摘要：科研人員通過將此算法應用於粗粒化聚合物熔體（即聚丁二烯，聚苯乙烯和聚碳酸酯，它們分別代表具有相對低、中等和高度玻璃“脆性”的聚合物材料），研究發現該算法可以在很寬的溫度範圍內通過粗粒度模型預測已知的原子聚合物模型的動力學。目前研究小組的聚乙烯薄膜只能沿着構成薄膜的纖維的方向傳導熱量，下一步的實驗計劃是可以製備出具有良好導熱性的各向同性聚合物，這樣就可以替換很多導熱材料。

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01

MIT研究員製備的導熱納米聚合物有望取代金屬導熱器件

聚合物通常是隔熱材料，但麻省理工學院的工程師們製造了一種導熱的聚合物薄膜，這種薄膜比塑料薄膜薄，比許多金屬（包括鋼和陶瓷）更導熱。該小組的研究成果發表在《自然通訊》上，可能會推動聚合物作爲輕量、柔性和耐腐蝕的傳統金屬熱導體的替代品發展，其應用範圍從散熱材料到電腦手機，用於汽車和冰箱中的冷卻元件。

將聚乙烯粉末溶解在溶劑中，促使其螺旋鏈膨脹並解開，通過自制的流動系統進一步解開分子鏈，將溶液吐到液氮冷卻板上形成一層厚膜，然後將該厚膜加熱並拉伸至薄膜。通過對薄膜成像發現，與普通聚合物（類似於纏結的意大利麪）相比，其由具有規整排列的納米纖維組成。目前研究小組的聚乙烯薄膜只能沿着構成薄膜的纖維的方向傳導熱量，下一步的實驗計劃是可以製備出具有良好導熱性的各向同性聚合物，這樣就可以替換很多導熱材料。

將聚合物粉末溶於溶劑形成薄膜再拉伸，改變聚乙烯微觀結構，從細麪條狀的分子鏈簇（左）到更直的分子鏈束（右），獲得比大多數金屬更好的導熱性（來源：MIT）

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02

研發摻雜銪促進石墨烯發光新特性

科爾多瓦大學的FQM-346有機化學研究小組提出了一種石墨烯發光技術。研究人員在不影響石墨烯其他性質的前提下，將具有發光特性的銪集成到石墨烯中，銪與修飾過的石墨烯分子可完美配合，從而保護了其複雜結構的功能。這項研究發表在Chemistry – A European Journal雜誌上。研究人員解釋說銪的使用只是一個“概念”測試。這項研究爲多種化學元素的應用打開了大門，這些元素可以與石墨烯結合，賦予石墨烯新的特性。最終，該小組將繼續致力於爲石墨烯添加新特性的一系列研究。

圖片來源：CC0 Public Domain

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03

新見解！錫硒化物在500℃以下也是優質、高效的熱電材料

通常人們認爲硒化錫熱電材料的效率僅在500℃以上時纔會顯着提高。在500℃時，硒化錫晶體層開始自組織且熱傳導減少，而電荷載體保持移動，到目前爲止，任何其他材料都沒有這種結晶取向中的熱電效應的效率。近日德國亥姆霍茲國家研究中心（HZB）的研究員藉助於BESSY II紅外光譜和PETRA IV的X射線同步加速器源的測量，結果表明：只要施加高壓（高於10GPa），錫硒化物也可在室溫下用作熱電材料，其電子特性也從半導體變爲半金屬。該研究已發表在PhysicalChemistry Chemical Physics，通過理論計算和帶結構計算對錫硒化物在很寬的溫度和壓力範圍內的高效率做出瞭解釋。爲保證硒化錫成爲碲化鉍的適用經濟的替代品，必須進行進一步的開發工作以確保其長期穩定性。

SnSe（硒化錫晶體）在500℃下經歷二階相變，其從空間羣Pnma（左）到Cmcm（右）的晶體對稱性增加（來源：HZB

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04

新算法首次準確預測出玻璃在不同溫度下的行爲

美國西北大學等其他研究機構共同組建的科研團隊設計了一種算法，名爲“能量重整化算法”，使研究人員能夠創建粗粒度模型來設計具有動態屬性的玻璃材料並預測其不斷變化的行爲。科研人員通過將此算法應用於粗粒化聚合物熔體（即聚丁二烯，聚苯乙烯和聚碳酸酯，它們分別代表具有相對低、中等和高度玻璃“脆性”的聚合物材料），研究發現該算法可以在很寬的溫度範圍內通過粗粒度模型預測已知的原子聚合物模型的動力學。這種新算法首次可以準確預測玻璃在不同溫度下的機械性能，其有助於科研人員快速發現新材料，並且設計出具有最佳性能的新材料。該研究最近發表在了Science Advances雜誌上。

聚合物玻璃的多尺度建模，用於預測其溫度依賴性（來源：Wenjie Xia）

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05

新的霧化方法從高粘度液體中獲取小於50微米的長絲和纖維

塞維利亞大學高等技術工程學院的一個研究小組利用液滴霧化的技術從高粘度液體中提取纖維和長絲。專家們發現液體狀態的聚合物，特別是使用聚乙二醇開發的聚合物在受到拉伸時，瞬間表現出很大的彈性，形成細絲而不是分離或形成液滴。他們已經確定了製作直徑低於50微米的細絲所需的條件。研究者使用每秒能夠記錄一百萬張圖像的高速相機，觀察到在使用新的霧化設備時，聚乙二醇溶液不會形成液滴，而是會碎成細小的長絲。這些長絲的直徑減小的部分原因是聚乙二醇是剪切稀化的粘彈性液體，這意味着當它伸展時，粘度降低，因此變得更容易拉伸。

這項研究爲提供開發一種新的生產工藝提供了基礎，可以使用簡單的霧化器生產高水平的細絲和聚合物纖維，效率由1kg /h提高到大約3kg /h。該工作在材料科學領域具有廣泛的應用，因爲它爲生產各種複合材料鋪平了道路。

本研究中使用Flow Blurring霧化器生產PEG纖維（來源：Universidad de Sevilla）

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06

研究人員實現對N和S 原子共摻雜石墨烯相對位置的控制

析氧反應（OER）在金屬-空氣電池、光解水等能源相關技術中具有重要意義, 中國科學院過程工程研究所（IPE）的科學家在石墨烯中摻雜了特定位置的sp-N和S原子,使得OER具有高活性的催化作用, 並對N和S原子的相對位置進行了很好的控制，這一發現發表在《美國化學會志》上。傳統的OER催化劑，如RuO2和IrO2，因成本高和穩定性差受到限制。雜原子雙摻雜的碳材料，由於其協同效應具備高效電催化能力，但不同原子的摻雜位置是高度不可控的，這使得結構性質的研究變得困難。這一發現對了解摻雜無金屬催化劑的協同效應，進一步指導高效節能轉化儲能催化劑的合理設計與製備開闢了一條途徑。

立體定義的N和S原子共摻石墨烯用於氧氣釋放（來源：趙亞松）

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