材料最前沿：超宽禁带半导体材料、丝蛋白材料、最细纳米电线、"金刚狼材料"

丝具有独特的晶体结构，是自然界中韧性最强的材料之一。丝蛋白是丝中一种不溶性蛋白，既具有完全的生物兼容性和生物可降解性，又能保护其他材料。研究人员根据蛋白质自组装特性，使用一种水基制备法，由丝蛋白生成三维块状材料；然后利用水溶性分子将这些材料处理成具有嵌入式、预设功能的各种纳米级到微米级固体形式。譬如，研究人员制成了一种可以随机械极限临近而改变颜色的手术针，一种可以根据所受红外光按需加热的功能螺钉，以及一种可以促成生物活性剂缓释的生物兼容部件。

研究人员表示，在生物聚合物中嵌入功能元件、控制其自组装并修改其最终形式的能力，为高性能多功能材料的仿生制造提供了重大机遇。本项研究的潜在应用包括：可以植入生长因子或酶的新型整形外科机械部件，随着接近转矩限制而改变颜色的外科手术螺钉，可以感知及报告周边环境的硬件如螺母、螺栓等，或者可以重新塑形的家用物品等。

来源：国防科技要闻（ID:CDSTIC），作者：中国国防科技信息中心  王璐菲

斯坦福打造全世界最细的纳米电线

近日，来自斯坦福大学的物理学家团队利用金刚烷立体结构的新方法制备了全世界最细的纳米电线，这种电线仅三个原子宽，未来可以应用于制作超微导电纤维、光电元件、接近无损的超导材料。 团队科学家通过对笼状金刚烷立体结构的拆解重组，在其中添加了一个硫原子，这样铜离子就与含硫金刚烷类化合物结合，形成这种纳米电线的基本单元。

斯坦福大学毕业生Fei Hua Li表示，“这很像乐高积木，由于分子形状和结构，其自动以恰当的方式拼接，铜原子和硫原子位于中间，成了导线的导体部分，金刚烷类结构处于外周，为绝缘外层”

由于这种纳米电线在平面和立体结构上都与传统电线不同，能够解决传统电线无法解决的量子尺寸效应对电流的限制。这就让这种新型纳米电线在未来拥有非常光明的应用前景。

来源：IEEE中国

美国发明“金刚狼材料” 

可在24小时内自动修复

美国加州大学河滨分校的研究人员受“金刚狼”的启发，研发出一种透明、可延展、自愈合的导电材料，24小时之内可自动修复破损结构。这种材料未来有望用于驱动人造肌肉，也可用于提高电池、电子设备和机器人等领域。

这种材料基于“离子偶极交互”的机制，电气化学状态下，使带电离子和极性分子处于高稳定。设计人员认为，该材料拥有诸多潜在应用，例如：电动汽车电池延寿、医学领域增强生物传感器等。

项目负责人、加州大学河滨分校兼职助理教授王超（音译）说，研制具有这些性能的新材料是多年以来科学家梦寐以求的，目前我们刚开始探索这一领域。受伤口自愈性能的启发，我们研发了一种可以修复破损的自愈合材料。

这项研究创造性地将自愈合材料技术与离子导体结合在一起，论文共同作者、科罗拉多大学助理教授克里斯托夫·凯普林格此前研制了一种透明材料，能够延伸和导电，但缺乏自动愈合能力。其技术困难在于共价键在电气化学状态下无法稳定和逆转，正常情况下，自愈合材料使用非共价键，但这将产生一个新问题，即这些非共价键受电刺激的影响，从而导致材料性能出现下降。

目前，王超通过使用“离子偶极交互”机制解决这一问题，在电气化学状况下，他们使用带电离子和极性分子处于高稳定，再将可移动、高离子浓度盐与极面可延伸聚合物结合在一起，最终形成令人满意的结果。

 该材料具有良好的延展性，可延伸50倍，被切断后在室温下24小时之内可以完全自愈恢复。研究人员在测试这种材料时发现它可用于制造人造肌肉，在电信号刺激下像人类肌肉一样移动。研究人员希望这种材料将提高一些重要设备的性能，如电池、电子设备和机器人等。

来源：国防网（ID:dsti_net），作者：中国船舶工业综合技术经济研究院  直尹 丁宏