元素百科为您介绍《独立报》石墨烯新结构形似海绵比铁硬。据英国《独立报》8日报道，美国麻省理工学院(MIT)的科学家通过按压并熔化石墨烯薄片，制造出迄今最轻质坚固的材料之一——一种多孔的三维石墨烯结构，其形状类似海绵，密度仅为铁的5%，但坚固程度为铁的10倍多。 石墨烯材料坚硬石墨烯在二维形式时被认为是最坚固的材料，但研究人员一直很难将其二维形式下的坚固强度，转化到有用的三维材料内。在最新研究中，研究团队通过施加热和压力，将石墨烯小薄片按压在一起，制造出一种复杂稳定类似珊瑚和硅藻类生物的结构。新结构名为“螺旋二十四面体”，其表面积相对体积来说很大，但非常坚固。研究团队负责人、MIT土木和环境工程系主任马库斯·比勒解释说：“石墨烯这种二维材料仅一个原子厚，拥有独特的坚固程度和电学属性，但由于太纤薄，很难制成三维材料。不过，我们的最新研究做到了这一点。”比勒指出：“石墨烯在热和压力作用下自然形成的这一几何形状非常复杂，用传统方法不可能制造出来。”在实验中，研究人员用3D打印机制造出扩大数千倍的结构，并对其进行测试，得到了上述结果。石墨烯新结构优异性应用这项近日发表在《科学进步》杂志上的新研究表明，新结构的优异性能更大程度源于这一独特的构造而非材料本身。这意味着，科学家可以将其他材料制成同样的几何形状，来获得同样强度的轻质材料。研究人员认为，同样的几何形状甚至能应用于更大块头的结构材料。比如，制造桥梁的水泥可制成同样的多孔几何形状，在降低重量的同时获得同样的坚固程度。此外，由于这一形状内充满了细小的孔隙，因此，有望用于过滤水或化学物质。

元素百科为您介绍科学家合成全球首个全氮阴离子盐。全球首个全氮阴离子盐在中国合成，这意味着我国占领了新一代超高能含能材料研究的国际制高点。这项研究由南京理工大学教授胡炳成所率的团队完成，相关论文日前发表在国际著名期刊《科学》上，这也是我国在该杂志上发表的含能材料领域首篇论文。 全氮阴离子盐研究自1772年科学家从大气中分离出“氮”以后，直到1890年，才发现第一种全氮离子N3-，此后相关研究再无任何重大突破。虽然科学家对从N3到N13的各种全氮衍生物进行了大量的理论预测，却始终没能真正合成相关化合物。1999年，美国空军研究实验室首次合成呈线状N5+阳离子，当时的研究目的是制造取代有毒的肼类火箭燃料的新型火箭燃料。胡炳成团队这次成功合成出全氮阴离子盐，是该领域的突破性成果。理论上，全氮类物质的能量水平可达104~105焦耳/克级别，这相当于TNT炸药的10到100倍。“全氮类物质因具有高密度、高生成焓、超高能量及爆轰产物清洁无污染等优点而成为新一代超高能含能材料的典型代表，受到世界各国的重视。”胡炳成告诉记者，全氮阴离子盐的成功合成，标志着我国核心军事能力和军事技术已经达到国际制高点。“我们采用间氯过氧苯甲酸和甘氨酸亚铁分别作为切断试剂和助剂，通过氧化断裂的方式首次制备成功室温下稳定的全氮阴离子盐。热分析结果显示这种盐分解温度高达116.8摄氏度，具有非常好的热稳定性。”全氮阴离子盐合成意义全氮阴离子盐的成功合成，不仅为全氮阴离子高能化合物的制备奠定了坚实基础，更有助于我国核心军事能力的提升。“新型超高能含能材料是国家核心军事能力和军事技术制高点的重要标志，全氮阴离子的合成对全氮含能材料的发展具有重要科学意义。”胡炳成说。

元素百科为您介绍廉价无烟煤变身平价电池材料。近期，中国科学院物理研究所在钠离子电池碳基负极材料研究上取得了突破。科学家采用成本低廉的无烟煤作为前驱体，通过简单的粉碎和一步碳化得到了一种具有优异储钠性能的碳负极材料。 钠离子电池负极材料的优点与锂相比，钠储量丰富、分布广泛、成本低廉，并且与锂具有相似的理化性质，因而钠离子电池的研究再一次受到科研界和工业界的广泛关注。而与锂离子电池相比，钠离子电池的能量密度通常较低，虽不太适合应用在对能量密度有较高需求的便携式电子设备和电动汽车领域，但适合应用于对能量密度要求不太高、对成本敏感的低速电动车和通讯基站、家庭储能、电网储能等领域。高性能电极材料的开发对实现钠离子电池的商业化应用至关重要，特别是高性能、低成本的负极材料仍是制约钠离子电池实用化的瓶颈。在众多报道的钠离子电池负极材料中，高度有序的石墨类软碳负极材料储钠容量较低（通常低于100mAh/g），而高度无序的硬碳材料由于具有高的比容量和长循环寿命等优良的综合性能而被认为是最有应用前景的一种负极材料。中国科学院物理研究所博士生李云明、研究员胡勇胜等利用水热方法得到了一种硬碳微球，接着又利用棉花作为前驱体通过一步碳化法得到了一种硬碳微管。接着他们提出在软碳前驱体沥青中加入第二相例如硬碳前驱体，利用二者之间的相互作用得到了一种无序度较高的非晶碳材料，并且这种复合前驱体具有较高的产碳率（60%左右）。作为钠离子电池的负极材料，其展现了高达250mAh/g的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。无烟煤裂解得到软碳材料他们近期通过裂解无烟煤得到的是一种软碳材料，但不同于来自于沥青的软碳材料。其在1600℃以下仍具有较高的无序度，产碳率高达90%，储钠容量达到220mAh/g，循环稳定性优异。最重要的是在所有的碳基负极材料中具有最高的性价比。其应用前景也在软包电池中得以验证，以其作为负极和Cu基层状氧化物作为正极制作的软包电池的能量密度达100Wh/kg，在1C充放电倍率下容量保持率为80%，循环稳定，并通过了一系列适于锂离子电池的安全试验。低成本钠离子电池的开发成功将有望率先应用于低速电动车，实现低速电动车的无铅化，随着技术的进一步成熟，将推广到通讯基站、家庭储能、电网储能等领域。