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科學(xué)發(fā)展日新月異的今天，大量具有各種不同功能的薄膜得到了廣泛的應(yīng)用，薄膜

作為一種重要的材料在材料領(lǐng)域占據(jù)著越來越重要的地位。

利用粒子所具有的光、電、磁方面的特性,通過復(fù)合使新材料具有基體所不具備的特殊功能的薄膜，我們稱之為“功能薄膜”。而其作為一種高新技術(shù)產(chǎn)品，并不是高不可攀的，它應(yīng)用前景廣闊，在水資源、能源、環(huán)境、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造等領(lǐng)域發(fā)揮重大作

用。

功能薄膜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，離不開科研人員在薄膜行業(yè)孜孜不倦地探索。年末將至，新材料在線?從《自然》、《科學(xué)》、《先進(jìn)材料》等科研期刊精選10大振奮人心薄膜技術(shù)成果和突破，以饗讀者。

以下以事件發(fā)生時(shí)間為倒序，不分先后。

1．新型耐高溫鋰電池隔膜橫空出世 電池安全性有望提高

材料簡(jiǎn)介：中科院上海硅酸鹽研究所朱英杰團(tuán)隊(duì)與華中科技大學(xué)胡先羅團(tuán)隊(duì)合作，成功研發(fā)出一種新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫鋰離子電池隔膜。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《先進(jìn)材料》，并申請(qǐng)一項(xiàng)發(fā)明專利。

材料優(yōu)勢(shì)：該電池隔膜具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如柔韌性高、力學(xué)強(qiáng)度好、孔隙率高、電解液潤(rùn)濕和吸附性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性高、耐高溫，在700℃的高溫下仍可保持其結(jié)構(gòu)完整性。

2.《Nature》發(fā)文報(bào)道離子精確“裝訂”石墨烯膜用于離子篩分 和海水淡化研究取得重大突破

材料簡(jiǎn)介：中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所方海平團(tuán)隊(duì)、上海大學(xué)吳明紅團(tuán)隊(duì)、南京工業(yè)大學(xué)金萬勤團(tuán)隊(duì)和浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)者合作，提出并實(shí)現(xiàn)了用水合離子自身精確控制石墨烯膜的層間距，展示了其出色的離子篩分和海水淡化性能，并用理論計(jì)算、上海光源的X射線小角散射和精細(xì)吸收譜實(shí)驗(yàn)闡明了機(jī)理，相關(guān)論文發(fā)表在《Nature》上。

材料優(yōu)勢(shì)：通過離子選擇可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯膜的層間距達(dá)十分之一納米的精確控制。此外，通過系列水合離子控制的多石墨烯復(fù)合膜，從實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了不同離子間的精確篩分。

3.《Science》刊發(fā)：一張薄膜能將室溫狂降17℃

材料簡(jiǎn)介：美國(guó)科羅拉多大學(xué)的尹曉波和楊容貴在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章表示發(fā)明了一種無需制冷劑、無需電力就可以為建筑降溫的薄膜。這種降溫薄膜由透明的聚合物制成，這是一種塑料，商業(yè)名稱是TPX。他們把TPX加工成約50微米厚的薄膜，將一面鍍上銀，另一面隨機(jī)鑲嵌許多直徑在8微米左右的小玻璃珠。在屋頂上鋪設(shè)時(shí)，鍍銀的一面朝下，太陽光會(huì)就被TPX塑料反射回去，防止熱量向下滲透。

材料優(yōu)勢(shì)：該薄膜冷卻效果強(qiáng)勁，可以大規(guī)模生產(chǎn)，且成本低廉，每平方米只需大約50美分，被稱為有劃時(shí)代意義的降溫材料。而這種材料的主要發(fā)明人之一尹曉波還是南京大學(xué)畢業(yè)的蘇州人。

4. 麻省理工制備出石墨烯膜，比現(xiàn)有材料透析速度快10倍！

材料簡(jiǎn)介：麻省理工學(xué)院的工程師利用單層碳原子組成的材料——石墨烯為原料制備出了可用于透析的功能性膜。這片膜的尺寸大概有指甲大小，厚度小于1納米，而現(xiàn)有最薄透析膜大概有20納米厚。為了進(jìn)一步提高石墨烯膜的性能，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在高聚碳酸酯基底上蝕刻空隙來增加膜的整體滲透率。該研究成果發(fā)表在《Advance Materials》雜志上。

材料優(yōu)勢(shì)：這種新型透析膜能夠從水溶液中過濾掉納米級(jí)分子，速度比現(xiàn)有技術(shù)的膜快10倍。如果只靠考慮石墨烯材料本身，新型滲透膜的過濾速率還可再提高10倍。

5. 浙江大學(xué) 研發(fā)出高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜

材料簡(jiǎn)介：浙江大學(xué)高分子系高超教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜，通過將石墨烯膜高溫加熱，膜中的含氧官能團(tuán)在高溫下分解釋放出氣體，石墨烯膜內(nèi)部形成微氣囊；再經(jīng)過機(jī)械輥壓成膜，微氣囊的氣體被排出，形成微褶皺，從而使新型石墨烯膜由“脆”變“柔”，并兼顧了良好的導(dǎo)熱性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

材料優(yōu)勢(shì)：導(dǎo)熱率接近理想單層石墨烯導(dǎo)熱率的40%，可反復(fù)折疊6000次、彎曲十萬次，有望應(yīng)用在電子元件導(dǎo)熱、新一代柔性電子器件及航空航天等領(lǐng)域。

