美國(guó):納米材料、超材料領(lǐng)域建樹頗豐,在電能轉(zhuǎn)換和低能耗產(chǎn)品方面有諸多進(jìn)展,開發(fā)出多種納米送藥工具。
2008年1月,美國(guó)加州大學(xué)圣克魯茲分校結(jié)合摻雜氮元素和利用能強(qiáng)吸收可見光的量子點(diǎn)的方法,成功研制出一種能將太陽(yáng)能高效轉(zhuǎn)換成電能的納米薄膜材料,不僅可吸收廣泛的光能,極大提高光電轉(zhuǎn)化率,且可用于其他能源技術(shù)。
美國(guó)賴斯大學(xué)開發(fā)出一種由直立排列的碳納米管構(gòu)成的納米材料,其對(duì)可見光的吸收率超過99.9%,是目前已知的顏色最黑的材料,可用于國(guó)防或制造高效太陽(yáng)能板,也有望用于改善一些光學(xué)天文觀測(cè)儀器的觀測(cè)質(zhì)量。
2月,美國(guó)佐治亞理工學(xué)院發(fā)明可利用人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電力的新型納米纖維,這種比發(fā)絲還細(xì)1000倍的纖維材料可用來(lái)設(shè)計(jì)、織造“智能布”,每平方米織物輸出功率可達(dá)80毫瓦,足以驅(qū)動(dòng)iPod播放器或者為手機(jī)電池充電,生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及環(huán)境監(jiān)測(cè)使用的微型傳感器也可靠它供電。
3月,美國(guó)通用電氣公司首次成功采用卷對(duì)卷的“旋涂”方式生產(chǎn)有機(jī)發(fā)光二極管(OLED),具有輕薄、可彎折及高效能的特點(diǎn),這將大幅降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)照明方式和平面顯示技術(shù)的飛躍。
美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出一種高功率納米材料,可將核燃料及核反應(yīng)產(chǎn)生的放射線直接轉(zhuǎn)換成電能。這項(xiàng)工作具有創(chuàng)新性,可能會(huì)對(duì)核動(dòng)力的前景產(chǎn)生重大影響。
4月,美國(guó)科學(xué)家利用納米重力計(jì)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù),發(fā)現(xiàn)含鈦過渡金屬乙烯復(fù)合物可吸附高達(dá)12%重量比的氫氣,大大高于美能源部預(yù)定在2010年達(dá)到重量比為5.4%的儲(chǔ)氫能力目標(biāo),使過渡金屬乙烯復(fù)合物成為大有前景的儲(chǔ)氫材料家族的最新成員。
7月,美國(guó)麻省理工學(xué)院發(fā)明一種新穎的太陽(yáng)能聚光器,利用一種混合涂料,可將每個(gè)太陽(yáng)能電池收集的能量提高40倍以上,同時(shí)可大幅減少光傳送損失,降低發(fā)電成本。
美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院開發(fā)出一種由碲化鉍和硫化鉍兩種單晶材料組成的生長(zhǎng)晶體納米棒,并能通過控制溫度、時(shí)間和生物分子表面活化劑的用量,來(lái)控制納米棒的形狀。這是大規(guī)模復(fù)合納米材料合成的重要進(jìn)展,這種結(jié)構(gòu)有助于將電器產(chǎn)生的熱能帶走或利用熱能發(fā)電,利用該技術(shù)有望獲得更小更有效的散熱泵和其他利用熱能發(fā)電的裝置。
8月,美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校在超材料領(lǐng)域獲得兩項(xiàng)重大突破,在世界上首次設(shè)計(jì)出能逆轉(zhuǎn)可見光和近紅外光的傳播方向,折射物體周圍可見光的3D材料,常在虛幻世界里出現(xiàn)的隱身衣將因這一突破而成為現(xiàn)實(shí)。這種材料還將有助于高清晰光學(xué)圖像的成像基礎(chǔ)研究,制造用于高性能電腦的超小型集成電路等。
