材料科学，材料科学是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。
1.新的超材料可以增强光的发射和捕获。
据美国《科学日报》1月16日报道，纽约城市大学的一个研究小组成功演示了如何提高光发射，并捕捉到嵌有纳米发光晶体的超材料发出的光。物理学家维罗德&布尔；维诺德·梅农(Vinod Menon)博士领导的这项研究可能会引领一系列应用，包括超快速LED、纳米激光和高效单光子源。在演示中，研究团队使用具有双曲线色散的超材料来改善纳米晶体的发光性能，并设计了一种有效的提取光的方案。& ldquo在光学领域，按照人的意愿控制光在介质中的行为，就是使用超材料的意义。& rdquo光子学专家马诺教授这样说。他专门研究纳米尺度光-物质相互作用的控制。
& ldquo我们的研究不仅实现了光发射的增强，还可以提取光& rdquo，曼诺补充道。这项研究发表在Optica杂志上(Optica，2015年2月1日，62-65，doi: 10.1364/optica.2.00062)。
2.日本开发了具有重复蓄热功能的新型陶瓷。
日本筑波大学5月13日发布的一份公报称，该校与东京大学合作开发了一种可反复蓄热散热的新型陶瓷，有望用于太阳能发电和工厂排热系统。筑波大学副教授Yuuko Suo和东京大学研究生院教授Shinichi Otsuke领导的研究小组在特殊条件下烧结了用于制造白色颜料的二氧化钛，生产出了一种叫做& ldquo& lambda-五氧化二钛& rdquo陶瓷制品。这种陶瓷暴露在光线下或有电流通过时会积聚热能。之后，如果对充满热能的陶瓷施加一定的压力，其结构就会发生变化，变成& ldquo& beta-五氧化二钛& rdquo。这时，积聚在里面的热能也会散发出来。
相反，如果加热& ldquo& beta-五氧化二钛& rdquo，它将返回& ldquo在一定温度下。& lambda-五氧化二钛& rdquo并继续吸收热量。因为这种转化可以反复发生，蓄热和散热可以反复进行。
在太阳能热能驱动的涡轮发电中，为了在夜间稳定发电，储热材料的作用非常关键。虽然很多研究者都在尝试使用蓄热效率高的熔盐，但是很难解决熔盐腐蚀管道的问题。
开发上述新型陶瓷的专家认为，这种新材料非常便宜，散热条件也不高，因此有望开发成太阳能发电的储热材料，或者用于收集工厂排出的余热。
这个研究小组还将继续改进工艺，以增加新陶瓷的储热能力。关于这一研究成果的论文已经发表在最新一期的《自然& middot关于时事通讯杂志的网络版。
3.德国和美国科学家发明了新的超级记忆材料。
德国基尔大学的埃克哈德·匡特(Eckhard Quandt)和美国马里兰大学的曼弗雷德·乌蒂格(Manfred Wuttig)共同发明了一种新的Ni-Ti-Cu记忆合金，这种合金可以变形数千万次而不断裂，但通常合金材料在变形数千次时就会断裂。这种新材料在微电子和光学器件、传感器和医疗器械等领域将有广阔的应用前景。相关研究成果发表在5月29日的《科学》杂志上(Science，2015，348，1004，doi: 10.1126/science.1261164)。早在20世纪60年代，科学家就发明了镍钛记忆合金，这种合金在加热和冷却时会变形，很快就会恢复到最初加工时确定的形状。我们所熟悉的大部分合金，在两种晶格状态下转化上千次，都会开裂甚至断裂。这篇发表在《科学》杂志上的新论文解释说，这是因为金属的高温相(奥氏体)中会出现越来越多的低温相(马氏体)晶体结构，两相之间的不完全转变会导致合金断裂。
《科学》杂志评价称，德国基尔大学的这一发明大大拓宽了记忆合金的应用领域，在电磁耦合器、温度传感器、微电子和光学器件、信息存储介质、医学领域的人工心脏瓣膜等方面具有广泛的应用潜力。此外，这种记忆合金可用于将外部和环境中的热能转化为电能，或开发新的冷却装置。
4.合成可以替代稀土的磁性纳米材料。
