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科学研究动态监测快报2010年3月1日第5期(总第99期)先进制造与新材料科技专辑中国科学院先进制造与新材料创新基地中国科学院规划战略局中国科学院国家科学图书馆武汉分馆中国科学院国家科学图书馆武汉分馆武汉市武昌区小洪山西25号邮编:430071电话:027-87199180电子邮件:jiance@mail.
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cn先进制造与新材料科技专辑2010年第5期(总第99期)目录专题世界稀土资源分布与应用概况.
1政策规划NNI2011财年预算发布.
12DOE材料研究2011年财政预算.
12英国科学家呼吁政府加大对纳米技术投资.
13NSF材料研究2011年财政预算14产业动态TritonSystems与NDSU合作研发涂层.
15研究进展利用硅线阵列制备高吸收率柔性太阳电池.
15物理学家利用超快激光打开新技术的大门.
16一步法制备掺杂石墨烯.
16一种新型"金属泡沫"材料.
16新型金制纳米系统将光转化为电流.
17机械性能出众的新型纳米结构材料.
17首个二维"重费米子"材料问世.
17英研究发现新发光材料.
17会讯国际材联2010电子材料国际研讨会.
18纳米光学、等离子体光子学和先进材料研讨会.
18出版日期:2010年3月1日专题世界稀土资源分布与应用概况编者按:稀土具有独特的物理和化学性质,广泛应用于国民经济和国防工业的各个领域,是现代高技术产业和国际竞争中的重要战略资源.
世界稀土资源分布极不均匀,主要集中在中国、美国、独联体国家、澳大利亚、印度、加拿大、南非、巴西等,其中我国占有率最高.
我国目前已成为世界最大的稀土资源、生产、应用和出口国,但却存在诸多问题,如过度开采、开发水平低、产品价格低等.
而美日韩等稀土科技大国大量从中国进口稀土,不但用于生产所需,还通过政府拨款超额购进并存储在各自国家的仓库中,大量囤积稀土以备不时之需.
因此,我国稀土资源面临着巨大的挑战.
我国政府部门正采取措施加强稀土工业管理,如工信部拟定了《2009-2015年稀土工业发展的专项规划》.
稀土专家也为稀土发展献计献策,如中国科学院院士徐光宪强烈呼吁国家尽快建立稀土战略元素储备制度.
本文主要介绍世界稀土资源储量、产量和进出口情况,以及国外稀土应用情况,以期为我国稀土的研究和应用提供有益的启示.
1世界稀土资源储量、产量和进出口情况1.
1世界稀土储量及国家分布世界稀土资源储量约1亿吨,基础储量约1.
5亿吨(以稀土氧化物REO计,下同).
中国稀土资源丰富,储量占世界之首,其次为美国、澳大利亚、独联体国家、加拿大、印度等国家/地区(表1和图1).
中国稀土工业储量约为5200万吨,约占世界总储量的45%,基础储量约为8900万吨,约占全球的58%.
美国稀土储量为1300万吨,约占世界总储量的12%.
澳大利亚稀土储量为540万吨,约占世界总储量的5%.
独联体国家稀土储量为1900万吨,约占世界总储量的19%.
加拿大稀土储量约为94万吨,印度为130万吨,各约占世界总储量的1%.
另外,南非、巴西、马来西亚、印度尼西亚、斯里南卡、蒙古、朝鲜、阿富汗、沙特阿拉伯、土耳其、挪威、格陵兰、尼日利亚、肯尼亚、坦桑尼亚、布隆迪、马达加斯加、莫桑比克、埃及等国家和地区也发现具有一定规模的稀土矿床.
根据中国地质调查局中国稀有稀土金属矿产分布图,中国共有稀土金属矿产地322处,其中超大型1处(内蒙古包头白云鄂博)、大型21处、中型34处、小型91处、矿点167处、矿化点7处.
除内蒙古、江西赣南、广东粤北、四川凉山为稀土资源集中分布区外,山东、湖南、广西、云南、贵州、福建、浙江、湖北、河南、山西、辽宁、陕西、新疆等省区亦有稀土矿床发现,但是资源量要比矿化集中富集1区少得多.
全国稀土资源总量的98%分布在内蒙古、江西、广东、四川、山东等地区,形成北、南、东、西的分布格局.
北方主要是轻稀土资源,而南方广东和江西主要为重稀土资源(离子型稀土),形成北轻南重的分布特点.
轻稀土矿以内蒙古(包头)、四川、山东的氟碳铈矿为主,按稀土氧化物计,其工业储量约为4000多万吨,远景储量接近1亿吨;重稀土矿则以江西、广东、福建、广西、湖南等的稀土离子型矿为主,其工业储量约160万吨,远景储量约640万吨.
1据测算,按照我国查明资源储量储采比计算的静态保障年限,轻稀土矿为1023年,中重稀土矿为87年.
2表1世界稀土储量分布(万吨)国家储量3基础储量4中国520058900美国13001400澳大利亚540580独联体国家19002100巴西4.
88.
4加拿大94100印度130130马来西亚33.
5其他国家21002100总计11271.
815321.
9来源:数据整理自美国地质调查局,http://minerals.
usgs.
gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/45%12%5%17%1%1%19%中国美国澳大利亚俄罗斯加拿大印度其他国家图1世界稀土储量主要国家分布1张国成.
稀土应用发展战略研究.
江西有色产业技术创新院士行学术报告2丁全利.
国土资源部公布重要矿产资源开采总量控制指标稀土开发利用弊端有望革除.
中国化工报.
http://www.
ccin.
com.
cn/front/home/templet/default/ShowArticle.
jspid=742643储量是基础储量中的经济可采部分.
