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德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）开发具有透明、耐磨和防水特点的新型材料Fluoropor 近期，德国卡尔斯鲁厄理工学院（以下简称“KIT”）通过官网发布消息称，KIT研究人员开发出一款具有透明、耐磨和防水特点的新型材料Fluoropor。相关研究成果刊发至《自然》（Nature）杂志子刊《科学报告》（Scientific Reports）。 ▲在铜基板上的Fluoropor涂层（来源：Bastian E. Rapp，KIT） 从防水防污运动装和户外服装，到防雾挡风玻璃，日常生活中有许许多多产品可以从高度疏水性涂料中获益。研究人员受自然界中水滴可从荷叶滑落启发，通过超疏水即高度防水的表面来模仿这种效应。 KIT微观结构技术研究所（IMT）的Bastian E. Rapp博士领导的研究团队将含氟聚合物（即塑料）的性能与氟化度结合起来，模拟了从荷叶中获得的粗糙度，通过这种方式，他们获得了防油和防水的表面，开发出新型Fluoropor材料，既透明又耐磨，此外还具有高度的化学稳定性和热稳定性。 Fluoropor材料由具有连续纳米/微米结构的氟化聚合物泡沫组成。因为纳米/微米结构化，使其超疏水性能得以发展，可是这种非常精细的结构使其表面不够坚固容易磨损不适合日常使用。但是通过氟化的聚合物，其纳米/微米结构不限于表面，而是遍及整个材料，因此赋予材料长期耐磨性和适合于日常使用。 由于其微孔直径低于可见光的波长，这种氟化聚合物泡沫似乎是光学透明的。因此，氟化聚合物非常适合作为玻璃等透明基材的涂料。此外，该材料还可以应用于例如金属、聚合物或纺织品领域。 Fluoropor材料项目得到了德国联邦教研部（BMBF）在NanoMatFutur项目下的支持。 美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的超级计算项目获得肯定 2017年11月22日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）官网公布消息称在2017年超级计算大会上，该实验室主导旨在为纸制品制造商节省时间和成本的高性能计算项目，获得了创新卓越奖。 ▲项目成果 该项目由劳伦斯利弗莫尔国家实验室研究员Will Elmer领导，与消费品制造商Procter & Gamble合作，需要开发“p-fiber”并行程序，能够立刻快速准备模拟数千张纸纤维所需的纤维几何形状。 利用“p-fiber”和“ParaDyn”（热机械建模代码DYNA3D的并行计算版本），研发团队能够生成2000万个有限元网格，并且迄今为止已经模拟了大多数的纸纤维。 研究员Will Elmer表示：“我认为其他参与者喜欢看到超级计算机在预处理（输入准备）方面新颖有效的应用。我们提到的这个事实以及资金和人员配置都很好，这说明我们的合作伙伴（宝洁公司）在项目计划早期的定位确实得到了回报。我认为HPC4Mfg提案确实有助于实验室主要研究人员了解公司的需求。” 该项目的成果可以加快发展，降低纸巾以及卫生纸等产品制造商的生产成本。宝洁这种大型制造商通常会在新产品设计的初始阶段应用高性能计算、建模和仿真。该研究得到了HPC4Manufacturing计划的支持。 加利福尼亚大学圣地亚哥分校在钙钛矿太阳能电池领域取得进展 2017年11月21日，由加利福尼亚大学圣地亚哥分校领导的一个研究小组首次观察到杂化钙钛矿晶体深处的纳米级变化，这可能为开发低成本，高效率的太阳能电池提供新的视野。 研究人员利用X射线和激光，研究了杂化钙钛矿在纳米尺度上的表现。他们的实验显示，当施加电压时，离子在材料内迁移，产生了光电转换的无效区域。 加利福尼亚大学圣地亚哥分校可持续能源与能源中心成员、纳米工程教授David Fenning表示：“离子迁移损害了光吸收材料的性能，限制离子迁移可能是提高太阳能电池质量的关键。” 杂化钙钛矿是由无机和有机离子的混合物制成的结晶材料。由于制造成本低、光电转换效率高，它成为了制造下一代太阳能电池极具前景的材料。 然而，杂化钙钛矿不是很稳定，造成难以对其研究。研究太阳能电池的常规微观技术常常损坏杂化钙钛矿或不能超出其表面成像。 加利福尼亚大学圣地亚哥分校的一个研究团队已经表明，通过使用纳米探针X射线荧光技术，他们可以深入探究杂化钙钛矿材料而不会将其破坏。 研究人员研究了一种称为甲基溴化铅的杂化钙钛矿，其中含有带负电荷的溴离子。像其他杂化钙钛矿一样，其晶体结构包含许多空位或缺失原子，这些原子被怀疑允许离子在施加电压时在材料内部移动。 研究人员首先对晶体进行纳米探针X射线荧光测量，以创建材料内部原子的高分辨率图像。这些图像显示，施加电压时，溴离子从带负电的区域迁移到带正电的区域。 接下来，研究人员又测量了该材料的光致发光性能。性能优异的太阳能电池材料发光非常好，因此光致发光性能越好，太阳能电池的效率就越高。溴浓度较高的区域，其光致发光比消耗溴离子的区域高出180％。 David Fenning表示：“我们观察到溴离子在几分钟之内就会迁移，并且由此产生的富溴区域具有成为优异太阳能电池的潜力，而贫溴区域的性能则会降低。” 目前，David Fenning及其研究团队正在探索在甲基溴化铅和其他杂化钙钛矿中限制溴迁移的方法。研究人员表示，一种可能的选择是在不同条件下生长杂化钙钛矿晶体，以最小化空位数量并限制晶体结构中的离子迁移。 |
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