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化学与环境科学学院教师肖金冲参加新加坡国际化学会

发布时间: 2017-01-05 08:39:37   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

肖金冲,现为河北大学化学与环境科学学院有机化学专业教师,应新加坡国
际化学会(SICC-9)组委会主席陈伟教授邀请,于 2016.12.10-2016.12.14 参加
上述会议。在分会场做邀请报告 ‘含有扭曲并苯基元的共轭分子的构建及应用
研究’,并参加了相关学术讨论。
通过此次参会,收获如下:
(1) 了解到功能材料领域最新科研动态,使自己科研更有针对性,做到有的放
矢,突破一点,带动全局。
功能材料种类繁多,用途广泛,正在形成一个规模宏大的高技术产业群,有
着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视功能材料的
研发与应用,它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点,也是世界各国高
技术发展中战略竞争的热点。在全球欧诺个一段新材料研究领域中,功能材料约
占 85 % 。我国高技术(863)计划、国家重大基础研究[973]计划、国家自然科学
基金项目中均安排了许多功能材料技术项目(约占新材料领域 70%比例),并取
得了大量研究成果。当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破,诸如超导
材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、
生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中,发展功能
材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。
超导材料 :以 NbTi、Nb3Sn 为代表的实用超导材料已实现了商品化,在核
磁共振人体成像(NMRI)、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用;
SQUID 作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用,
其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是,由于常规低温超导体的临
界温度太低,必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用,因而严重地限制了低温
超导应用的发展。高温氧化物超导体的出现,突破了温度壁垒,把超导应用温度
从液氦( 4.2K)提高到液氮(77K)温区。同液氦相比,液氮是一种非常经济的
冷媒,并且具有较高的热容量,给工程应用带来了极大的方便。另外,高温超导
体都具有相当高的上临界场[H c2 (4K)>50T],能够用来产生 20T 以上的强磁场,
这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性 Tc、Hc2
所带来的在经济和技术上的巨大潜在能力,吸引了大量的科学工作者采用最先进
的技术装备,对高 Tc 超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微
组织进行了广泛和深入的研究。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系,在研
究过程中遇到了涉及多种领域的重要问题,这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、
工艺技术及微结构分析等。一些材料科学研究领域最新的技术和手段,如非晶技
术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高
温超导体,其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研
究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。
医用材料:作为高技术重要组成部分的生物医用材料已进入一个快速发展的
新阶段,其市场销售额正以每年 16%的速度递增,预计 20 年内,生物医用材料
所占的份额将赶上药物市场,成为一个支柱产业。生物活性陶瓷已成为医用生物
陶瓷的主要方向;生物降解高分子材料是医用高分子材料的重要方向;医用复合
生物材料的研究重点是强韧化生物复合材料和功能性生物复合材料,带有治疗功
能的 HA 生物复合材料的研究也十分活跃。
能源材料:太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点,IBM 公司研制的
多层复合太阳能电池,转换率高达 40%。美国能源部在全部氢能研究经费中,大
约有 50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃,关键是电池材料,
如固体电解质薄膜和电池阴极材料,还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交
换膜等,都是研究的热点。
智能材料:智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的
第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发
展,使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失,实现结构功能化、
功能多样化。科学家预言,智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的
