化工新型材料

俄研發(fā)出從固體廢物中制氫新技術(shù)

據(jù)報(bào)道，俄羅斯托木斯克理工大學(xué)開發(fā)出可以從固體廢物（木屑、煤粉、煤泥、舊輪胎）中獲取高含氫量（20%～40%）合成氣體的技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)是以蒸汽熱轉(zhuǎn)換法為基礎(chǔ)。原始產(chǎn)品在高溫（500～1 200℃）下受蒸汽影響，具體取決于材料種類。

“我們在此次研究及其他研究中追求的全球目標(biāo)是找出真正有效的方法，用無人需要的、在能源方面無論如何都無法使用的廢物制造出高邊際利潤產(chǎn)品，同時(shí)最大限度地做到環(huán)保。我們的目標(biāo)不是廢物的處理而是再加工?！蓖心舅箍死砉ご髮W(xué)能源工程學(xué)院負(fù)責(zé)發(fā)展事務(wù)的副主任弗拉基米爾古賓說，“我們在研究木屑、舊輪胎以及煤炭工業(yè)廢物，即爐渣、煤泥和煤粉。實(shí)驗(yàn)表明，從煤炭工業(yè)廢物中獲得的合成氣體含氫量最高?！?/p>

在托木斯克理工大學(xué)研發(fā)的裝置中，壓實(shí)形態(tài)的原始材料被水蒸氣破壞，無論有氧或無氧，取決于材料本身。過程中只有材料的有機(jī)部分被破壞。古賓解釋稱：“最終，我們在不同階段獲得了3種產(chǎn)品。在固態(tài)階段獲得炭屑，可用于路面或作為過濾物質(zhì)用于進(jìn)一步清潔。如果原始材料是松木屑，經(jīng)加工可獲得優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭，用于食品制造。在液態(tài)階段，可以獲得液態(tài)烴燃料，可作加熱之用。在氣態(tài)階段可獲得合成氣體，由氫氣以及最低比例的二氧化碳和氮化合物組成。合成氣體可以很好地燃燒，因此也可用來供熱、重返技術(shù)循環(huán)以及從中提取氫氣?！?/p>

下一步研究人員計(jì)劃找到最有效的方法來分離氫氣，減少二氧化碳含量或?qū)ζ溥M(jìn)行環(huán)保處理。古賓說：“熱轉(zhuǎn)化是從固體材料中獲取合成氣體的主要方法。目前美國和中國在積極發(fā)展這種技術(shù)，在使用規(guī)模上俄羅斯仍然處于落后狀態(tài)。但我們的基礎(chǔ)研究水平遠(yuǎn)超外國，這給我們帶來了實(shí)際優(yōu)勢：我們得到更多有用的產(chǎn)品?！保萍既請?bào)）

普通鹽可合成新型自旋液體材料

據(jù)報(bào)道，俄羅斯莫斯科國立大學(xué)和國立研究型技術(shù)大學(xué)最近合成了一種特殊的新型磁性物質(zhì)——自旋液體材料，即使在接近絕對零度時(shí)，其單原子的自旋也不會凍結(jié)。這種材料可以在基于單粒子波函數(shù)糾纏的量子技術(shù)中得到應(yīng)用。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表在《無機(jī)化學(xué)》雜志上。

自旋是基本粒子的普遍屬性。在室溫下，許多材料中粒子的自旋是無序和波動的，隨著溫度降低會變得有序甚至凍結(jié)。而自旋液體是一種罕見的物質(zhì)狀態(tài)，具有特殊結(jié)構(gòu)，其中電子的自旋保持無序狀態(tài)，即使在接近絕對零度時(shí)也能繼續(xù)波動。自旋液體的概念1988年就已出現(xiàn)，和高溫超導(dǎo)的機(jī)制密切相關(guān)，但科學(xué)家直到最近才開始尋找這種物質(zhì)。迄今為止，自旋液體的主要候選材料被認(rèn)為是一種氯羥鋅銅石，其中銅離子作為磁矩的載體，形成理想的二維kagome晶格。而俄羅斯科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，在自旋液體材料清單中又新添了一種物質(zhì)。

研究人員合成了具有方形kagome型晶格的氯—磷氧銅鉍鈉晶體，當(dāng)冷卻到-271℃時(shí)不會形成磁序。因此，研究人員推測，在這種材料中，自旋子系統(tǒng)在低溫下的表現(xiàn)就像一種糾纏的自旋液體。

