金属玻璃材料

材料，可将电池充放电容量提高两倍以上，且能延长重复使用寿命，解决了容量和寿命不可兼得的问题。高容量化是二次电池的目标之一，目前其负极使用的是碳材料，理论上过渡金属氧化物具有高容量，有望成为碳材料的替代物。特别是具有分层结构的氧化锰，将其剥离制成单分子厚的纳米片，作为负极使用，表面全部呈活性，可大幅提高容量。但氧化锰的难点在于反复充放电容易破坏结构，纳米片也易于凝聚成团状。研究小组在溶液中分散氧化锰纳米片并与石墨烯混合，合成了交互多层的层压2018年第1期（总第148期）

复合材料。氧化锰与石墨烯都带负电，通常情况下会互相排斥。研究小组早在2015年通过化学修饰石墨烯使其带正电，解决了排斥问题，并实现了当时金属氧化物负极材料中最高容量和最长寿命。此次通过把两种物质从分子水平复合，得到了单独材料难以实现的高特性。复合材料除用于充电电池之外，还可大幅提高超级电容器、电极催化剂等能量储存及转换系统的效能。研究成果发表在近期美国化学协会杂志《ACS纳米》网络版。金属玻璃材料德国萨尔州大学研究人员开发出一种新的非晶态金属钛硫合金，这种合金也称为金属玻璃，其性能与常规钛合金完全不同，特别适合用作航空航天的轻质部件。这一成果获得大学知识与技术转化中心颁发的发明人奖。材料研究类似于数以千计的拼图游戏，如果没有找到合适的开始部分，要想获得完整的图片就非常困难。萨尔州大学3名博士研究生亚历山大·库巴、贝内迪克·博希特勒和奥利弗·格罗斯在导师拉尔夫·布希教授的指导下，经过多年实验，终于研制出一种强度非常高而又非常轻的合金。与目前的无定形金属材料相比，该合金具有许多优点：原料来源丰富，主要由钛和硫组成，与其他基于锆、钯或铂非晶态金属不同，钛相对廉价，而且钛硫合金不会像通常使用的铍磷合金那样有高毒性。以往没有人尝试用硫磺来做合金，本研究率先选择了硫作为不同金属的混合物。博希特勒介绍说，他们首先发现了一种具有良好性能的含钯和镍的硫合金，然后又拿质量更轻、更便宜的钛做试验。经过约250次实验，3人终于找到了钛、硫和其他元素相互结合的最佳配比。寻找配方的过程非常复杂，一种元素用量1%的差异，对-20-光学精密机械

于一种合金是否具有所需特性起决定性作用。在相同重量下，新开发出的钛硫合金强度大约是普通相同密度的钛基金属的两倍。因此，它是生产更轻，更小部件的理想材料。这种所谓金属玻璃的生产工艺也相当关键，因为材料熔体要在1100℃以上的高2018年第1期（总第148期）

温下被急速冷却，这样不会形成规则晶格的合金。熔体在不到一秒钟内冷却，凝固的熔体呈现无序原子结构，这种结构状态也被视为玻璃。混乱无序的结构使得金属玻璃的性能与传统的相同原材料合金相当不同，像钢一样坚固，但同时像塑料一样具有弹性。新材料既可淡化海水又可提取锂据《每日科学》官方网站消息，一个国际合作团队日前发现，用一种金属有机骨架（MOFs）新材料，可以为海水淡化和从海水中提取锂离子提供突破性的解决方案。这支国际团队由澳大利亚莫纳什大学华裔科学家团队、美国联邦科学与工业组织（CSIRO）和德克萨斯大学奥斯汀分校科学家组成。他们发现这种新材料能像海绵那样，捕获、存储和释放化合物，比如海水中的盐和锂，其过程类似于有机细胞膜“离子选择性”的过滤功能。这些MOFs新材料具有从海水中去除盐和分离锂离子的双重功能，随着研究进一步发展，在提高效率和降低成本方面有很大潜力，有望为水利和采矿业带来一种性的新技术方法。目前，反渗透膜为全球海水淡化提供了近一半的贡献，是大多数水处理工艺的最后一个环节，但其在能耗上仍有改进空间。CSIRO安妮塔·希尔博士说，使用MOFs新材料膜进行可持续水过滤的前景非常值得期待。华裔科学家王焕婷教授说，这项研究克服了以往海水淡化工艺成本高昂、能源密集的缺点，是一种可持续发展的技术途径。MOFs新材料还有另一种潜在的实际应用。采矿业中，正在开发膜工艺以减少水污染，并回收有价值的金属。例如，锂离子电池现在是移动电子设备最常用的电源，然而，需求上升可能需要非传统来源的锂。如果经济和技术上可行，从海水中直接萃取和纯化锂，将对锂电池行业产生深远的影响。希尔说，“这种新材料膜可以提取海水中的锂离子，相对于目前的化学法从岩石和盐水中提取锂，效率更高。同时淡化-21-