔性电路板、可穿戴设备和其他需要强度和灵活性的设备。

  根据德米雷尔的说法,传统的连续介质理论无法解释为什么这些材料既坚固又灵活,但模拟表明,界面很重要。当组成界面的材料比例较高时,当材料受到压力时,界面会发生局部断裂,但作为整体的材料不会断裂。

  现阶段,人类文明现代科技便是建立在以硅为代表的这类半导体材料之上的成果,从太阳能电池到芯片都离不开它,但因导热和其它原因硅也注定了无法成为最理想的半导体材料。

  近日,美国麻省理工学院、休斯顿大学和其它机构的科研团队发现了一种名为“立方砷化硼”的材料突破两个限制,既能为电子和空穴提供高迁移率,又有优良的导电率,而且还具有极高的导热特性。

  科学家表示,这是迄今为止发现的最好的半导体材料,放眼未来也会是最好的那个。

  近日,韩国三养社宣布自主开发出环保型透明不含阻燃剂PC。PC强化了其在低温环境下的耐冲击性、耐化学性、透明性等性能,环保和高性能皆可兼顾。产品可应用于汽车、电子电器、电动汽车充电站、飞机外壳材料、医疗设备等市场。

  三养社朴贤镐TEAM长表示:三养社的环保型透明阻燃PC不含添加剂,不仅具备了普通PC的优势可以加工成透明的薄片,而且不会对环境造成污染。

  另外,它是基于具有较强抗低温冲击性的硅基聚碳酸酯(Si-PC)研发的,所以也可以在建筑外墙、户外照明等相关材料上广泛地使用。

  近期,国外有关科研团队成功开发出了这样一种新型材料。它是一种二维聚合物,科研人员将其称为2DPA-1。不过,想要让聚合物形成二维材料是非常困难的。虽然一些团队已经取得了一些成功,但所产生的材料有缺陷,降低了它们的强度或其他理想性能。在这项研究中,曾经因引起食品安全问题而臭名昭著的三聚氰胺反而发挥了极大的用途。

  科研人员在实验中发现,在适当的条件下,三聚氰胺分子单体可以在二维上生长,分子中的氢键会固定在一起,在不断堆叠中形成圆盘状。这种结构非常牢固,就像乐高积木一样紧紧锁合,再也分不开。

  这种特殊的结构,让制备出的二维聚合物材料十分稳定。尽管它非常薄且轻,但强度是钢的两倍。这种材料制备起来非常容易,只需要溶液,单体就可以在其中自行堆叠成片状,适合做薄膜或者涂层。由于是二维分子结构,这种材料可以阻止水和气体透过,密闭性非常强。

  可以预见,这种高强度的轻质材料有着广阔的应用前景。不仅可以成为车辆、智能手机等设备的涂层,而且还可以作为建筑材料使用。

  注明:文本经蓝海长青智库整理编辑,转载请注明来源!(信息来源:科技日报、芯智讯、中国军网)

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