科研动态--中国科学院金属研究所

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烷烃催化脱氢反应过程理论计算模拟取得新进展

低碳烯烃是化工产业的支柱，是合成塑料、橡胶和纤维的基本原材料。烯烃产量是衡量一个国家化工产业能力重要指标之一，随着经济发展烯烃需求在持续增加，2020年我国烯烃消耗量占全球15%以上。由此可见，进一步提高烯烃生产效率有着重要经济价值和社会意义。另一方面，通过烷烃催化脱氢反应可以高效将低碳烷烃分子转化为同碳烯烃。目前，烷烃催化脱氢（直接和氧化）反应面临着选择性低、积碳以及高能耗等挑战，设计和开发新型高效催化剂是解决这些问题的关键。在分子水平上揭示催化剂性质和反应机理是进行有的放矢筛选高效催化剂的前提...

2020-11-18
在极细多晶体铜中发现一种新型亚稳固态—受限晶体结构

金属通常以多晶体形式存在，即许多金属原子按一定规则整齐排列在一起形成一个有序区域，称为晶粒，晶粒与晶粒之间由几个原子层厚的界面相连接，在三维空间中构成了宏观金属固体。由于晶粒之间存在晶体学取向差，晶界中原子的排列往往杂乱无序，这种无序晶界的存在使多晶体的稳定性远低于完整晶体（单晶体）。例如，当把多晶体金属加热到不足熔点一半时，晶界便开始失稳迁移导致晶粒长大，材料性能变化（如软化）。在受力时晶界也会发生迁移使多晶体结构失稳。　　晶粒尺寸越小晶界上原子比越多，多晶体的稳定性就越下降，当晶粒尺寸降为...

2020-11-13
金属所发现空位诱导的二维材料薄膜超快离子传输

10月30日，国际学术期刊《Science》在线发表了我所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部在二维材料物性研究方面的最新进展“CdPS3 nanosheets-based membrane with high proton conductivity enabled by Cd vacancies”。　　纳米孔道中的离子传输对能量存储和转换应用至关重要，如质子和锂离子传导膜分别是燃料电池和锂离子电池的关键材料。杜邦公司生产的Nafion膜是目前最常用的商业质子传导膜，它以磺酸基为质子供体中心，质子通过在纳米孔道中形成的水分子网络来进行传导，质子传导率可达0.2 S/cm。然而，在高温（>80 oC）和/或...

2020-10-30
金属所等发现弱键合局域振动模导致的反常热传导性质

热传导是固体材料的基本物性之一。高热导率材料在制冷系统散热、电子元器件热管理等方面具有重要应用，而低热导率材料则常常用来构建绝热环境。电子、磁振子、晶格均可导热，晶格作为固体材料最基本的导热载体，其热导率由公式描述，其中C为固体比热、为声子声速和为声子寿命。显然，声速越大，热导率也越大。　　金属所沈阳材料科学国家研究中心功能材料与器件研究部的科研人员与合作者一同发现，层状晶体CuP2具有与经典半导体材料GaAs相仿的声速，但热导率却低一个数量级，室温下约为4 Wm-1K-1，如图1所示。针对这一反常行为，科研人员...

2020-10-15
P型FCC-Zr形成机理取得新进展

固态相变作为材料科学研究的一个基础领域对于材料的设计和性能优化起着至关重要的作用。位于B族的钛、锆、铪等金属的平衡相图上存在两种平衡相，即室温下的密排六方结构（α相）和高温下的体心立方结构（β相）。除了以上两种平衡相，近年来，面心立方结构（简称FCC相）也被陆续报道。目前，报道的FCC相与α相基体存在两种晶体学位向关系：,;,,分别称为B型和P型FCC相。对于B型FCC相，研究人员一致认为肖克莱不全位错在{0001}基面上的滑移导致了α→FCC相变。但是对于P型FCC相的形成机理，目前存在很大争议，还没有一个模型广泛地被大...

2020-10-10
聚合物基固态电池研究取得新进展

近年来，锂电池作为储能器件在手机、笔记本电脑及电动汽车等领域的应用十分广泛。然而，传统的锂离子电池越来越接近其能量密度的极限，使用易燃有机电解液也使其安全性受到严峻的考验。因而，亟需开发下一代兼具高能量密度和高安全性的电化学储能器件。固态电池是采用固态电解质代替液态电解质的新型电化学储能器件，其具有安全性能高和能量密度高的特点。目前，研究者们已经开发了聚合物固态电解质、无机固态电解质及复合型固态电解质等多种研究体系。其中，聚环氧乙烷（PEO）因其轻质、易成膜以及与电极间良好的界面接触等特点，被...

2020-09-21

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