美國(guó)科學(xué)家8月19日宣布發(fā)明厚度不足0.5毫米,極具彈性的超輕薄膜,可保護(hù)飛行器免遭外太空極冷或極熱氣候條件的威脅,并能承受微小隕石的撞擊。這種薄膜還有可能供氣候條件變化劇烈的國(guó)家使用來(lái)建造房屋,更好地控制溫度。
10月,中美科學(xué)家宣稱制出一種比傳統(tǒng)碳纖維更輕更柔韌,介于碳纖維和碳納米管之間的海綿式碳管,內(nèi)側(cè)僅厚1.4微米,具有很好的滲透性和導(dǎo)電性,可用來(lái)制造高強(qiáng)度物質(zhì),并有可能在紡織物電子學(xué)方面大展拳腳。
美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)正在開發(fā)一種神奇的納米紙,由粗細(xì)只有人發(fā)直徑5萬(wàn)分之一的管狀碳分子制成,強(qiáng)度是鋼的500倍,具有導(dǎo)電和散熱性能,未來(lái)有望用來(lái)生產(chǎn)更輕、更節(jié)能的飛機(jī)和汽車、效能更強(qiáng)大的電腦、清晰度更好的電視等多種產(chǎn)品,從而有可能引發(fā)材料學(xué)和制造業(yè)的一場(chǎng)革命。
11月,美國(guó)麻省理工學(xué)院在構(gòu)成太陽(yáng)能電池的超薄硅薄膜的正面增加了一種增透膜,在背面增加了由多層反射膜和衍射光柵組合成的精細(xì)結(jié)構(gòu),成功地使太陽(yáng)能電池的電能輸出提高了50%,并由此開發(fā)出了首款光學(xué)晶體薄膜太陽(yáng)能電池模型,且轉(zhuǎn)化效率還有35%的提高空間。
12月初,美國(guó)德克薩斯大學(xué)和休斯頓大學(xué)聯(lián)手研制出納米級(jí)壓電材料,能將聲波變成驅(qū)動(dòng)低能耗電子產(chǎn)品的電能,而且發(fā)現(xiàn)厚度為21納米的壓電材料轉(zhuǎn)化聲波的能力最強(qiáng),能將聲波能量轉(zhuǎn)化成電能的效率提高100%。該新發(fā)現(xiàn)將會(huì)對(duì)低能耗電子產(chǎn)品帶來(lái)極大影響。
12月8日,美國(guó)仁斯里爾工業(yè)學(xué)院宣布將直徑為1納米至10納米的鈷納米結(jié)構(gòu)團(tuán)成功鑲嵌于多層碳納米管中,開發(fā)出一種檢測(cè)納米材料磁性特征的新方法。這不僅為基礎(chǔ)和應(yīng)用物理研究開創(chuàng)了新方法,而且有望幫助科學(xué)家利用磁性自由度,為增加碳納米管電學(xué)功能鋪平道路。
12月中,美國(guó)科學(xué)家用碳納米管制成細(xì)胞“嗅探器”,能夠探測(cè)活細(xì)胞中的致癌毒素或追蹤癌癥藥物的效用,可用于化療監(jiān)測(cè)。
此外,美國(guó)科學(xué)家還開發(fā)出多種納米送藥工具,向治療癌癥邁出新步伐。加州大學(xué)洛杉磯分校設(shè)計(jì)出第一種由光驅(qū)動(dòng)的“納米機(jī)器”,麻省理工學(xué)院開發(fā)的“納米背包”,加州大學(xué)圣迭戈分校和麻省理工學(xué)院聯(lián)手研制出的“納米蠕蟲”等,在精確輸送藥物和癌癥診療等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。
英國(guó):在納米微結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有多項(xiàng)進(jìn)展,首次證實(shí)碳納米管對(duì)生物體的傷害性。
英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)設(shè)計(jì)出一款納米馬達(dá),由雙壁碳納米管構(gòu)成,以電子或光子中的動(dòng)量變化產(chǎn)生的電子“風(fēng)”來(lái)驅(qū)動(dòng)。這種新型驅(qū)動(dòng)機(jī)制也許會(huì)對(duì)未來(lái)的納米機(jī)電結(jié)構(gòu)技術(shù)研發(fā)有所幫助。
英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院通過對(duì)PFO塑料材質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),最終解決了塑料激光二極管的制造難題。這種新型材料可比原材料多傳遞200倍的電荷卻不會(huì)損耗其發(fā)光效能,同時(shí)也提高了激光的產(chǎn)生能力,可產(chǎn)生從近紫外到近紅外的更廣泛的波長(zhǎng)。