該研究論文作者之一、莫斯科國立研究型技術(shù)大學(xué)功能量子材料實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人亞歷山大·瓦西里耶夫說，合成的物質(zhì)由鈉、銅、鉍、磷、氧和氯原子組成，在其晶體結(jié)構(gòu)中可以分為兩個(gè)主要片段模塊：第一個(gè)是由4個(gè)4面體簇形成的層，每個(gè)4面體的中心是氧原子。銅原子位于4面體的3個(gè)頂點(diǎn)，在第4個(gè)頂點(diǎn)有一個(gè)鉍原子。這樣的層帶有正電荷，并準(zhǔn)備與第二個(gè)帶負(fù)電荷的片段分享。第2層由多面體組成，其中心是鈉、磷和銅原子，頂點(diǎn)是氧和/或氯原子。

他解釋說，所描述的各層之間的關(guān)系通常被解釋為“客人—主人”模式。有趣的是，這種新的化合物是用過量的普通食鹽獲得的。鹽促進(jìn)了矩陣的形成——“主人”熱情地接受了組合物“客人”片段，形成具有獨(dú)特物理特性的材料，未來這種材料可能會在基于單粒子波函數(shù)糾纏的量子技術(shù)中得到應(yīng)用。（科技日報(bào)）

我國科學(xué)家突破二氧化碳人工合成淀粉技術(shù)

據(jù)報(bào)道，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表我國科學(xué)研究成果論文，在實(shí)驗(yàn)室首次實(shí)現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成，使淀粉生產(chǎn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變成為可能。

這是由中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所與中科院大連化學(xué)物理研究所等研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)的重要成果。他們創(chuàng)制了一條利用二氧化碳和電能合成淀粉的人工路線——ASAP路線，在實(shí)驗(yàn)室首次實(shí)現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成。專家認(rèn)為，不依賴植物光合作用，設(shè)計(jì)人工生物系統(tǒng)固定二氧化碳，合成淀粉，將是影響世界的重大顛覆性技術(shù)。

淀粉就是“粥飯”中最主要的碳水化合物，占全球熱量攝入的80%以上，是最重要的食物原料和工業(yè)原料。自合成生物學(xué)誕生以來，人們就開始嘗試人工構(gòu)建非自然途徑，實(shí)現(xiàn)二氧化碳到淀粉的轉(zhuǎn)化，以突破植物媒介光合作用的瓶頸?！霸撗芯砍晒麑槲覀兾磥硗ㄟ^工業(yè)生物制造生產(chǎn)淀粉這種全球性重要物質(zhì)提供了新的技術(shù)路線?！薄犊茖W(xué)》雜志新聞部執(zhí)行主任梅根·菲蘭說。

天津工業(yè)生物所自2015年起，即聚焦人工合成淀粉與二氧化碳生物轉(zhuǎn)化利用，開展科技攻關(guān)。論文第一作者、天津工業(yè)生物所副研究員蔡韜解釋，按照目前技術(shù)參數(shù)推算，在能量供給充足的條件下，理論上1m3大小的生物反應(yīng)器年產(chǎn)淀粉量相當(dāng)于5畝土地玉米種植的淀粉產(chǎn)量（按我國玉米淀粉平均畝產(chǎn)量計(jì)算）?！斑@一成果為從二氧化碳到淀粉生產(chǎn)的工業(yè)車間制造打開了一扇窗。不過，目前該成果尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)長距離?！毕嚓P(guān)負(fù)責(zé)人表示。（經(jīng)濟(jì)日報(bào)）

黃維院士團(tuán)隊(duì)突破分子態(tài)高效藍(lán)色室溫磷光

近日，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士、南京工業(yè)大學(xué)安眾福教授聯(lián)合新加坡國立大學(xué)劉小鋼教授在有機(jī)室溫磷光（有機(jī)長余輝）領(lǐng)域再次取得重大突破。他們創(chuàng)造性地提出了“發(fā)色團(tuán)限域”策略，構(gòu)筑了新型離子晶體磷光材料，實(shí)現(xiàn)了長壽命、高效率的藍(lán)色室溫磷光，展現(xiàn)了該類材料在信息安全、余輝顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，相關(guān)成果在線發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)刊物——《自然·材料》上。

藍(lán)光，作為光的三原色之一，是固態(tài)照明和全彩顯示的核心組分，同時(shí)在生物醫(yī)學(xué)、光通訊等領(lǐng)域也展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。2014年諾貝爾物理學(xué)獎也頒給了“高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管（LED）”的3位發(fā)明者。目前，各種各樣的藍(lán)光材料被廣泛研究開發(fā)。近年來，有機(jī)室溫磷光材料受到了廣泛關(guān)注。然而，如何構(gòu)筑長壽命、高效率的藍(lán)色室溫磷光是無重原子有機(jī)磷光材料領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)之一。