弗吉尼亚联邦大学的一个研究小组声称，他们合成了一种新型磁性材料，在磁性上与传统的稀土制成的永磁材料相当，有望降低工业生产中对稀土资源的依赖。负责这项研究的弗吉尼亚联邦大学物理与人文学院教授Schiff & middot卡纳表示，这一发现为人工新材料赶超传统永磁材料开辟了一条新路径。相关论文发表在近期的《应用物理快报》(2015，106，213109)上。这种新材料由铁纳米颗粒和磁性钴和碳纳米颗粒组成，后两者的尺寸约为5纳米。实验表明，这种材料在磁性能上完全可以与传统的稀土永磁材料相媲美。此外，这类材料在516.85℃的高温下可以存储信息，具有良好的耐热性和稳定性，具有长程有序的特点。在数据存储应用领域也有潜在的应用价值。
用稀土& ldquo工业维生素& rdquo如今，它是一种极其重要的战略资源，在石油、化工、冶金、纺织等领域有着广泛的应用价值。特别是那些稀土永磁材料，对通讯、电子、汽车制造等行业至关重要。此外，随着绿色技术市场的出现和快速发展，纯电动汽车、混合动力汽车、直驱风力发电系统和储能系统的市场越来越大，对永磁材料和稀土资源的需求也越来越大，资源短缺问题日益突出。
论文第一作者、弗吉尼亚联邦大学博士后Ahmed & middotEl-& mdash；Ahmed A. El-Gendy表示，这是解决稀土资源短缺的重要发现。纳米科学和纳米技术项目负责人Everett & middotEverett E. Carpenter教授表示，这种新材料表现出了许多优异的特性，甚至在某些方面超越了传统的永磁材料。
5.比纸更薄比钢更坚固的新材料
宾夕法尼亚大学研究实验室的研究人员开发了一种新型材料，这是一种由氧化铝原子通过特殊技术合成的新型纳米材料。它超薄(厚度只有25~100纳米)，重量轻，但耐用。通常在人们的观念中，氧化铝是一种易碎的材料。但现在，经过这种最新的纳米技术处理后，无论它有多弯，都可以很好地恢复原状。此外，它具有优良的导电性和导热性。
这种材料将被用于开发许多新的高科技产品，如已经在考虑中的机器昆虫，如机器蜜蜂或机器苍蝇，因此这种材料将是制作翅膀的首选。当然，它的作用不仅限于此。基于这种材料的各种特性，研究人员将能够开发各种新的应用。
6.美国宇航局发明可自动修复的新材料
美国宇航局发明了一种新材料，可以在2秒钟内自动修复受损部件。这种材料可用于宇宙飞船、军用飞机和坦克的自动修理。在实验中，科学家们论证了具有一两层聚酯层的金属被刺穿后，由于氧气进入并与之混合，含有三丁基硼烷的液态聚酯胶发生了化学反应，迅速硬化，最终修复了金属受损的部分。
研究员说:& ldquo这种液态胶与空气体接触几秒钟，即由液态变为固态。& rdquo目前，该材料仍需进一步研究以检验其应用特性。这种材料很可能被用于修复航天器中受损的孔洞，以及军用设备，如飞机或坦克。这种自修复材料
由NASA 空和密歇根大学的科学家开发。密歇根大学的蒂莫西·斯科特(Timothy Scott)解释说，这种材料不能单独作为组件使用，需要与其他材料混合使用。斯科特说:& ldquo我们的目标是尽快修复(损坏的洞)。& rdquo而且这种材料越薄，见效越快。在测试中，材料板的厚度为1毫米。在实际产品中，材料板会更薄，可能是十分之几或者百分之几毫米厚。
7.中国制造的超材料像金属一样坚固，像气球一样轻巧。
11月4日，中国科学院上海硅酸盐研究所的研究人员利用微小的管状石墨烯形成了与钻石一样稳定的蜂窝结构，从而创造了这种类似泡沫的材料。其中一个石墨烯泡沫受到的外力超过了每平方英寸14500磅& mdash& mdash几乎和世界海洋一样深& mdash& mdash约10.9公里深& mdash& mdash马里亚纳海沟，位于美国关岛海岸，被称为& ldquo挑战者& rdquo海源& mdash& mdash压力。上海的研究团队表示，他们新创造的材料可以承受比之前报道的石墨烯材料更大的冲击。
报道称，这种材料还可以被挤压到原来大小的5%左右，它仍然可以恢复原来的形状，而且即使这个过程重复1000次，它也会保持完整。这种新材料的特性意味着它可以用作防弹衣内部和坦克表面的缓冲垫，以吸收来自弹丸(如子弹、炮弹、火箭弹等)的冲击力。).
