科研动态--中国科学院金属研究所

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天然生物与仿生梯度材料研究取得新进展

自然界中的生物体在长期的自然选择与进化过程中，其组成材料的组织结构与性能得到了持续优化与提高，从而利用简单的矿物与有机质等原材料很好的满足了复杂的力学与功能需求，使得生物体达到了对其生存环境的最佳适应。大自然是人类的良师。天然生物材料的优异特性能够为人造材料的优化设计、特别是高性能仿生材料的发展提供有益的启示。其中，功能梯度设计是生物材料普遍采用的基本性能优化策略之一。揭示自然界中的梯度设计准则与相应的性能优化机理对于指导高性能仿生梯度材料设计并促进其应用具有重要意义。　　近期，沈阳材料科学国...

2017-05-02
纳米金属中发现晶界稳定性控制的硬化和软化行为

金属材料的强度或硬度往往随晶粒尺寸减小而增加，遵循基于位错塞积变形机制的Hall-Petch关系，即强度的增加与晶粒尺寸的平方根成反比。而当晶粒尺寸低于某临界晶粒尺寸（通常为10-30纳米）时，金属的强度会偏离Hall-Petch关系，有些金属的强度不再升高甚至下降，这种纳米尺度下的软化现象通常归因于纳米金属中大量晶界的迁移。　　最近，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室卢柯研究组发现通过适当合金元素的晶界偏聚可以提高晶界稳定性，从而可以大幅度调控纳米金属的强度。他们利用电解沉积方法制备出晶粒尺寸从30纳米...

2017-03-24
低能电子撞移金属原子研究取得重要进展

高能电子（>200keV）与晶体材料作用会导致材料中产生空位、间隙原子、电子激发、原子离子化等微观缺陷（辐照损伤），微观缺陷的累积会改变材料性能（辐照效应）。对于金属晶体材料而言，电子辐照损伤主要是由电子撞击晶格原子引起的原子位移（knock-on atomic displacement）。传统粒子物理的理论与实验表明，只有微量的入射电子能量可以转移到被撞击靶材原子的原子核上，即使靶材晶格原子间的结合能相对较小（~5-60 eV），入射电子能量必须达到相对很大的临界值（incident-energy threshold）才能引起靶材原子的位移。　　最近，金属所...

2017-03-16
高性能锂硫电池用多组元复合电极材料研究取得新进展

硫作为正极材料，具有较高的理论比容量(比现有商用正极材料的容量高出一个数量级)，同时还具有成本低廉、储量丰富和环境友好等优点，因而锂硫电池被认为是电化学储能中最有前景的新一代电池之一。但是锂硫电池在走向实际应用过程中，仍有许多问题亟待解决，如硫和放电产物硫化锂的低电导率、在充放电过程中形成的可溶性多硫化物在正负极间的穿梭效应等，会显著影响电池的倍率性能和循环寿命。为了解决这些问题，可通过在电极材料中，引入客体材料(如碳材料、金属氧化物和氮化物等)形成多组元复合电极，利用客体材料的高导电性和对多硫...

2017-03-02
石墨烯的洁净无损转移及柔性OLED应用研究取得新进展

化学气相沉积（CVD）方法制备的大面积石墨烯薄膜在柔性有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池等薄膜光电器件领域具有重要的应用前景，而其洁净、无损转移是实现上述应用的关键。虽然目前发展了多种以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为代表的高分子作为转移介质的转移方法，但高分子与石墨烯间的相互作用较强且不易在溶剂中溶解，导致转移后的石墨烯表面有大量的高分子残留和破损，不仅降低了石墨烯的光电性能，还极大地增加了石墨烯的表面粗糙度，如PMMA转移后单层石墨烯的表面粗糙度可达数百纳米。因而，以此作为透明电极制备的薄膜器件...

2017-02-27
石墨烯的晶畴尺寸及其电学和热学性质调控研究取得新进展

晶界是化学气相沉积（CVD）方法制备的大面积石墨烯薄膜中普遍存在的缺陷。深入理解晶界对石墨烯的电学和热学性质的影响对发展基于石墨烯的电子、光电和热电器件具有重要意义。尽管目前对于单个晶界对石墨烯性质影响的研究较多，但宏观尺度上晶粒尺寸对石墨烯电学和热学性质的影响尚不清楚。其主要原因是基于传统的析出（镍基体）或表面吸附生长（铜基体）机制的CVD生长方法无法在大范围内调控石墨烯的晶粒尺寸，制备晶粒尺寸小于电子和声子平均自由程（约1微米）的小晶粒石墨烯尤为困难。　　最近，沈阳材料科学国家（联合）实验室先进炭...

2017-02-17

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