4基础储量是指能满足现行采矿和生产所需的指标要求(包括品位、质量、厚度、开采技术条件等),是经详查、勘探所获控制的、探明的并通过可行性研究、预可行性研究认为属于经济的、边界经济的部分,用未扣除设计、采矿损失的数量表述.
5因统计口径不同,本文采用目前使用较广的数据,世界累计探明稀土工业储量约1亿吨,中国为5200万吨左右.
http://www.
ce.
cn/cysc/ny/hgny/200909/14/t20090914_19676981.
shtml21.
2世界稀土产量分布情况美国地质调查局数据显示,1965-1984年美国的稀土产量一直处于世界主导地位,1984年后中国稀土产量开始增加,至1991年后中国稀土产量大幅增加,而美国的产量却不断下降,中国成为世界第一稀土生产国,垄断全球大部分的稀土产量.

由图2可见,中国稀土产量一直处于上升阶段,从1994的3.
06万吨上升到2009年12万吨,中国占世界稀土产量份额从47.
49%上升到96.
99%.
美国稀土产量由1994年的2.
07万吨逐渐下降到1万吨、0.
5万吨,到2003年以后就不再开采稀土.
澳大利亚自1996年后也不再开采稀土.
独联体国家由1994年的0.
6万吨,1998年后降为2000吨,2006年后不再开采.
印度稀土产量一直保持在2700吨左右.
马来西亚的稀土产量多在250-400吨之间.
目前世界稀土产量分布主要在中国、巴西、印度、马来西亚等国家,而中国占有绝大部分.
0200004000060000800001000001200001400001994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009斯里兰卡南非马来西亚印度独联体巴西澳大利亚美国中国来源:数据整理自美国地质调查局,http://minerals.
usgs.
gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/图21994-2009年世界稀土产量分布图就中国而言,虽然国土资源部的开采指标对于稀土矿产的过度开采起到一定作用,但还是存在过度开采的情况.
据国家发展和改革委员会产业协调司,2008年稀土矿产品产量为12.
45万吨,比2007年增长3.
06%,其中混合型稀土矿为6.
6万吨,离子型稀土矿为3.
6万吨,氟碳铈为2.
25万吨.
稀土冶炼分离产品产量为13.
46万吨,比2007年增长6.
88%.
6但2008年稀土矿开采总量控制指标拟定为87620吨,其中轻稀土78500吨,中重稀土9120吨,实际开采总量远远超出了开采指标.
1.
3世界稀土进出口情况6国家发展和改革委员会产业协调司.
中国稀土-2008.
稀土信息,2009(4):4-8.
3图3为2002-2012年世界稀土供应和需求分布情况.
目前世界稀土需求量主要由中国供应,中国的稀土消费需求也是最高的,2008年消费量为6.
77万吨,稀土在冶金、石化、农轻纺等传统领域的消费合计为32170吨,在新材料领域消费量合计为35510吨.
来源:TomVulcan.
RareEarthMetals:NotSoRare,ButStillValuable,2008.
11图32002-2012年世界稀土供应和需求分布2008年我国稀土冶炼分离产品出口到41个国家和地区,全年稀土冶炼分离产品出口总量为3.
09万吨,比2007年减少31.
91%,出口金额为4.
76亿美元,比2007年下降37.
62%,主要是受世界金融危机的影响,日本、美国等主要进口国对稀土产品的需求量急剧萎缩.
2008年,中国稀土冶炼分离产品的主要出口国占出口总量的96.
03%,各国家/地区所占份额见图4.
日本所占份额最高为48.
26%,产品数量为14922.
5吨,其次为美国所占份额为26.
07%,产品数量为8062.
3吨.
排在第3-5位的分别是法国、意大利、荷兰,分别为2949.
9、1725.
8、631.
13吨.
48.
26%26.
07%9.
54%5.
58%1.
32%0.
61%3.
97%1.
29%2.
04%0.
74%0.
58%日本美国法国意大利荷兰德国英国比利时泰国台湾其他来源:数据源自国家发展和改革委员会产业协调司.
中国稀土-2008图4中国稀土冶炼分离产品的主要出口国及所占份额4日本和美国都是稀土的消费大国.
日本每年的进口规模超过3万吨,因日本不生产稀土,所需稀土资源100%依赖于中国进口.
美国的稀土进口规模约在2万吨左右.
美国2007年稀土金属及化合物进口(图5)主要来源为中国,占总量的90.
2%,其次为法国3.
1%,日本2.
2%,俄罗斯1.
4%,其他国家3.
1%.
来源:美国地质调查局2007MineralsYearbookrareearths图52007年美国工业稀土进口来源分布2国外稀土应用情况(主要产品和最新应用领域)2.
1稀土磁性材料稀土元素独特的物理化学性质,决定了它们具有极为广泛的用途.
稀土元素具有独特的4f电子结构、大的原子磁矩、很强的自旋轨道藕合等特性,与其它元素形成稀土配合物时,配位数可在3-12之间变化,并且稀土化合物的晶体结构也是多样化的.
在新材料领域,稀土元素丰富的磁学、电学、热学、及光学特性得到了广泛应用.
稀土磁效应材料是重要的一组稀土新材料,主要包括稀土永磁材料、稀土超磁致伸缩材料、稀土磁致冷材料、稀土巨磁电阻材料、稀土磁光存储材料、稀土超导材料等.
(1)稀土永磁材料美国Bunting磁体公司开发出新的NEOFF系列抽屉式磁体应用装置,该磁体用于清除注射成型设备生产过程中存在的金属杂质颗粒.
FF系列产品于1964年首次由Bunting磁体公司研发成功.
7美国东北大学的研究人员宣布发明了一种用来制造钐钴永久磁铁的低价、绿色环保且只有一个步骤的制造过程.
这种磁粉可在有强磁场的环境下形成强磁铁.
可以带来性能可以媲美大型引擎的小型发动机,为电动汽车提供动力.