8.南开陈永生教授团队的首次发现& ldquo光驱& rdquo新材料
南开大学化学学院陈永生教授及其团队在6月发表了一项研究成果& mdash& mdash石墨烯是一种新型材料，可以在太阳光和其他光源的照射下驱动飞行。作为世界上第一个& ldquo光驱& rdquo新材料，成果发表在国际知名学术期刊《自然-光学》上。陈永生教授说。当我们在3年多前切割一种特殊的三维石墨烯材料时，我们意外地发现光可以促进它。此后& lsquo光不仅能推动细胞，还能推动宏观物体吗？这已成为我们最重要的研究课题。& rdquo后来，陈教授的团队和物理学院教授共同开发了这种可用光驱动的石墨烯材料。
根据这项成果的视频资料，在一个几十厘米的true 空管中，在一束光的瞬间照射下，几毫克的新型石墨烯材料可以一次推进几厘米到十几厘米，最远可以移动40厘米。目前对这种新材料的整体研究还处于实验室的初级阶段，但随着研究的进一步深入，也许在未来，借助三维石墨烯，航天器也可以使用它& ldquo光驱& rdquo穿梭也空。
9.德国科学家发现了新型巨磁电阻材料磷化铌。
来自马克斯·普朗克固体化学物理研究所、德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心(HZDR)和荷兰拉德堡大学的科学家共同发现了一种新的具有超快电子的巨磁电阻材料& mdash& mdash磷化铌(NbP)。研究人员在研究这种材料时，首次观察到单一材料的电阻增加了近万倍。该材料可用于生产电子元件，在信息技术领域具有巨大的应用潜力。发现当强磁场作用于磷化铌时，其电阻急剧增加。研究人员还发现了电子非常快速和灵活的原因。在磷化铌中，这种特殊的性质负责特定的电子状态:在所谓的Weyl金属中有一些电子，它们似乎没有质量，所以它们可以移动得非常快。研究人员认为，磷化铌的巨磁电阻效应可以通过巧妙的材料设计得到进一步提高。来自马来西亚固态化学与物理研究所和德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心的专家们希望在未来继续合作，共同开发Weyl metal。
10.最轻的材料，99.99%是空气体，硬度可调。
据外媒报道，美国加州HRL实验室的科学家们开发出了一种& ldquo微格& rdquo这种材料的制造技术由波音公司和通用汽车公司共同拥有。这种新材料采用micro 空芯管网，比聚苯乙烯泡沫塑料轻100倍左右。为了节省燃料，波音公司和通用汽车公司不断尝试在不牺牲结构完整性的情况下，尽可能减轻材料的重量。根据研究人员的说法，构建这种新材料的过程是完全可行的，不仅极其轻便，而且非常坚固。
人力资源实验室的化学家索菲娅·杨说:这种材料实际上是由一种非常普通的镍磷材料制成的，但我们必须研究出这种材料的结构，从而创造出一种可以支撑自己的材料，这种材料非常轻，可以站在蒲公英花的顶部，而不会压碎它。& rdquo
据研究人员介绍，这种材料空核心管道连接网络模拟了桥梁支撑的结构。但是在这个项目中空心脏管的壁厚只有100纳米，只有人类头发丝的千分之一左右，也就是说这种材料的99.99%都是空气体。
这种材料结构依赖于革命性的增材制造工艺，有点类似于3D打印技术。但是3D打印技术是一层一层建造的，而HRL实验室使用了一种可以对光做出反应的特殊聚合物，而且是一次性成型。
研究人员不仅可以调整这种结构的硬度，还可以调整它的结构。这意味着它们不仅可以产生高度柔性的填充结构，还可以产生用于提供结构支撑的牢固结构。
1.中国科学家开发出超级电动车电池。
中国科学院上海硅酸盐研究所的科学家开发出一种高性能超级电容器电极材料& mdash& mdash氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料具有优异的电化学储能特性，可用作电动汽车& ldquo超级电池& rdquo:充电只需7秒，可续航35km。相关研究成果已于12月18日发表在世界顶级期刊《科学》上。超级电容器是介于传统电容器和电池之间的一种电化学储能装置。由于其功率密度高、循环寿命长、安全可靠，被广泛应用于混合动力汽车、大功率输出设备等领域。长期以来，科学家一直没有找到一种理想的材料，使超级电容器同时具有高功率和高能量。
为了解决这一问题，中国科学院上海硅酸盐研究所与北京大学和美国宾夕法尼亚大学联合开展了持续的研究项目。黄富强的研究小组最终发现，石墨烯是超级电容器电极的最佳选择。
通过反复的实验、设计和合成，黄富强的研究团队发现氮掺杂的有序介孔石墨烯的性能最好。使用水基电解液不仅可以实现高能量密度和高功率密度，而且无毒、环保、价格低廉、安全可靠。
据介绍，新型石墨烯超级电容器体积轻，不燃不爆，可以低成本制备，实现规模化生产。因为它的性能明显优于铅酸电池和镍氢电池，而且在快速充放电方面也远远优于锂电池，这& ldquo超级电池& rdquo可广泛应用于现有混合动力汽车和大功率输出设备的升级。
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