黑科技？低维材料将迎来爆发期

用温差进行发电，受损肌体通过组织再生被修复……这些与人们生活息息相关技术的实现，都离不开一种特殊的材料——低维度人工微结构材料（简称：低维材料）。低维材料的制备、微结构及其性能的研究一直是材料领域、凝聚态物理和材料化学等领域的前沿课题和研究热点。

7月17-18日，由广东院士联谊会和南方科技大学在深圳共同主办的中国科学院学部学科发展战略项目研讨会在深圳举行，中国科学院院士叶恒强、都有为、邹志刚等23名新材料领域院士专家通过专题报告和讨论形式，分享交流最新研究成果，并建言新材料前沿技术和产业发展。

用温差进行发电或将实现

提到新能源，许多人第一时间想到了太阳能。太阳能作为一种新型能源，具有清洁、储蓄量大的特点，而转换效率较低是制约其走向实用化的关键因素。

中国科学院院士、南京大学邹志刚教授指出，光催化材料领域正孕育着重大突破，光催化技术正处于迈向大规模应用的关键阶段。高效光催化材料的研发有利于大幅提高太阳能转换效率。南京大学环境材料与再生能源研究中心李朝升教授则提出，光电催化分解水将太阳能转换为氢能，具有巨大的应用潜力，因而受到广泛关注。

用温差进行发电，实现电制冷和电加热。这是中国科学院大连化学物理研究所姜鹏研究员在会议中提到的热电材料在新能源中利用前景。其中，二维热电材料相比于普通的热电材料具有更高的能量转换效率，能满足当今世界大功率功能器材发展的需求。

骨植入材料细菌感染或可杜绝

低维材料的研究不仅在能源方面贡献颇丰，在医疗方面也起着重要的作用。

由于创伤、疾病、遗传、衰老等原因，组织、器官会缺损，导致功能障碍，生物学领域的科学家研制出了具有诱导组织再生能力的智能生物材料，能主动对机体的修复和再生过程产生影响。

华东理工大学教育部医用生物材料工程研究中心刘昌胜教授指出，高活性和功能化表界面是决定组织修复质量的关键。

中国科学院上海硅酸盐研究所研究员刘宣勇对钛合金进行了研究。钛及其合金具有低模量、良好生物相容性和抗腐蚀性等优点，是人工关节、种植牙和矫形器械等骨植入器械首选材料。然而，钛合金骨植入材料本身不具备抗菌性能，植入人体后容易发生细菌感染。因此，刘宣勇提出采用等离子体浸没离子注入技术将纳米银“镶嵌”于钛表面的做法，能起到显著抑制细菌的作用。

除了钛，其他金属元素也能在人体内发挥不同的生物功能。如果人体中缺失哪种金属元素，可能就会引发某种疾病。中国科学院金属研究所主任杨柯教授针对医用金属材料在人体环境中都会发生不同程度腐蚀的特性，提出可以利用这些特性，在现有医用金属材料中添加某种具有生物医学功能的特定金属元素，让这种特定金属元素像胶囊一样被包裹起来，进入人体后，外壳腐蚀，这些具有生物医学功能的金属释放并发挥其功能。

献计深圳新材料产业跨越式发展

由于低维材料可人为地控制其构型，创造超性能、多功能与智能化的重要新材料，低维度人工微结构迅速成为国际科学研究的热点，各国不惜投巨资加快其在能源环境、卫生健康、智能生活等领域的研发和应用。

今年年初，深圳市出台的战略性新兴产业发展“十三五”规划中，新材料被列为深圳五大重点发展方向。并明确指出，到2020年，深圳要努力构建具有国际竞争力的新材料产业集群，产业规模达到2300亿元。具体而言，将提升电子信息材料竞争能力，推动绿色低碳材料的创新发展，促进生物材料的应用示范，提升新材料基础支撑能力。

“这些都必须解决人工低维结构材料的表面、界面性质及其应用等重大科学问题与关键技术。”中国科学院院士、“低维度人工微结构及其界面和表面科学”战略研究项目负责人香港中文大学（深圳）研究生院院长、会议主席唐叔贤院士表示。

中国科学院院士叶恒强认为，新材料研发属于产业链的上游，科研投入大、周期长，需要以市场为导向，强调产学研合作。政府需要注重前期投入，可设立产业发展专项资金，用于低维材料核心技术攻关及产业链关键环节培养。同时也要平衡好前期基础研究与应用研究的关系，最终促进科研成果转化落地。

编辑 李宇婷