8美国能源部Ames实验室研究人员新开发了一种用于永磁体的粉末冶金合金材料,该合金采用金属注射成型方法制造.
新合金材料用包含了钕、钇、镝的混合稀7http://www.
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net/show.
phpcontentid=3535土材料替代纯钕.
在200℃时具有极佳的磁感应强度,该材料的开发旨在使电动汽车、燃料电池汽车和插入式混合动力车的电动发动机更有效且更节约成本.
9日本日立金属开发出可减少Dy添加量的Nd系烧结磁铁制造方法.
新制法使用蒸发/扩散技术,以实现对磁铁内部Dy浓度分布的控制,从而实现了磁铁的高性能化.

与该公司原来具有同样成分比例的Nd系烧结磁铁相比,在保持同等残留磁束密度的同时,矫顽磁力可提高至320kA/m(4kOe)以上.
另外,使用该技术还可以在保持与原来同等的矫顽磁力的同时,把残留磁束密度提高至40mT(400G).
10日本信越化学工业使用Nd-Fe-B磁铁制造混合动力车及电动汽车马达,同时该公司目前正在向丰田的"猎犬混合动力车(HarrierHybrid)"提供Nd-Fe-B磁铁.
另外,在电动汽车方面,该公司还在向富士重工业的"R1e"供应此类磁铁.
11日本Genesis公司日前宣布,成功开发出一种名为"SUMO马达"的开关式磁阻(SR)马达,通过配合使用稀土磁铁增大了扭矩,现已配备于电动马达开发商日本Axle公司的电动摩托车"EV-X7"上.
12(2)磁致冷材料美国能源部Argonne和Ames国家实验室对磁场变温材料的研究有可能会产生新的制冷工艺,从而使温室气体排放减少.
该工艺利用磁场调节电子或核磁偶极子的有序度(或熵),从而使材料温度降低,并使材料成为致冷剂.
新的致冷材料是一种钆-锗-硅合金.
由于这种材料的化学结构与磁学特性之间的非常耦合,因而表现出巨大的磁热效应.
13(3)超导材料日本科学家发现一种新的高温超导物质,它是一种含铁化合物,在-241℃的环境中其电阻变为零.
东京工业大学教授细野秀雄的研究小组合成的这种化合物名为LaOFeAs,是一种由绝缘的氧化镧层和导电的砷铁层交错层叠而成的结晶化合物.

纯粹的这种物质并没有超导性能,但如果把LaOFeAs中的一部分氧离子置换成氟离子,它就开始表现出超导性,通过调节氟离子的浓度,该化合物的超导临界温度最高可上升到-241℃.
14日本原子能研究开发机构的藤森仲一副主任研究员领导的联合研究小组,发现了稀土类金属钇和錒化合物存在超导和磁性现象.
研究小组对以铀、钯和铝形成的重电子系化合物的"重电子"进行了测定,观测到了电子在物质中自由运动的"激发态"和不能运动的"束缚态"之间的差异.
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cn/news/nano/24743-200806300118.
html11http://china.
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cn/news/auto/27025-200704240126.
html12http://china.
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cn/news/mech/10047-200604060108.
html13http://www.
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phpcontentid=2566日本福井大学工学部教授杉本英彦、东京商船大学教授和泉充以及北野精机研究人员等三人开发出了一种高温超导块材磁化方法,安装到设备上即可方便而高效地磁化.
目前,在高温超导体中,RE-Ba-Cu-O超导(RE是Gd、Sm或Y等稀土元素)可以在77K(-196℃)这一在液氮中即可轻松达到的温度下使用,而且即便在强磁场中超导也不会受到破坏.
162.
2稀土催化材料稀土元素具有特殊的外层电子结构,其配位数的可变性决定了它们具有某种"后备化学键"或"剩余原子价"的作用,而这种能力正是催化剂所必须具备的.
因此,稀土元素不仅本身具有催化活性,还可以作为添加剂或助催化剂提高其他催化剂的催化性能,是稀土大量使用的领域之一.
目前稀土催化剂的应用包括以下几个方面:内燃机尾气机外净化、工业废气及人居环境净化、催化燃烧、燃料电池、低值烷烃利用等.
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们发明了一种新型的氢燃料电池催化剂,这种具有高活性和稳定性的催化剂,不像通常那样使用铂材料,而是使用低成本的非贵重金属来陷入杂原子聚合物结构中制成的.
使用钴聚吡咯碳(Co-PPY-XC72)合成物进行的测试.
这种含有钴、共聚物和碳的合成物,是在以聚合物电解液燃料电池(PEFC)阴极的低成本、非铂催化剂为目标的研究中研制出的.
17美国Argonne国家实验室发明了一种用于NOx尾气催化处理的沸石型陶瓷催化剂Cu-ZSM-5.
该技术首先在沸石载体上涂敷一层Cu-ZSM-5,再用氧化铈加以修饰.

从而使催化剂的催化效率达到95-100%,并延长了使用寿命.
18日本理化学研究所、普利司通、JSR发出了可在实际反应条件下合成顺式结构(CISSE)含量高达99%的聚丁二烯(超高顺式BR)的钆金属茂络合物催化剂.
使用该催化剂,聚合活性提高且使用量仅为原来的1/5000,能够使100万个丁二烯分子对络合物催化剂的一个钆原子发生反应,从而大幅减少催化剂的使用量.
另外,即使在70℃的高温下反应,也可合成顺式结构,含量高达99%以上的BR.
19日本熊本大学副教授池上启太开发出了可大量吸附及释放氧的物质"稀土类氧化硫酸盐(Ln2O2SO4)".
可大幅减少用于汽车尾气净化的贵金属使用量.
202.