蘇格蘭研究人員成功創(chuàng)建了只有1納米厚的堅(jiān)固和靈活的表面自組裝結(jié)構(gòu),可在較大區(qū)域構(gòu)筑出一個(gè)很容易進(jìn)行修改的分子網(wǎng)絡(luò),從而在開發(fā)用于先進(jìn)傳感器、催化劑和納米電子設(shè)備的微結(jié)構(gòu)方面邁出關(guān)鍵一步。
英、美等國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),如果吸入足夠數(shù)量的石棉狀碳納米管,有可能引發(fā)罕見的惡性間皮瘤。此項(xiàng)研究首次顯示碳納米管可能會(huì)傷害生物的間皮細(xì)胞。
英國(guó)科學(xué)家用目前世界最薄材料石墨烯,制出1個(gè)原子厚、10個(gè)原子寬的超小型晶體管,該技術(shù)朝著制造可靠納米級(jí)超小型晶體管的方向邁出重要一步。
英國(guó)劍橋大學(xué)科學(xué)家首次確定了室溫超導(dǎo)的一個(gè)關(guān)鍵成因,證實(shí)在超導(dǎo)性中扮演重要角色的電荷“空穴”載體源于氧化銅超導(dǎo)體的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)成果對(duì)于揭秘將空穴結(jié)合在一起的“膠”,并確定是什么使其能夠超導(dǎo)至關(guān)重要。
英國(guó)薩里大學(xué)發(fā)明一種制造超小純碳晶體的方法,完全由球形碳“巴克球”分子(C60)即富勒烯構(gòu)成。該方法通過將一種含有低溫C60的液體與另一種液體相混合,從而快速獲取寬度約80納米的富勒烯菱形晶體,其形狀還可經(jīng)由溶劑、濃度與溫度的變化而加以控制。這項(xiàng)新進(jìn)展不僅能大幅提高納米級(jí)富勒烯晶體的生產(chǎn)能力,還可增強(qiáng)有關(guān)納米裝置的理想特性。
德國(guó):試運(yùn)行首個(gè)碳纖維廢料回收再生裝置。
德國(guó)一家再生材料公司開發(fā)出一種新工藝,可以使碳纖維復(fù)合材料得到有效再生利用,首個(gè)試驗(yàn)裝置已投入運(yùn)行。再生后的碳纖維長(zhǎng)度較短,強(qiáng)度有所降低,可以用于飛機(jī)內(nèi)飾和其他要求不太苛刻的復(fù)合材料部件。僅歐洲每年的碳纖維廢料就有約400噸至1000噸,因此碳纖維回收再生具有很大的市場(chǎng)前景。
日本:制出可導(dǎo)電橡膠,朝可變形電路邁出重要一步。
2008年7月,山口大學(xué)教授合田公一等人開發(fā)出一種復(fù)合材料,其原料是生產(chǎn)衣服用的天然苧麻纖維和以玉米為原料生產(chǎn)的生物可降解塑料。綜合測(cè)試顯示,新材料的強(qiáng)度是玻璃纖維強(qiáng)化塑料的1.5倍,今后有望代替后者應(yīng)用于汽車和飛機(jī)上。
日本東京大學(xué)科學(xué)家將碳納米管與氟化共聚物混合在一起,研制出可導(dǎo)電橡膠,朝制造可變形電路邁出重要一步。這種高技術(shù)材料首次解決了金屬所面臨的能導(dǎo)電但無(wú)法伸展的問題。該重要發(fā)明有助于實(shí)現(xiàn)將人體與電子裝置和器件一體化的構(gòu)想,將來(lái)可做成機(jī)器人的可伸縮電子皮膚、有彈性的集成電路等。
11月,日本島根大學(xué)中村守彥教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)出一種在光線照射下能發(fā)出熒光的氧化鋅納米粒子,其發(fā)光穩(wěn)定且安全,生產(chǎn)成本不到綠色熒光蛋白的百分之一。由于氧化鋅無(wú)毒,安全性高,人體不會(huì)產(chǎn)生排異反應(yīng),可應(yīng)用于尖端醫(yī)療領(lǐng)域。
法國(guó):可自我修復(fù)的彈性材料進(jìn)入實(shí)用化,研制出世界首顆移植式人造心臟。