6.大面積高效率太陽能電池薄膜： 比蟬翼還薄幾十倍

材料簡(jiǎn)介：9月11日，上海交通大學(xué)傳出消息，《自然》在線發(fā)表其材料科學(xué)與工程學(xué)院韓禮元教授團(tuán)隊(duì)的研究成果：使用更加經(jīng)濟(jì)安全的新方法，制備出比蟬翼還薄數(shù)十倍的大面積鈣鈦礦薄膜。該薄膜引進(jìn)甲銨氣體讓氣體中的甲銨分子和鈣鈦礦材料中的甲銨離子進(jìn)行反應(yīng)，將生成物混合后就可以得到鈣鈦礦材料的液體，再通過控制壓力把液體材料涂布在平板基底上，從而得到了均勻分布的液體薄膜。

材料優(yōu)勢(shì)：該薄膜有助于開發(fā)有效面積36.1平方厘米的鈣鈦礦電池模塊，在國(guó)際認(rèn)證機(jī)構(gòu)首次獲得了12.1%的認(rèn)證效率，創(chuàng)造了第一個(gè)大面積鈣鈦礦模塊的效率世界紀(jì)錄。韓禮元表示，這一成果的出現(xiàn)意味著未來鈣鈦礦光伏技術(shù)有了走出實(shí)驗(yàn)室、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的可能。

7.《先進(jìn)材料》“不知疲倦”可長(zhǎng)久持續(xù)運(yùn)動(dòng)的仿生智能薄膜

材料簡(jiǎn)介：華東師范大學(xué)化學(xué)院張利東課題組與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院杜學(xué)敏課題組合作以聚偏氟乙烯和聚乙烯醇高分子材料為研究對(duì)象，通過模擬生物結(jié)構(gòu)衍生規(guī)律制備出新型智能柔性雙層高分子膜材料。該雙層膜對(duì)丙酮分子的刺激具有及其敏感的響應(yīng)性，并且通過對(duì)丙酮分子的快速吸收和釋放，可實(shí)現(xiàn)雙層膜的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)定向形變。。相關(guān)成果成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》上。

材料優(yōu)勢(shì)：該雙層膜對(duì)于外界丙酮蒸汽的刺激能夠保持?jǐn)?shù)小時(shí)連續(xù)可逆的響應(yīng)，為拓展刺激響應(yīng)材料在柔性傳感器、軟體機(jī)器人等領(lǐng)域應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且，基于該雙層膜設(shè)計(jì)的柔性傳感器，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的監(jiān)控環(huán)境中丙酮濃度，從而及大地拓展了材料的應(yīng)用潛質(zhì)。

8.合肥工大制備出大晶粒非層狀結(jié)構(gòu)材料薄膜

材料簡(jiǎn)介：4月14日獲悉，合肥工業(yè)大學(xué)王敏、陳翌慶團(tuán)隊(duì)和韓國(guó)成均館大學(xué)科研人員合作提出了一種新的界面限域外延生長(zhǎng)方法，成功制備出高質(zhì)量大晶粒非層狀結(jié)構(gòu)硒化鎳薄膜，并將其構(gòu)筑為光探測(cè)器陣列，為新一代柔性圖像傳感器的研發(fā)提供了新方法。相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。

材料優(yōu)勢(shì)：由于這種新型材料薄膜的晶粒達(dá)到微米尺度，晶粒間的晶界減少，顯著降低了晶界對(duì)載流子的散射，從而大幅提高了光探測(cè)器的響應(yīng)度。該成果攻克了非層狀結(jié)構(gòu)材料薄膜生長(zhǎng)難題，可應(yīng)用于多種材料。

9.《Science Advances》：湘潭大學(xué)在柔性鈣鈦礦外延鐵電薄膜取得進(jìn)展

材料簡(jiǎn)介：湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院周益春教授和臺(tái)灣交通大學(xué)材料系朱英豪教授在柔性鈣鈦礦鐵電薄膜材料領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，開創(chuàng)性地在天然單晶柔性云母片上直接生長(zhǎng)出了可大尺度彎曲、無性能退化、低成本的高品質(zhì)外延鐵電薄膜。相關(guān)研究成果發(fā)表于《Science》子刊上《Science Advances》上。

材料優(yōu)勢(shì)：此柔性鐵電薄膜極大地簡(jiǎn)化了當(dāng)前柔性鐵電薄膜的技術(shù)復(fù)雜性，相比于其它柔性有機(jī)鐵電薄膜，具有其它有機(jī)材料無法比擬的優(yōu)異的鐵電性能和熱穩(wěn)定性能。除此之外，此柔性鐵電薄膜還表現(xiàn)出非常顯著的可彎曲特性。

10.江蘇師范大學(xué)李海濤課題組開發(fā)出新型石墨烯薄膜 吸附率創(chuàng)新高

材料簡(jiǎn)介：江蘇師范大學(xué)李海濤教授課題組率先成功開發(fā)了一種石墨烯多功能復(fù)合膜。該新型薄膜利用活性炭材料之間的協(xié)同作用，制備了基于氧化石墨烯的復(fù)合薄膜材料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)引用水中抗生素物質(zhì)的完全去除。相關(guān)成果發(fā)表在《自然》雜志子刊《Scientific Reports》上。

材料優(yōu)勢(shì)：這種超輕超薄的石墨烯—活性炭薄膜吸附效率，對(duì)包括抗生素在內(nèi)的顆粒狀物體可達(dá)99.99%。