3稀土纳米材料纳米科技是在上世纪80年代末90年代初才逐步发展起来的交叉性新兴学科领域,由于它具有创造新的生产工艺、新的物质和新的产品的巨大潜能,因而它将在新世纪掀起一场新的产业革命.
稀土纳米材料有着奇异的性能,主要有比表面效应、16http://china.
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cn/news/mech/7029-200301280106.
html17http://www.
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cn/news/nano/18709-200807300117.
html7小尺寸效应、界面效应、透明效应、隧道效应、宏观量子效应,这些效应使纳米体系的光、电、热、磁等物理性质与常规材料不同,出现许多新奇特征.
美国研究员开发出世界上体积最小的晶体管,该项目由匹兹堡大学JeremyLevy所带领的团队实现.
该晶体管由铝酸镧和钛酸锶陶瓷晶体板反面结合而成.
两种绝缘体材料,夹在一起却能导电,因此可在这两种材料上蚀刻出导线,这种新的原子大小的晶体管,可使下一代移动处理器拥有更加强大的处理能力.
21韩国与美国合作的研究小组完成了新一代掺镧纳米晶体管性能改进的研究.
这种晶体管通过调节阈值电压,很容易降低能耗,是一种极有发展前景的新一代纳米晶体管.
22日本名古屋大学研究人员近日成功开发出一种原子级别的纳米电线,这种电线由化合物制成,直径只有毛发的大约万分之一.
研究小组将完全去除了不纯物质的直径约2nm的碳纳米管与一种氯化铒的化合物一起放入真空的耐热容器中,并在700℃的高温条件下连续加热7天.
7天后,纳米管中的氯化铒完全融化,形成了一根由氯原子与铒原子构成的直径约为1.
8nm的纳米线.
232.
4稀土发光和激光材料稀土发光是由稀土4f电子在不同能级间跃出而产生的,因激发方式不同,发光可区分为光致发光、阴极射线发光、电致发光、放射性发光、X射线发光、摩擦发光、化学发光和生物发光等.
稀土发光具有吸收能力强,转换效率高,可发射从紫外线到红外光的光谱,特别在可见光区有很强的发射能力等优点.
稀土发光材料已广泛应用在显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面.
日本大阪大学研究生院工学研究系材料生产科学专业教授藤原康文试制出了利用GaN系半导体的红色LED元件.
通过在发光层上利用添加稀土类元素Eu的GaN,实现了红色LED元件.
研究小组采用MOCVD法添加Eu,同时通过注入电流成功地获得了红色光.
这是全球首次采用该方法获得红色激光.
24日本青山学院大学、高亮度光科学研究中心(JASRI)、理化学研究所的共同研究发现:使肥皂分子中包含稀土类金属——镨及铕离子,并形成规则排列的肥皂膜,在膜中导入有机分子后会发出偏振光.
目前,液晶面板的背照灯需要通过偏光膜来提供偏振光,如果使用这一技术的话,将有望直接提供偏振光.
25日本电气化学工业使β-SiAlON绿色荧光材料达到了实用水平.
可用于在蓝色LED上组合使用绿色和红色荧光材料的高显色型白色LED.
与普通硅酸盐类绿色荧光材料相比,具有温度上升时发光强度下降较小的特点.
该产品有望应用于液晶电21TwoU.
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TeamsDeliverSmallestTransistor,DensestStorageEver.
http://www.
dailytech.
com/Two+US+Teams+Deliver+Smallest+Transistor+Densest+Storage+Ever/article14345.
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cn/news/elec/46872-20090706.
html25http://www.
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cn/news/nano/16784-200707090112.
html8视背照灯用白色LED等.
26激光是20世纪人类最伟大的发明之一,已广泛应用于工农业生产、医疗、航空航天和军事武器等高新技术领域.
稀土是制造优质固体激光材料不可缺少的成分.

几乎所有的稀土离子都能用作激光的发光离子.
在目前已知的300多种激光晶体中,有90%以上掺入了稀土作为激活离子.
美国Photonics公司最新推出了三种型号高重复频率绿光激光器应用于PIV.

系统采用Nd:YLF为激光晶体.
包括:DM10-527半导体泵浦激光器,单脉冲能量5mJ(双脉冲10mJ);DM30-527半导体泵浦激光器,单脉冲能量10mJ(双脉冲20mJ)以及GM30E-527低价灯泵激光器,单脉冲能量10mJ(双脉冲20mJ).
重复频率从单脉冲到10kHz可调,双脉冲间隔从1ms到500ms内任意可选,而脉冲能量也可以利用特有的内置调节技术控制.
27美国StockerYale公司为一种掺杂稀土光纤激光器技术提供子系统设计和制作样机服务.
StockerYale公司将为这种光纤激光器交付一系列OEM子系统,其中包括用于种源放大的光纤预放大器(pre-amps)、高功率光纤放大器、调Q光纤激光器子系统、增益可调光纤激光器子系统、ASE光源、以及光纤激光器其他子系统.
光纤中掺杂的元素包括铒、镱、钕、铥,以及其他稀土族元素.
28日本空间探测局(JAXA)和大阪大学联合开发出一种器件,可以目前已知的转换效率高出4倍的效率将阳光转换成激光.
29日本古河机械金属公司与千叶大学工学合作,开发了高输出功率的全固体黄色激光器,其波长为590nm,有望用于显示器、气体测量、生物医疗仪器等领域.
该激光器使用了钾—钆钨酸盐(KGd(WO4)2)单晶体(拉曼晶体).
用波长810nm的半导体激光泵浦这种结晶,获得波长1.
18m的拉曼激光.
然后使拉曼激光通过非线性光学晶体,转换为波长590nm的黄色激光.
302.
5稀土玻璃陶瓷材料玻璃陶瓷工业是稀土应用的一个重要的传统领域,在国外约占稀土总消费量的33%.
