把金刚石用作容器丨科创要闻

【1】金刚石封存物质高压态

8月17日，《自然》（Nature）杂志刊登北京高压科学研究中心曾桥石团队论文《高压下保存挥发物的金刚石纳米胶囊》（Preservation of high-pressure volatiles in nanostructured diamond capsules）。研究团队合成了一种由金刚石构成的纳米胶囊，能够封存物质的高压状态。

研究团队将玻璃碳（一种多孔碳的无定形形式）与氩气一起压缩至50吉帕斯卡（约五十万倍大气压），驱使氩气扩散进入玻璃碳的纳米孔洞，然后通过激光将玻璃碳加热至3320华氏度，使其转化为金刚石，再回到常压条件下，检测确认氩气的高压态很好地封存在由金刚石基体包围的纳米孔洞中。研究团队把这种由金刚石包含大量高压物质纳米颗粒的复合材料命名为“金刚石纳米高压舱”。

• 点评：上述研究一改过去利用高压机械装置来维持材料压力的思路，直接把材料的高压态封存在以金刚石为基础的复合材料中，常压探测手段就可以对其进行直接观察和研究，为新型材料的开发提供更多便利，有利于科学研究新突破，还将扫除高压材料应用的障碍。

【2】仿生人造皮肤实现模拟排汗功能

8月17日，《先进材料》杂志（Advanced Materials）刊发美国斯坦福大学崔屹研究团队论文《人工排汗皮肤（i-TRANS）的一体化三维亲/疏水设计》（Integrated Three-dimensional Hydrophilicity/hydrophobicity Design for Artificial Sweating Skin (i-TRANS) Mimicking Human Body Perspiration）。

研究团队在普通纤维纤芯材料的基础上，采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）进行梯度选择性表面改性，在横向和纵向上形成亲疏水性对比。在底层亲水尼龙6纳米纤维的额外帮助下，构建的人工排汗皮肤（i-TRANS）能够定向输送“汗液”，而不会捕获多余的水分，并在顶部表面实现均匀的汗滴“分泌”，模拟了人类皮肤排汗的情况。

• 点评：上述研究在材料设计策略层面，为人造皮肤模拟排汗功能提供了一种新思路，未来在机器人、医药、纺织等领域都有着不错的应用场景。

【3】柔性热电材料有望实现可穿戴设备自供电

8月18日，《科学》杂志（Science）刊发中国科学院上海硅酸盐研究所陈立东团队论文《基于延性半导体的柔性热电材料》（Flexible thermoelectrics based on ductile semiconductors）。研究团队报告了一系列基于AgCu(Se,S,Te)伪三元固溶体中成分-性能相图的高性能p型延展性热电材料，与其他柔性热电材料相比，其热电优值很高，室温和高温热电优值分别达到0.44和0.80，并基于此研制出厚度仅为0.3mm的超薄π型柔性热电器件，其最大归一化功率密度达到30 μWcm-2K-2，比有机热电器件高约4个数量级。他们在研究中开发的超薄高效柔性装置，可应用于物联网、石英手表或运动探测器中，用作监测人体健康或环境的免充电电池。

• 点评：可持续、柔性电源是当前可穿戴设备面临的一大问题。上述团队研制出具有高效超薄柔性热电器件，能将人体或环境热量快速有效地转换成电能，有望为可穿戴设备提供一种稳定高效的自供电技术。

【4】中国首套大丝束碳纤维生产线完成安装

8月16日，中国石化旗下上海石化（600688.SH）宣布其首套大丝束碳纤维生产线实现中期交工，项目设备安装全部完成，一阶段工程实现全部设备国产化。项目建成投产后，上海石化将成为中国第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维生产技术的企业。

业内常把每束碳纤维根数大于4.8万根的碳纤维称为“大丝束”，相比小丝束，在相同生产条件下可大幅提高碳纤维单线产能和质量性能、降低生产成本。上海石化本次投产的大丝束，是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7至9倍，具有耐腐蚀的特性，可应用于飞机部件、轨道交通原材料、车身制造等领域。

• 点评：上海石化这套国产大丝束碳纤维生产线建成投产后，将有望打破日美技术垄断，改变中国大丝束碳纤维全部依赖进口，长期供应不足的局面。

【5】世界首批全生物基可降解鞋发布

8月16日，由北京化工大学和彤程新材（603650.SH）合作研发的世界首批全生物基可降解鞋正式发布。

该款可降解鞋的鞋底采用北京化工大学自主开发的生物基可降解聚酯橡胶材料，鞋面和鞋垫则采用大麻纤维、竹纤维材料、玉米秆乳胶材料等，可实现在日常环境中保持稳定，在堆肥条件下快速降解，110天内降解率达到70%以上。

• 点评：这款鞋的重大突破在于生物基可降解聚酯橡胶材料，解决了传统橡胶鞋底性能需求和全降解难两全的问题，这种材料也可根据使用场景，应用于可降解轮胎、可降解口香糖、耐油密封圈、聚乳酸增韧剂等领域。

【6】荣盛石化公告千亿投资

8月17日，荣盛石化(002493.SZ)连发三则公告，将开展预计总金额为1178亿元的项目投资计划，其中，新增140万吨/年乙烯及下游化工装置（二期工程产品结构优化）项目预计总投资345亿元；高端新材料项目预计总投资641亿元；高性能树脂项目预计总投资金额为192亿元。

荣盛石化是国内民营石化龙头企业之一，主营业务包括各类化工品、油品、聚酯产品的研发、生产和销售，2022年上半年实现营业收入1476.3亿元，同比增长74.9%，净利润96.7亿元，同比下降18.3%。

• 点评：荣盛石化大手笔投资高端化工材料和化学品，是企业往产业链上下游拓展的必然，看中的是近年来新材料、新能源产业的前景，寻找新利润点，同时也折射出行业“减油增化”趋势。

南方周末研究员 袁楚毅