重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破,如英国宇航公司在导
线传感器,用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况;英国开发出一种快速反应形
状记忆合金,寿命期具有百万次循环,且输出功率高,以它作制动器时、反应时
间,仅为 10 分钟;在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和
磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。
能源材料:①固体氧化物燃料电池:固体氧化物燃料电池是一种新型绿色能
源装置,比质子交换膜燃料电池有更高的转换效率和节能效果,可减少二氧化碳
排放 50%,不产生 NOx,已成为发达国家重点研究开发的新能源技术。但研究的
固体氧化物燃料电池的工作温度达 800~900℃,其关键部件的材料制备总是成
为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈。应突破的关键技术主要有:a)高性能
电极材料及其制备技术; b)新型电解质材料及电极支撑电解质隔膜的制备技术;
c)电池结构优化设计及其制备技术;d)电池的结构、性能与表征的研究。②光
电转换效率大于 18%的硅基太阳能电池商品化;研制出光电转换效率大于 18%
的低成本、大面积、可商业化的硅基太阳能电池及其组件。③太阳能的综合利用
(光电、热电、热交换)及其与风力发电的耦合技术;建立总体利用效率达 15%的
追尾聚集光式太阳能光电、热电、热交换系统并实用化,建立太阳能综合利用与
风力发电耦合的实用型分布式地面电站,并可并网供电。
特种功能材料:①无机分离催化膜:突破无机分离催化膜(透氧膜、分子筛
膜、透氢膜)的关键制备技术,建立无机分离催化膜用于天然气催化转化制备合
成气和液体燃料、天然气直接转化制备乙烯、生物质原料制备乙醇、天然气制氢
等方面的示范性生产装置。②大尺寸光学金刚石膜;③有机磁性材料:突破本征
有机磁性材料的关键技术。④敏感材料与传感器。
我国非常重视功能材料的发展,在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自
然科学基金等计划中,功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计划
中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。这些科技行动的实施,使我国在功
能材料领域取得了丰硕的成果。在“863”计划支持下,开辟了超导材料、平板
显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料,金刚石薄膜,高
性能固体推进剂材料,红外隐身材料,材料设计与性能预测等功能材料新领域,
取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果,在国际上占有了一席之地。镍
氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平,
推动了镍氢电池的产业化;功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展,以片式电
子组件为目标,我国在高性能瓷料的研究上取得了突破,并在低烧瓷料和贱金属
电极上形成了自己的特色并实现了产业化,使片式电容材料及其组件进入了世界
先进行列; 高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展,在某些成分配
方和相关技术上取得了自主知识产权; 功能材料还在“两弹一星”、“四大装
备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。世界各国功能材料的研究极为
活跃,充满了机遇和挑战,新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产
权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断,并试图占领中国广阔的市场,这种
态势已引起我国的高度重视。我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、
催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是,我们应该看到,我国功能材料的
创新性研究不够,申报的专利数,尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位
远不相称。我国功能材料在系统集成方面也存在不足,有待改进和发展。
根据预测, 2001 年新材料技术产业在世界市场的销售额将超过 4000 亿美
元,,其中功能材料约占 75~80%。某些特种功能材料就其单项而言,其市场也
是巨大的。1995 年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额已达 210 亿美
元,预期到 2010 年将达到 800 亿美元;2000 年超导材料销售额已达 80 亿美元,
预测 2010 年的年销售额预计将达到 600 亿美元,其中高温超导电力设备的全球
销售额可达 50-60 亿美元,到 2020 年,全球与超导相关的产业的产值(按 1995
年的价格估算)可能达到 1500 亿到 2000 亿美元,其中高温超导占 60%;2010
年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量将达 14.6 万吨,产值达 80 亿美元,带动相