稀土在玻璃工业中被用作澄清剂、添加剂、脱色剂、着色剂和抛光粉,起着其他元素不可替代的作用.
利用一些稀土元素的高折射、低色散性能特点,可生产光学玻璃,用于制造高级照相机、摄像机、望远镜等高级光学仪器的镜头;利用一些稀土元素的防辐射特性,可生产防辐射玻璃.
利用稀土元素生产的多种陶瓷颜料具有价廉、颜色纯正、艳丽和耐高温的特点,正受到用户的青睐.
日本京都大学教授岛川祐一的研究小组开发出一种加热后在保持原状基础上可26http://china.
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cn/news/nano/48456-20091021.
html27http://www.
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phpcontentid=2039以收缩的独特陶瓷材料.
该研究小组用高温高压合成含有镧、铜、铁成分的材料,从常温到120℃加热时发生了电子从铁原子向铜原子移动的罕见现象.
结晶结构本身没有变化,但体积缩小了1%.
当温度下降后,体积会恢复,并不再导电.
31法国的技术人员以稀土类元素和二价金属元素的混合氧化物为荃料,研制成功一种新型环保的绿色陶瓷颜料.
这种陶瓷颜料完全无毒性,在陶瓷原料中分散性好,热和化学稳定性高,绿色显色度极佳,着色力和遮盖力极强,色彩特性优良.
322.
6稀土储氢材料稀土与过渡元素的合金在较低温度下也可吸放氢气,通常将这种合金称为贮氢合金.
在已开发的一系列贮氢材料中,稀土系贮氢材料性能最佳,应用也最为广泛.

其应用领域已扩大到能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面.

西班牙马德里孔普卢顿大学的研究人员设计了具有很高离子导电性的材料,这种材料可能将极大的促进氢能及燃料电池的发展.
该研究小组利用绝缘材料钛酸锶和钇稳定的二氧化锆(Yttria-stabilizedzirconia)的合成材料作为燃料电池中的离子导电材料.
这两种不同结晶结构材料的结合产生了离子流动的通道.
33英国Ceres动力公司的微型CHP技术能使燃料电池比燃料发动机技术具有更高的电效率,废物排放和噪音低,适合家庭使用.
Ceres动力公司应用铈钆氧化物(CGO),取得了较大的突破,使燃料电池的运行温度降低到500℃.
34日本制钢所与东北大学金属材料研究所共同开发的可贮藏12.
9L氢气的小型容器,重量39g、外形尺寸40*60*5.
5mm、容积8.
5cm3.
使用贮氢材料铝氢化合物(AlH3),与填充原具有代表性的贮氢材料AB5合金(A:稀土元素,B:迁移元素.
如LaNi5等)时相比,可多贮藏52%的氢气,并且质量减少57%.
35美国能源转换公司(EnergyConversionDevices)日前试制出了放电容量达3000mAh,比过去高20%的5号镍氢充电电池.
该公司试制品的单位重量能量密度为110Wh/kg,单位体积的能量密度为490Wh/l.
采用了能够比传统AB5型提供单位重量放电容量的A2B7型等结晶结构.
362.
7稀土冶金材料稀土在冶金领域应用已有30多年的历史,目前已形成了较为成熟的技术与工艺,稀土在钢铁、有色金属中的应用,是一个量大面广的领域,有广阔的前景,对国民经济建设具有重要意义.
由美国卡内基研究院科学家、中国科学院外籍院士毛河光、浙江大学新结构材料国际研究中心蒋建中教授、美国斯坦福大学和瑞典乌普萨拉大学的科学家共同组31http://www.
cre.
net/list.
phpcatid=5432http://www.
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net/show.
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cre.
net/show.
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cre.
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nikkeibp.
com.
cn/news/mech/34367-200802290122.
html36http://china.
nikkeibp.
com.
cn/news/elec/17093-200503300111.
html10成的国际研究小组发现,通过对原子施加高压,可以制造出此前不可能制造的合金,这种技术有望应用于开发新材料.
对铈铝金属玻璃样本进行高压实验时,它开始表现出合金性质.
高压造成铈原子摆脱了一些最外层电子,使这些电子"离域".
这种电子的离域不仅改变了铈原子的电负性,而且导致这些原子体积缩小了15%.
在25GPa(大约是25万个大气压)的压力下,铈原子和铝原子构成了一个单晶结构,形成合金.
新合金可能保存了铈的某些磁属性,也可能具有新的电属性和机械属性.
37日本产业技术综合研究所与京都大学联合开发出了具有与铝合金相同的常温成形性的新型镁合金压延材料.
新开发的镁合金是在镁锌合金中添加微量稀土元素(铈等),通过热轧制成.
新型镁合金形成一种与通用镁合金(AZ31合金)截然不同的集合组织,埃里克森杯突值为9.
0,具有与铝合金相当的常温成形性.
382.
8稀土医用、农用、日用材料稀土元素及其化合物由于可与体内多种组织成分相互作用,具有某些特殊的生理功能和生物效应,故稀土在医学中的应用日益增多.
在基础研究、扫描诊断、临床治疗、预防医学和医疗器械中具有广泛的应用和发展前景.
近年来,稀土在生命科学领域的研究不断深入,研究工作从人体组织学和细胞生物学方面入手,逐步进入到稀土在预防和治疗某些疾病方面的病理生理作用方面,从而加快稀土在临床医学方面的应用进程.
一些稀土化合物的水炎、镇痛作用和抑癌作用已得到证实.

美国核医学年会协会报道称科学家发现了一种新的治疗前列腺癌的方法.
该方法使用了稀土元素钐的放射性同位素Sm-153.
这种治疗前列腺癌的新方法是把化学疗法和放射疗法相结合,比传统疗法具有明显的疗效.
