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  功能薄膜是一類(lèi)具有電、磁、光、熱等方面有特殊性質(zhì)，或者在其作用下表現(xiàn)出特殊功能的薄膜材料。

  以下分享十大登上《Nature》、《Science》等頂級(jí)期刊的功能薄膜技術(shù)突破。

中科院硅酸鹽所朱英杰研究員和華中大胡先羅教授合作研制出新型耐高溫鋰離子電池隔膜

  中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，與華中科技大學(xué)教授胡先羅帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)合作，在此前羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線新型無(wú)機(jī)耐火紙的研究工作基礎(chǔ)上，研發(fā)出一種新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫鋰離子電池隔膜。

  該電池隔膜具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如柔韌性高、力學(xué)強(qiáng)度好、孔隙率高、電解液潤(rùn)濕和吸附性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性高、耐高溫、阻燃耐火，在700℃的高溫下仍可保持其結(jié)構(gòu)完整性。

南京工業(yè)大學(xué)金萬(wàn)勤教授團(tuán)隊(duì)在石墨烯膜領(lǐng)域取得了重大突破

  南京工業(yè)大學(xué)金萬(wàn)勤團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所方海平團(tuán)隊(duì)、上海大學(xué)吳明紅團(tuán)隊(duì)、浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)者多方合作，提出并實(shí)現(xiàn)了用水合離子自身精確控制石墨烯膜的層間距，展示了其出色的離子篩分和海水淡化性能，并用理論計(jì)算、上海光源的X射線小角散射（BL16B1）和精細(xì)吸收譜（BL14W1）實(shí)驗(yàn)闡明了機(jī)理。

美國(guó)科羅拉多大學(xué)楊榮貴和尹曉波教授發(fā)明廉價(jià)的“降溫塑料”

  美國(guó)科羅拉多大學(xué)楊榮貴和尹曉波教授在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章表示發(fā)明了一種無(wú)需制冷劑、無(wú)需電力就可以為建筑降溫的薄膜。這種降溫薄膜由透明的聚合物制成，這是一種塑料，商業(yè)名稱(chēng)是TPX。他們把TPX加工成約50微米厚的薄膜，將一面鍍上銀，另一面隨機(jī)鑲嵌許多直徑在8微米左右的小玻璃珠。在屋頂上鋪設(shè)時(shí)，鍍銀的一面朝下，太陽(yáng)光會(huì)就被TPX塑料反射回去，防止熱量向下滲透。

  該薄膜冷卻效果強(qiáng)勁，可以大規(guī)模生產(chǎn)，且成本低廉，每平方米只需大約50美分，被稱(chēng)為有劃時(shí)代意義的降溫材料。

麻省理工學(xué)院：基于石墨烯的透析膜比現(xiàn)有材料過(guò)濾快10倍

  麻省理工學(xué)院工程師團(tuán)隊(duì)利用石墨烯材料研發(fā)出一種新型的膜，可以過(guò)濾溶液中的納米級(jí)分子，比目前的透析系統(tǒng)中快10倍以上，從而徹底改變了透析過(guò)程。

  他們?cè)O(shè)計(jì)出的這種石墨烯膜有非常小的孔，以通過(guò)只有0.66納米寬的氯化鉀分子。研究人員發(fā)現(xiàn)膜能有效地通過(guò)這些分子。

浙大高超教授課題組：高導(dǎo)熱超柔性石墨烯膜

  浙江大學(xué)高分子系高超教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜，導(dǎo)熱率最高達(dá)到2053W/mK（瓦特/米開(kāi)），接近理想單層石墨烯導(dǎo)熱率的40%，創(chuàng)造宏觀材料導(dǎo)熱率的新紀(jì)錄；同時(shí)該材料由微褶皺化大片石墨烯組裝而成，具有超柔性，可被反復(fù)折疊6000次，承受彎曲十萬(wàn)次。

  這一最新成果解決了宏觀材料高導(dǎo)熱和高柔性不能兼顧的世界性難題，有望在高效熱管理、新一代柔性電子器件及航空航天等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。

上海交大韓禮元教授團(tuán)隊(duì)：大面積高效率太陽(yáng)能電池薄膜，比蟬翼還薄幾十倍

  《自然》在線發(fā)表了上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院韓禮元教授團(tuán)隊(duì)的研究成果：使用更加經(jīng)濟(jì)安全的新方法，制備出比蟬翼還薄數(shù)十倍的大面積鈣鈦礦薄膜。該薄膜引進(jìn)甲銨氣體讓氣體中的甲銨分子和鈣鈦礦材料中的甲銨離子進(jìn)行反應(yīng)，將生成物混合后就可以得到鈣鈦礦材料的液體，再通過(guò)控制壓力把液體材料涂布在平板基底上，從而得到了均勻分布的液體薄膜。