关产业产值 700 亿美元;生物医用材料是一个正在迅速发展的高技术领域,全球
生物医用材料及制品的产值超过 700 亿美元,美国约为 400 亿美元,与半导体产
业相当,是美国经济中最活跃、出口量最大的 6 个产业之一,一直保持每年 20%
以上的速率持续增长,预计到本世纪前十年左右,生物医用材料产业将达到药物
市场的份额;随着可持续发展政策被各国政府的广泛采纳,生态环境材料的市场
需求也将迅速增加,估计 2010 年的社会需求将高于 500 亿美元。可见,在全球
经济中,特种功能材料无论是需求的规模,还是需求的增长速度,都是相当惊人
的。中国作为一个 13 亿人口的大国,正在实施宏伟的第三步发展战略,这一根
本国情加之特种功能材料在经济社会发展中的重要作用和地位,决定了我国对功
能材料的需求将是巨大的。
功能材料不仅是发展我国信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国
防建设的重要基础材料,而且是改造与提升我国基础工业和传统产业的基础 ,
直接关系到我国资源、环境及社会的可持续发展。
河北大学是一所省部共建大学,入选‘’“中西部高校综合实力提升工程”。
化学与环境科学学院现有 1 个化学一级学科博士后科研流动站,1 个化学一 级
学科博士学位授权点(分析化学、无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学
与物理 5 个二级学科博士学位授权点)。9 个学术硕士学位点,其中 1 个化学一
级 学科硕士点(分析化学、无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学与物
理);1 个环境科学与工程一级学科硕士点;应用化学、材料物理与化学、环境
科学 3 个二级学科硕士点。3 个专业学位授权硕士点(化学工程、材料工程、制
药工程)。拥有 1 个“药物化学与分子诊断”教育部重点实验室;3 个省级重点
实验 室:分析科学技术实验室、化学生物学实验室、高分子材料及加工技术工
程实验室。1 个河北省强势特色学科:化学;3 个省级重点学科:分析化学、高
分子化学与 物理、应用化学。1 个校级研究中心(纳米材料研究中心)以及 4
个研究所。据汤森路透最新数据显示,自 2012 年以来,我院化学学科进入 ESI
全球前 1%行列。2013 年,我院化学学科成为河北省高校国家重点学科培育项目。
目前,我就职于化学学院有机化学教研室,主要从事有机半导体分子的设计开发
以及器件方面的工作,通过此次参会,了解到世界科研发展的重点突破方向,科
研更有针对性,集中一点,带动全局。
(2) 加强与兄弟院校的有效合作,认识朋友,相互了解,取长补短,促进合作。
会议举办方为新加坡过国立大学和南洋理工大学,举办地在国立大学。新加
坡国立大学(NUS)成立于 1905 年,是新加坡历史最悠久且最赋声望的大学,也是
亚洲首屈一指的高等学府。国大的前身可以追溯到 1905 年设立的英皇爱德华七
世医学院和1927年设立的莱佛士学院。这两所学院于1949年合并为马来亚大学,
并在 1962 年改名为新加坡大学。1980 年 8 月,新加坡大学和 1956 年成立的南
洋大学正式合并成立新加坡国立大学。大学拥有 11 个提供本科和研究生学位课
程的学院、1700 名博士、博士后专家与学者和 500 名研究人员。这些教职人员
均毕业于世界著名的高等学府(主要是欧美名校),保障了教学内容的国际化和
教学品质的卓越性。强大的教师队伍使大学在国际上得到了普遍的认同和赞誉。
近年来,它在国际高等学府的排名中不断飙升,已成为亚太地区倍受瞩目的顶尖
大学。
新加坡国立大学(NUS)是名列全球前 30 名的,亚太地区一所著名的高等学府。这
里聚集了本地和来自世界各地的精英。国大正致力于发展成为蜚声海内外的综合
性教学和研究机构。国大的教学和研究以具创业精神和环球视野为特征,为迈向
环球知识型经济体注入活力。新国大还向海外进军发展,分别与斯坦福大学、宾
夕法尼亚大学、复旦大学合作,设立了三所海外分校。此外,新国大和超过 10
所中国著名重点大学建立了合作项目,其中包括北京大学、清华大学、上海交通
大学、浙江大学、南京大学等。
除了高水准的教学,新加坡国立大学还取得了在研究领域的领先地位。作为
本土和外来学者的研究中心,新加坡国立大学为各个领域的专才提供了最先进、
方便的研究设施和条件。11 个国家级的研究中心和 11 个大学级的研究中心遍布
校园,创造了浓厚的研究气氛。这些研究中心与制造业、IT 以及生物科学等产
业紧密合作,真正做到了“学以致用”,并启发了学生的创业精神。新加坡国立
大学目前已向海外发展,设立了三个海外分校:一个是与斯坦福大学合作在硅谷
设立的分校,一个是与宾夕法尼亚大学合作设在生物谷的分校以及一个与复旦大
学合作的分校。在亚洲《Asiaweek》2002 年亚太地区大学学府的排名榜上,新
加坡国立大学整体排名第五,学术排名第三。
通过此次参会,看到了我们和世界顶尖大学之间的差距,也瞄准了方向,更
有动力。同时,通过报告交流,加强了和新加坡国立大学老师的交流,认识了更
多的朋友,为以后的进一步开展合作打下了良好基础。
(3) 此次会议作为学校唯一代表,展示了河北大学在学术界的影响力,并看到
了差距,更应该积极学习,更大提高。
我作为河北大学唯一代表,参加了这次大会,通过报告向各院校讲述了我们
的科研进展,得到了大家的一致认可和好评。同时,也参观了国立大学和南洋理
工大学,切实看到了巨大的差距,因此,更应该努力学习,促进自己提高自身业
务水平,为河北大学的进步发展贡献一份力量。
后续工作
根据参会和参观情况,结合学校和自身状况,尽快和一些科研院所及相关
科学家展开合作和交流。
(1)计划在 2017 年邀请兄弟院校的著名科学家参观访问我校,加强对我校
的全面认识和了解。
(2)通过认识朋友,开展科研合作,特别是在有机半导体器件应用方面的
工作。
(3)加强学生的交流。将学生作为联合培养生送到新加坡国力大学和南洋
理工大学,开展合作研究。