它减轻了患者的骨痛症状,延长了病人的生命.
39德国德累斯顿-罗森多夫研究中心与ROTOP制药公司联合研制能够携带放射性物质进入人体的白蛋白微粒子.
科学家还选出了两种适合这种放疗的放射性同位素:钇90和镥177.
他们用放射性同位素钇86在动物身上进行放疗试验,取得了可喜的效果,接下来他们将用钇90和镥177进行动物试验.
40日本研究人员开发出一种在中子射线照射下可发出伽马射线并杀灭周围癌细胞的化合物.
研究人员选用能高效放出伽马射线的钆元素,令钆与一种亲水的物质在"超临界水"中发生反应,形成的一种介于液态和气态的中间状态的水,反应生成的化合物粒子直径约为40nm,这样的尺寸使其无法进入正常细胞,却可以钻进癌细胞等异常细胞,确保接下去的治疗更有的放矢.
41冯瑞华潘懿马廷灿万勇黄健编写37http://www.
cre.
net/list.
phpcatid=5438http://china.
nikkeibp.
com.
cn/news/mech/14379-200809190119.
html39http://www.
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net/show.
phpcontentid=23411政策规划NNI2011财年预算发布2010年2月美国国家科学技术委员会公布的一份报告数据显示,美国国家纳米技术计划(NNI)2011财年预算继续稳步增长,约为18亿美元.
尽管NNI依旧致力于履行支持基础研究、基础设施建设、技术转移等政府角色,2011的投资还重点关注基础研发向创新的转型,以推进美国的可持续能源技术、医疗卫生、环境保护等的发展.
作为环境卫生与安全研究的有机组成单元,FDA和CPSC(消费品安全委员会)首次正式列为NNI预算的对象.
自2001年实施以来,包括2011年预算在内,NNI累计投资总额逾140亿美元,其中包括《2009经济复苏与再投资法案》授权资助的5.
11亿美元.
此外,2005年以来,环境卫生与安全研究的投入累计达4.
8个亿,在教育以及法理等其他社会方面的投入总量超过2.
6个亿.
2011年NNI预算支持15个机构的纳米科学、工程和技术研发,具体参见下表.
表2009-2011年按机构划分的NNI预算(单位:百万美元)机构2009实际2009复苏法案2010估计2011提议DOE332.
6293.
2372.
9423.
9NSF408.
6101.
2417.
7401.
3HHS/NIH342.
873.
4360.
6382.
4DOD459.
00.
0436.
4348.
5DOC/NIST93.
443.
4114.
4108.
0EPA11.
60.
017.
720.
0HHS/NIOSH6.
70.
09.
516.
5NASA13.
70.
013.
715.
8HHS/FDA6.
50.
07.
315.
0DHS9.
10.
011.
711.
7USDA/NIFA9.
90.
010.
48.
9USDA/FS5.
40.
05.
45.
4CPSC0.
20.
00.
22.
2DOT/FHWA0.
90.
03.
22.
0DOJ1.
20.
00.
00.
0合计1701.
5511.
31781.
11761.
6万勇摘译自http://www.
nano.
gov/NNI_2011_budget_supplement.
pdf检索日期:2010年2月24日DOE材料研究2011年财政预算2010年2月公布的DOE2011财政预算提议中,科学局的预算为51.
21亿美元,12比2010年增加2.
17亿美元(4.
4%).
基础能源科学领域材料科学与工程预算为4.
32亿美元,其中材料科学与工程研究经费为4.
21亿美元,小型企业创新研究与技术转移计划(SBIR/STTR)经费为1123.
6万美元.
材料科学与工程研究各领域经费见下表.
DOE2009年在材料领域取得的成就主要有亚原子尺度编码信息技术、铁基高温超导体的电子液晶应用、石墨结构重建实时观察技术、灵活透明更便宜的硅太阳能电池、基于一种混合光催化剂体系的高效太阳能制氢、大面积高密度阵列纳米柱实现等.
表2009-2011年材料科学与工程研究经费(单位:百万美元)200920102011实验凝聚态物理学43.
5848.
2645.
96凝聚态理论27.
4928.
9329.
64力学性能和辐射效应17.
8320.
6625.
17材料物理性能30.
5732.
8834.
03合成与加工科学19.
4722.
2232.
76中子和X射线散射44.
6138.
6742.
26材料化学与生物分子材料52.
3752.
2663.
46促进竞争性研究的试验性计划(EPSCoR)16.
7521.
628.
63电子扫描探针显微镜22.
1926.
8127.
46能源前沿研究中心58.
0058.
0078.
00能源创新电池与能源储存0034.
02.
0总计392.
26354.
10421.
42冯瑞华摘译自http://www.
mbe.
doe.
gov/budget/11budget/Content/Volume%204.
pdf检索日期:2010年2月23日英国科学家呼吁政府加大对纳米技术投资2010年2月22日,纳米技术全球领导者美国Nanolnk公司及合作伙伴英国TBxConsulting公司公布一项具有里程碑意义的调查,其中46名重要科学家对英国未来纳米技术研究面临的机遇与挑战提出了意见.
参与者提出,纳米技术作为一项重要领域,急需采取行动发展新的技术.
调查形成题为《英国纳米技术战略》的报告.

根据美国NSF预测,2015年纳米技术全球市场将达到1万亿美元,对纳米技术人员的需求将超过200万人.
而当前只有2万名纳米技术人员,他们开拓创新,活跃在包括生物工艺、电子、能源和医药等各个行业.
作者表示,俄罗斯、德国、中国和美国等国家已制定相关政策,力争在纳米技术领域进行战略投资,使其获得包括科技创新、税收和就业增长在内的重大经济利益.
该研究的目的是征询专家意见,明确英国应该如何抓住当前机遇,在未来经济发展中扶持该项技术.