針對上述挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)基于前期對聚集態(tài)磷光的深入理解和對低溫77 K下溶液單分子態(tài)磷光現(xiàn)象的深度思考，基于強(qiáng)作用力的離子鍵，他們創(chuàng)造性地提出了“發(fā)色團(tuán)限域”策略，成功構(gòu)筑了具有分子態(tài)高效室溫磷光的有機(jī)離子晶體材料。研究發(fā)現(xiàn)抗衡離子對分子態(tài)發(fā)色團(tuán)的孤立限域作用是實(shí)現(xiàn)高效率藍(lán)色室溫磷光的關(guān)鍵。他們通過調(diào)節(jié)抗衡離子和發(fā)色團(tuán)單元，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)96.5%的藍(lán)色室溫磷光。這也進(jìn)一步驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)策略的普適性。鑒于有機(jī)離子晶體的高效長余輝和水溶性特征，實(shí)現(xiàn)了材料在防偽、指紋識別等領(lǐng)域的多功能應(yīng)用。值得一提的是，通過電流驅(qū)動和系統(tǒng)控制，他們首次實(shí)現(xiàn)了材料在余輝顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。在電流驅(qū)動下，不僅實(shí)現(xiàn)了0～9數(shù)字的余輝顯示，而且實(shí)現(xiàn)了多重行進(jìn)路徑（AB）的示蹤顯示，以及雷達(dá)掃描的示蹤顯示。相關(guān)探索研究對理解有機(jī)磷光材料分子結(jié)構(gòu)、堆積方式與發(fā)光性能的關(guān)聯(lián)機(jī)制具有重要意義，同時(shí)為純有機(jī)室溫磷光材料邁向新應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。（光明日報(bào)）

科研人員研發(fā)新材料可抗植入異物反應(yīng)

據(jù)報(bào)道，近日，華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉潤輝教授課題組基于仿生設(shè)計(jì)，研制出一種新一代抗植入異物反應(yīng)高分子材料——聚DL-絲氨酸。它具有結(jié)構(gòu)簡單、水溶性很高、易合成及大量制備的特點(diǎn)。這種新型材料的出現(xiàn)，未來將使植入醫(yī)療取得突破性進(jìn)展。

所謂異物反應(yīng)，就是指醫(yī)療材料植入到體內(nèi)后，會導(dǎo)致植入體表面蛋白吸附等一系列反應(yīng)并最終被膠原纖維包裹、被機(jī)體隔離，造成植入材料功能衰減甚至喪失、引起各種并發(fā)癥和病人的痛苦。此前，抗異物反應(yīng)材料種類很少，許多材料的合成和制備相對困難。因此，研究和發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、易大量制備的新型抗異物反應(yīng)材料在生物材料領(lǐng)域具有重要意義。

劉潤輝團(tuán)隊(duì)將絲膠中高含量的L-絲氨酸和人體中作為重要的神經(jīng)遞質(zhì)的D-絲氨酸相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)了新一代抗異物反應(yīng)材料——聚DL-絲氨酸（PSer）。實(shí)驗(yàn)室里，這種新材料PSer水凝膠在植入小鼠后沒有引起明顯的炎癥反應(yīng)，并能夠在至少7個(gè)月的時(shí)間內(nèi)抵制纖維囊包裹。

劉潤輝指出，今后，一些植入醫(yī)療產(chǎn)品只要在其表層涂一層新材料PSer，就能起到抗異物反應(yīng)效果。這類生物安全性好、易合成及大量制備、具有優(yōu)異抗異物反應(yīng)的新一代高分子材料在植入生物材料和裝置、藥物遞送等多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用，為解決臨床中普遍存在的植入材料異物反應(yīng)難題帶來新思路。（新民晚報(bào)）

我國首個(gè)萬噸碳纖維生產(chǎn)基地投產(chǎn)

據(jù)報(bào)道，9月8日，由中國建材投資建設(shè)的我國首個(gè)萬噸碳纖維生產(chǎn)基地在青海省西寧市投產(chǎn)。項(xiàng)目總投資50億元，首次實(shí)現(xiàn)了單線年產(chǎn)3 000t高性能碳纖維生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和高端成套技術(shù)自主可控。