2008年2月,法國(guó)一科研小組利用從植物中提煉出的脂肪酸合成了一種可以不借助任何黏合劑就能自我修復(fù)的彈性材料物質(zhì)。目前,法國(guó)阿科瑪集團(tuán)正在對(duì)兩大系列的這類新材料產(chǎn)品加以改進(jìn)和完善,包括耐高溫、不變形的超級(jí)瀝青和對(duì)各種溶媒有強(qiáng)抵抗力的超大分子材料塑料制品,預(yù)計(jì)兩年內(nèi)即可正式投放市場(chǎng)。
10月,巴黎龐比杜醫(yī)院研制出世界第一顆可移植式人造心臟。它的大小與人類心臟相當(dāng),上面覆蓋有經(jīng)過特殊處理的組織以避免引起排異反應(yīng),尤其是血栓的形成,并且還能立即對(duì)血壓的變化做出反應(yīng),根據(jù)情況以相應(yīng)的心率進(jìn)行搏動(dòng)。這種將動(dòng)物組織、金屬鈦和導(dǎo)彈技術(shù)完美融合在一起的人造心臟,可完全替代人類心臟,挽救等待心臟移植手術(shù)患者的生命。
以色列:生產(chǎn)出高強(qiáng)度醫(yī)用納米纖維。
以色列技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系和海法盧瑟貝瑞納米技術(shù)研究所的科學(xué)家,利用從牛血中提取的天然蛋白,制成一種可用來(lái)生產(chǎn)新一代醫(yī)用縫合線和繃帶的納米纖維,并且生物兼容性好,持久耐用。除應(yīng)用于醫(yī)療外,這種纖維在電子、航空航天、服裝等領(lǐng)域也具有廣泛前景。
烏克蘭:異形藍(lán)寶石加工、納米級(jí)碳纖維材料制造等工藝獲突破。
藍(lán)寶石因其獨(dú)特的物理和化學(xué)特性,是制造光學(xué)設(shè)備、電子儀器的理想材料,在醫(yī)學(xué)上也被廣泛應(yīng)用。烏克蘭國(guó)家科學(xué)院?jiǎn)尉w研究所研發(fā)的異形藍(lán)寶石加工工藝,可以確保從任意異形藍(lán)寶石中得到形狀樣式各異的成品部件。
烏克蘭表面化學(xué)研究所研制出了一種制備納米級(jí)復(fù)合材料的新方法,可在厚度為10納米至100納米之間的熱擴(kuò)散石墨鱗片邊緣生成直徑為10納米至20納米的含碳導(dǎo)管,及直徑小于100納米的含碳纖維,適用于機(jī)械制造、化工生產(chǎn)和醫(yī)療等領(lǐng)域。
南非:開發(fā)出輕型結(jié)構(gòu)材料鑄造技術(shù)。
南非科技與工業(yè)研究會(huì)(CSIR)在利用鈦、鎂、鋁等輕金屬和復(fù)合材料制造輕型結(jié)構(gòu)材料方面占據(jù)領(lǐng)先地位,現(xiàn)已開發(fā)出一種流變鑄造專利技術(shù),并完成了130噸和630噸高壓鑄造單元的安裝,為該技術(shù)在汽車和航空零部件產(chǎn)業(yè)的工業(yè)化應(yīng)用提供了試驗(yàn)條件。
南非科技與工業(yè)研究會(huì)還發(fā)現(xiàn)龍舌蘭不僅可以用來(lái)制造酒精飲料,該植物的各個(gè)部分都可以被成功地用于造紙、汽車工業(yè)用復(fù)合材料、醫(yī)藥及食品工業(yè)等多個(gè)不同領(lǐng)域,可以說是“零廢物”利用。
俄羅斯:制造出機(jī)身為完全復(fù)合材料的飛機(jī)。
2008年10月,俄羅斯“航空復(fù)合材料技術(shù)”企業(yè)向媒體透露,該企業(yè)研制成功一款機(jī)身完全用復(fù)合材料制作的飛機(jī)。這款兩座輕型商用飛機(jī)代號(hào) “AKT-001”,裝配了寶馬公司生產(chǎn)的水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī),使用95號(hào)汽油而不是航空燃油。該飛機(jī)尾翼能夠快速拆卸,在公路上可以用汽車拖拉牽引,并可停放在普通車庫(kù)內(nèi)。
加拿大:發(fā)現(xiàn)介于二維和三維之間的物質(zhì)。
加拿大麥吉爾大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種被稱為“準(zhǔn)三維電晶體”的新的物質(zhì)形態(tài),它并非真正的三維物質(zhì),而是介于二維和三維之間的一種物質(zhì)。研究人員認(rèn)為應(yīng)用這一發(fā)現(xiàn)將有可能制造出體積更小、存儲(chǔ)量更大的計(jì)算機(jī)芯片,極大地延長(zhǎng)摩爾定律的壽命。