调查结果表示,英国如果不迅速采取行动对这一领域建立初13步投资,其它国家将通过英国的研究为其获利.
详细报告可参见:http://tbx-consulting.
com/images/document/UK%20strategy%20for%20nanotechnology.
pdf.
潘懿摘译自http://tbx-consulting.
com/index.
php/news/84-leading-research-scientists-call-for-greater-investment-in-nanotechnology-in-the-united-kingdom检索日期:2010年2月25日NSF材料研究2011年财政预算2010年2月发布的NSF2011财政预算提议为74.
24亿美元,比2010年增加5.
5亿美元(增长约8%).
NSF材料研究方面的预算提议为3.
19亿美元,比2010年增加1670万美元(5.
5%).
详细的预算情况请参见下表.
预算增加的重点方向集中在超越摩尔定律科学与工程(SEBML)、Cyber能实现的科学发现与技术创新(CDI)、可持续发展科学工程和教育(SEES)以及能源研究等.
NSF的资助范围涵盖了材料研究和教育等,资助领域广泛,包括凝聚态物质和材料物理、固体化学和材料化学、多功能材料、电子、光子、金属、超导、陶瓷、高分子、生物材料、复合材料和纳米结构等.
表NSF2011财年材料研究预算(单位:百万美元)与2010年相比变化2009混合法案实际2009复苏法案实际2010估计2011提议预算量百分比研究221.
6175.
46220.
78230.
8710.
094.
6%材料研究科学与工程中心60.
84-56.
7063.
006.
3011.
1%纳米科学与工程中心8.
04-8.
314.
81-3.
50-42.
1%信息技术材料和器件研究4.
00-3.
322.
66-0.
66-19.
9%层状聚合物体系NSF中心4.
00-4.
004.
00--教育10.
223.
829.
4810.
050.
576.
0%基础设施47.
2428.
8967.
9373.
825.
898.
7%美国强磁中心(NHMFL)25.
005.
0031.
5032.
501.
003.
2%康奈尔高能同步加速器/康奈尔电子储存环4.
1013.
709.
0013.
454.
4549.
4%国家纳米技术基础设施网络(NNIN)2.
98-2.
652.
980.
3312.
5%其他设施5.
604.
997.
027.
650.
639.
0%总计282.
52108.
17302.
67319.
3716.
705.
5冯瑞华摘译自http://www.
nsf.
gov/about/budget/fy2011/pdf/09-MPS_fy2011.
pdf检索日期:2010年2月23日14产业动态TritonSystems与NDSU合作研发涂层美国TritonSystems公司近日宣布,计划在北达科他州立大学(NorthDakotaStateUniversity,NDSU)建立一家实验基地,运用Triton的ASSETTM(AdvancedSolutionsinSurfaceEngineeringTechnology)工艺,开展包括蚊帐、帐篷面料、服装等在内的军用品先进抗菌涂层的应用研究.
TritonSystems成立于1992年,是一家位于马萨诸塞州从事材料生产的公司.
NDSU早在1905年就开设了涂层课程,其涂层研究和技术专利许可较为突出,该校的涂层与聚合物材料系以及纳米科学工程中心专门开展此方面的研究.

万勇摘译自http://www.
ndsu.
edu/research/news_releases.
php#检索日期:2010年2月22日研究进展利用硅线阵列制备高吸收率柔性太阳电池美国加州理工学院(Caltech)应用物理与材料科学教授HarryAtwater领导的一支研究小组利用嵌入聚合物衬底的细长硅线阵列制成了一种新型柔性太阳电池,其太阳光吸收效率以及将光子转换为电子的效率都得以提升,首次超越了传统吸光材料的光捕捉极限(light-trappinglimit),而其所用昂贵半导体材料仅为传统太阳电池的一小部分.
对于太阳电池的光吸收来说,最重要的是看其能否导致载流子的生成.
高吸收率加上好的转化效率才能成就高质量的太阳电池.
从技术角度而言,HarryAtwater小组制备的硅线阵列能够将其吸收的光子中的90-100%转换成电子.
硅线拥有近乎完美的内部量子效率,每条硅线都可看成是一个独立的高效率、高品质的太阳电池,当组成阵列时,其效率会更高,因为它们相互作用,可以增加电池的吸光能力.
相关研究成果发表在《自然·材料》上(文章标题:EnhancedabsorptionandcarriercollectioninSiwirearraysforphotovoltaicapplications).
用于优化聚合物内嵌硅线阵列光吸收效率的光捕元素示意图马廷灿编译自http://media.
caltech.
edu/press_releases/13325检索日期:2010年2月24日15物理学家利用超快激光打开新技术的大门近半个世纪以来,科学家们一直在试图解决如何制作一种低本高效且尺寸适度的X射线激光,用于提供超高分辨率成像以及其它用途.
当前的大多数X射线激光器都需要很大的能量,以至于它们都依赖于足球场大小或更大尺寸的聚变激光装置.
科罗拉多大学博尔德分校的物理学教授MargaretMurnane和HenryKapteyn的一项研究为如何制作桌面X射线激光铺平了道路.
利用桌面大小的系统,通过使用一个强飞秒激光结合数百或数千个可见光子,生成了类似相干激光的X光射线.
这种激光可用于超高分辨率成像,同时也为科学家们提供了洞察单个细胞,加深对纳米世界的了解的一条新途径,有可能导致包括医学、生物学和纳米技术在内的很多领域的新突破.
马廷灿编译自http://www.
colorado.
edu/news/r/fe55d963bb3fb9c52b88c4e05ed05d8e.
html检索日期:2010年2月25日一步法制备掺杂石墨烯借助于旋涂玻璃将石墨烯置于电子束辐射中,美国佐治亚理工学院的研究人员RaghunathMurali利用简单的一步法获得n型和p型掺杂的石墨烯.