該生產(chǎn)基地于2019年5月啟動建設(shè)。此次投產(chǎn)的一期項(xiàng)目采用完全自主知識產(chǎn)權(quán)的干噴濕紡技術(shù)，技術(shù)水平、規(guī)模布局、單線產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量等方面均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)。其產(chǎn)品主要用于大飛機(jī)機(jī)身、航空航天、風(fēng)力發(fā)電、光伏新能源等領(lǐng)域，將進(jìn)一步滿足國產(chǎn)碳纖維的高端需求。

中國建材經(jīng)過十余年攻關(guān)，打破國外技術(shù)壟斷，率先在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)干噴濕紡T700級、T800級碳纖維千噸工程化和T1000級碳纖維百噸工程化，科技攻關(guān)取得重大成果。該項(xiàng)目的投產(chǎn)，加快了我國高端應(yīng)用市場的碳纖維國產(chǎn)化替代進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化碳纖維供應(yīng)鏈的安全可控，進(jìn)一步提升了國產(chǎn)碳纖維的國際競爭力。（中國建材集團(tuán)有限公司）

神馬股份成為全球最大尼龍66原液著色纖維生產(chǎn)基地

據(jù)報(bào)道，2021年年8月，神馬股份拿到首批色絲商業(yè)訂單，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，產(chǎn)能規(guī)模達(dá)到2 000t/a。這標(biāo)志著神馬股份不僅成為國內(nèi)少數(shù)幾家掌握尼龍66原液著色纖維生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)之一，也成為了全球最大尼龍66原液著色纖維生產(chǎn)基地。

原本白色的尼龍66纖維，在變成了一縷縷黑絲后，不僅顏值高、性能好，而且產(chǎn)品附加值大幅提升。這種黑色纖維的騰空出世，代表著神馬股份成功完成了又一創(chuàng)新課題。

尼龍66纖維除了制造輪胎骨架材料，在高檔服裝、箱包、縫紉線等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。以往，下游客戶為滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域，需要對白色原絲進(jìn)行后期染制，存在能耗高、污染重、色牢度低等缺點(diǎn)。

市場的需求就是科研的動力。2019年底，由神馬股份簾子布發(fā)展公司主導(dǎo)實(shí)施的尼龍66原液著色纖維項(xiàng)目正式立項(xiàng)。一場圍繞如何能將紡絲、染色同步完成的尼龍66原液著色技術(shù)的創(chuàng)新之戰(zhàn)，就此拉開序幕。

目前，該公司已經(jīng)完成了多項(xiàng)技術(shù)儲備，擁有生產(chǎn)多色系、多規(guī)格著色纖維的能力。下一步將在持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提升優(yōu)等品率的同時(shí)，加大市場推廣力度，擴(kuò)大色絲產(chǎn)能占比，增加盈利能力。（河南日報(bào)）

延安能化試產(chǎn)PERT管材料

據(jù)報(bào)道，8月31日，陜西延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司（以下簡稱“延安能化”）自主開發(fā)的耐高溫高密度聚乙烯（PERT）管材料YANH 4547RT完成試生產(chǎn)。

近年來，國內(nèi)PERT管道在下游應(yīng)用方面越來越廣泛，在部分領(lǐng)域有取代鋼管的需求。由于開發(fā)難度高，國內(nèi)現(xiàn)有PERT管材料仍依賴進(jìn)口。為此，延安能化成立了高密度聚乙烯裝置技術(shù)攻關(guān)組，多次集中討論試產(chǎn)熱水管的可能性、可行性、疑難點(diǎn)和處置方案，在無專家現(xiàn)場指導(dǎo)、無經(jīng)驗(yàn)可循、無配方依據(jù)的情況下，開始PERT管材料自主探索和攻關(guān)。

該公司技術(shù)人員優(yōu)化生產(chǎn)方案，及時(shí)調(diào)整反應(yīng)器溫度、總壓、氫氣分壓、產(chǎn)品指數(shù)和密度等參數(shù)，操作人員密切關(guān)注聚合反應(yīng)參數(shù)變化，平穩(wěn)控制產(chǎn)品熔融指數(shù)和產(chǎn)品密度，克服了聚合粉料密度低、含蠟高、分離困難、操作和參數(shù)控制難度大等不利因素，完成了此次試生產(chǎn)。

該牌號產(chǎn)品具有良好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能、長周期靜液壓強(qiáng)度、耐高溫性能和萃取穩(wěn)定性能等，適用于工業(yè)用及民用建筑冷熱水管路系統(tǒng)、飲用水系統(tǒng)、熱力預(yù)埋管、地面輻射采暖系統(tǒng)及高溫地源熱泵系統(tǒng)等（。中國化工報(bào)）