  材料優(yōu)勢(shì)：該薄膜有助于開(kāi)發(fā)有效面積36.1平方厘米的鈣鈦礦電池模塊，在國(guó)際認(rèn)證機(jī)構(gòu)首次獲得了12.1%的認(rèn)證效率，創(chuàng)造了第一個(gè)大面積鈣鈦礦模塊的效率世界紀(jì)錄。韓禮元表示，這一成果的出現(xiàn)意味著未來(lái)鈣鈦礦光伏技術(shù)有了走出實(shí)驗(yàn)室、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的可能。

中科院深圳先進(jìn)院副研究員杜學(xué)敏和華東師大研究員張利東合作研發(fā)出“不知疲倦”的仿生智能薄膜

  中科院深圳先進(jìn)院副研究員杜學(xué)敏和華東師大研究員張利東合作研發(fā)出的這款新的復(fù)合薄膜通過(guò)別出心裁的材料選擇與陣列化通道設(shè)計(jì)，薄膜在丙酮的蒸汽氛圍中，會(huì)“不知疲倦”翩然起舞，并可以將薄膜卷曲成各種可控復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

  聚偏氟乙烯/聚乙烯醇雙層膜的仿生形變。花瓣形狀的雙層膜吸收丙酮分子產(chǎn)生像蘿卜花一樣的形變運(yùn)動(dòng)。利用此種仿生運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的薄膜傳感器，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)環(huán)境中丙酮濃度。

合肥工大制備出大晶粒非層狀結(jié)構(gòu)材料薄膜

  合肥工業(yè)大學(xué)王敏、陳翌慶團(tuán)隊(duì)和韓國(guó)成均館大學(xué)科研人員合作提出了一種新的界面限域外延生長(zhǎng)方法，成功制備出高質(zhì)量大晶粒非層狀結(jié)構(gòu)硒化鎳薄膜，并將其構(gòu)筑為光探測(cè)器陣列，為新一代柔性圖像傳感器的研發(fā)提供了新方法。相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

  由于這種新型材料薄膜的晶粒達(dá)到微米尺度，晶粒間的晶界減少，顯著降低了晶界對(duì)載流子的散射，從而大幅提高了光探測(cè)器的響應(yīng)度。該成果攻克了非層狀結(jié)構(gòu)材料薄膜生長(zhǎng)難題，可應(yīng)用于多種材料。

湘潭大學(xué)周益春教授和臺(tái)灣交通大學(xué)朱英豪教授在柔性鈣鈦礦外延鐵電薄膜取得進(jìn)展

  湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院周益春教授和臺(tái)灣交通大學(xué)材料系朱英豪教授在柔性鈣鈦礦鐵電薄膜材料領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，開(kāi)創(chuàng)性地在天然單晶柔性云母片上直接生長(zhǎng)出了可大尺度彎曲、無(wú)性能退化、低成本的高品質(zhì)外延鐵電薄膜。相關(guān)研究成果發(fā)表于《Science》子刊上《Science Advances》上。

  此柔性鐵電薄膜極大地簡(jiǎn)化了當(dāng)前柔性鐵電薄膜的技術(shù)復(fù)雜性，相比于其它柔性有機(jī)鐵電薄膜，具有其它有機(jī)材料無(wú)法比擬的優(yōu)異的鐵電性能和熱穩(wěn)定性能。除此之外，此柔性鐵電薄膜還表現(xiàn)出非常顯著的可彎曲特性。

江蘇師范大學(xué)李海濤課題組開(kāi)發(fā)出新型石墨烯薄膜 吸附率創(chuàng)新高

  江蘇師范大學(xué)李海濤教授課題組率先成功開(kāi)發(fā)了一種石墨烯多功能復(fù)合膜。該新型薄膜利用活性炭材料之間的協(xié)同作用，制備了基于氧化石墨烯的復(fù)合薄膜材料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)引用水中抗生素物質(zhì)的完全去除。相關(guān)成果發(fā)表在《自然》雜志子刊《Scientific Reports》上。

  這種超輕超薄的石墨烯—活性炭薄膜吸附效率，對(duì)包括抗生素在內(nèi)的顆粒狀物體可達(dá)99.99%。

  部分資料來(lái)源：新材料在線