延长辐射时间,得到p型掺杂的石墨烯;反之则为n型掺杂的石墨烯.
在该方法中,被引入的氢原子和氧原子并非取代碳原子,而是占据晶格结构的顶部位置.
相关研究工作发表在《应用物理快报》上(Appl.
Phys.
Lett.
,2010,96,063104;doi:10.
1063/1.
3308482).
万勇摘译自http://www.
gatech.
edu/newsroom/release.
htmlnid=52890检索日期:2010年2月24日一种新型"金属泡沫"材料北卡莱罗纳州立大学的研究者日前开发了一种新型"金属泡沫"材料,也许将替代现有生物医学植入材料而大放异彩.
这种"金属泡沫"材料由铁或者铁铝合金构成,弹性模量与骨骼相当,同传统硬性植入材料(如钛)相比,可有效降低骨骼的排异反应;重量轻,材料内存在无数空洞(见左图);粗糙的表面可与新生的骨骼有效结合,极大提高植入材料的机械稳定性和强度.
相关研究工作发表在Mater.
Sci.
Eng.
A上(文章标题:Evaluationofmodulusofelasticityofcompositemetalfoamsbyexperimentalandnumericaltechniques).
金属泡沫材料表面截图黄健摘译自http://news.
ncsu.
edu/releases/wmsrabieielasticity/检索日期:2010年2月21日16新型金制纳米系统将光转化为电流美国宾夕法尼亚大学纳米/生物界面中心(Nano/BioInterfaceCenter)的研究者开发了一种新型金制纳米系统,可将光转化为电流.
该系统由金纳米颗粒阵列组成,在电磁波的作用下,生成表面电浆子,形成电流,与光伏系统的作用类似.
相关研究工作发表在ACSNano上(ACSNano,2010,4(2):1019-1025).
黄健摘译自http://www.
upenn.
edu/pennnews/article.
phpid=1827检索日期:2010年2月22日机械性能出众的新型纳米结构材料样品扫描电镜照片加州理工学院的研究人员研发出使易碎物质变得柔软有延展性,却更坚固及轻巧的方法.
这一工作将推动创新型超强耐损材料的开发.
这些材料可用于制作轻型航空航天器的结构件,可以在极端环境条件下使役更长时间;可用于制作海军船只的机构件,更耐腐蚀、耐磨损.
相关研究工作发表在《自然·材料》上(NatureMater.
,2010,9:215-219).
马廷灿摘译自http://media.
caltech.
edu/press_releases/13321检索日期:2010年2月26日首个二维"重费米子"材料问世日本京都大学和名古屋大学的物理学家松田雄二(YujiMatsuda)及其同事制造出首个二维"重费米子"材料,为重费米子的量子相变提供了最好的证据.
松田研究小组利用分子束外延(MBE)方法在原子层衬底上沉积出若干不同分子厚度的CeIn3和LaIn3轮换层,即二维"重费米子"结构.
该研究结果可以帮助物理学家了解更多的层状材料的超导性.
相关研究工作发表在《科学》上(Science,2010,327,5968:980-983).
冯瑞华摘译自http://nanotechweb.
org/cws/article/tech/41763检索日期:2010年02月25日英研究发现新发光材料金属有机框架物(metal-organicframeworks,MOFs)一直被用作气体存储材料如氢气或CO2,以及新型催化材料.
最近,英国剑桥大学的研究人员发现一种MOFs能够在照明设备中使用.
研究发现,MOFs可以用于新型的白光光源.
要以LED发出白光替代传统的白炽17灯和荧光灯,其关键是开发新的磷光体,这种材料在电子或紫外光通过LED后能被激活并发出白光.
现存的无机磷光体和有机磷光体各有其优缺点.
无机磷光体更稳定,能在高温下运行,但是以正确波长的紫外线激发会导致问题.
而纯有机磷光体明亮且效率更高,但需要处理使其包装困难.
研究小组将有机和无机磷光体混合形成MOF,并将MOFs制成发光有机配体9-芴酮-2,7-二羧酸钙或锶.
在钙芴酮结构中,光转化效率比芴酮配体纯有机样本大幅提高.
发光颜色可以通过选择不同的金属阳离子而改变,从而使系统可调.
研究小组还针对MOFs的其它应用进行了研究,如气体存储材料、催化材料、多孔材料以及沸石相似物等.
潘懿摘译自http://www.
rsc.
org/chemistryworld/News/2010/February/23021001.
asp检索日期:2010年2月25日会讯国际材联2010电子材料国际研讨会由国际材料研究联合会(IUMRS)主办、韩国材料研究学会(MRS-K)承办的2010电子材料国际研讨会(IUMRS-ICEM2010)将于2010年8月22-27日在位于韩国高阳市的韩国国际会展中心(KINTEX)举行.
IUMRS-ICEM2010将举行22场专题讨论会,涉及电子材料的广泛议题,包括:半导体加工和设备、能源材料、薄膜加工和应用、纳米材料和纳米电子学以及材料和网络教育等.
讨论会将为报告和讨论电子材料领域的科学成果,以及以加强世界各地研究团体之间今后可能的合作提供机会.
马廷灿摘译自http://iumrs-icem2010.
org/检索日期:2010年2月25日纳米光学、等离子体光子学和先进材料研讨会美国国家标准与技术研究院(NIST)将于2010年4月19-22日在马里兰州盖瑟斯堡举办光学、等离子体光子学和先进材料研讨会(Nano-Optics,Plasmonics,andAdvancedMaterialsWorkshop),与会成员来自政府、学术界和产业界等.
会议目的是探索表面上毫不相关的领域之间的关联,并研究这种关联可能对基础认知带来的变化,以及等离子体的光学性能在半导体、有机和生物活性材料等领域的应用等.