科研动态--中国科学院金属研究所

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高性能碳纳米管纤维研究取得新进展

理论研究表明，高致密度且沿轴向高度顺排的碳纳米管纤维可具有高于商用碳纤维的强韧性和高于传统金属导线的比电导率。单根碳纳米管的直径为纳米级，长度通常为微米级，而碳纳米管纤维具有宏观长度和微米级径向尺寸。如何将纳米尺度的碳纳米管单体组装制备成宏观尺度的纤维，并最大限度保持其优异性能是实现碳纳米管纤维重要应用的关键。　　近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心刘畅、侯鹏翔团队开展了湿法纺丝制备高导电性碳纳米管纤维研究，所得单壁碳纳米管纤维的电导率比已有报道提高32%（ACS Nano 2022，20263）；进...

2024-07-24
发现多铁材料中铁电极化增强的新机制

磁电多铁材料是一种同时具有铁磁性和铁电性的多功能材料，近年来备受关注。由于其电学性质和磁学性质之间相互耦合，磁电多铁材料可以实现磁场控制电极化或者电场调控磁学性质，在高密度、低能耗、高读写速率器件中有着广阔的应用前景。　　磁电多铁材料的畴壁处存在晶格、自旋、轨道和电荷等多种自由度之间的相互作用，经常表现出体材料中所不具备的新奇物性，对调控材料的铁电性和磁学性能起着重要作用。然而，由于退极化场的不完全屏蔽或梯度能影响，畴壁处的铁电极化强度往往会降低，对材料的性能与应用带来不利影响。畴壁处的铁电极...

2024-07-22
半导体开关芯片用材料研发取得新进展

半导体开关芯片广泛应用于通讯系统、工业控制、数字能源等领域。作为芯片核心部件之一的微开关往往要求具有优异的导电性、高强度和疲劳抗力。尽管金及贵金属合金因具有低电阻率和良好的可微加工性而广泛用作半导体开关部件，但其较低的强度和疲劳性能已无法满足高带宽和数据传输速率的要求。开发高性能微小金属材料已成为超小型、高功率和低功耗的高端半导体开关芯片制造领域中亟待解决的关键问题之一。　　近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心的张广平团队在前期新型金属纳米复合材料制备与力学行为研究工作基础上(Acta...

2024-07-09
成分分离结构大幅提升非晶弹性模量研究取得新进展

弹性模量作为固体材料最基本的性质之一，反映了原子之间的结合强度。金属玻璃由于没有长程有序的结构，其弹性模量通常比对应的晶体材料低10-30%，并且金属玻璃的弹性模量在玻璃形成的组成范围内基本不变。加工过程可能会影响金属玻璃的弹性模量，比如在较高的冷却速率下，有更多被“冻结”的自由体积，因此快速退火的非晶条带通常比具有相同成分的非晶块体弹性模量更低。另外，金属玻璃的塑性变形也可能引入更多的缺陷，使其达到更高的能量状态，导致弹性模量的略微下降。　　目前，提高金属玻璃弹性模量的有效方法是在室温或玻璃化转变...

2024-07-04
高强铝合金耐蚀设计新思路取得突破

以2系、7系铝合金为代表的高强铝合金及其复合材料是航空航天和装备轻量化的关键材料，具有不可替代性，但较差的耐蚀性是制约其应用的世纪难题。如何设计开发出兼具高强度和高耐蚀性的铝合金或其复合材料是目前国内外学术界和工业界的关注热点和研究难点，对于装备的轻量化发展具有重要意义。　　近期，中国科学院金属研究所自然环境腐蚀研究部郑玉贵研究员团队提出了基于“内生沉淀剂”的耐蚀金属材料设计新思路，与材料制备与加工研究部马宗义研究员团队合作，制备出具有优异耐蚀性能的超高强7系铝基复合材料。该项研究成果近日以“Natu...

2024-07-02
人工智能TEM技术揭示全固态锂电正极材料原子尺度失效机制

全固态锂电池以其高安全性和高能量密度有望成为超越传统液态锂离子电池的下一代电池技术。然而，电极材料（包括正极和负极）与固态电解质的界面不稳定性一直是困扰固态电池发展的瓶颈所在。例如，正极/电解质界面不稳定性诱发的层状氧化物正极（主流正极材料）结构退化是限制全固态锂电池性能稳定性的关键之一。特别是，在产业界不断提高层状氧化物正极中镍含量的背景下（电池能量密度与其镍含量成正比），高镍层状氧化物正极材料的本征电化学不稳定性导致的电池性能衰减显著加剧。在此背景下，深入认识正极/固态电解质界面不稳定性诱...

2024-06-18

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