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 2月27日，科技部在京召開新聞發(fā)布會，發(fā)布2017年度中國科學十大進展。“中國科學十大進展”遴選活動旨在深入落實實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，充分發(fā)揮科技創(chuàng)新在全面創(chuàng)新中的引領(lǐng)作用，宣傳科學、崇尚創(chuàng)新和追求卓越的科學創(chuàng)新精神，至今已經(jīng)成功舉辦13屆。

經(jīng)專家遴選、投票，根據(jù)得票高低，10個項目脫穎而出，分別為：①實現(xiàn)星地千公里級量子糾纏和密鑰分發(fā)及隱形傳態(tài)；②將病毒直接轉(zhuǎn)化為活疫苗及治療性藥物；③首次探測到雙粲重子；④實驗發(fā)現(xiàn)三重簡并費米子；⑤實現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲；⑥研發(fā)出基于共格納米析出強化的新一代超高強鋼；⑦利用量子相變確定性制備出多粒子糾纏態(tài)；⑧中國發(fā)現(xiàn)新型古人類化石；⑨酵母長染色體的精準定制合成；⑩研制出可實現(xiàn)自由狀態(tài)腦成像的微型顯微成像系統(tǒng)。下面是對材料相關(guān)內(nèi)容的介紹：

實現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲

氫能被譽為下一代清潔能源，但氫氣的存儲和運輸一直以來是阻礙氫能源大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。其中，氫燃料電池是最具有實際應(yīng)用潛力的新一代能量供給系統(tǒng)，它在穩(wěn)定液體中原位產(chǎn)生所需氫氣，再將化學能高效地轉(zhuǎn)化為電能，為航空航天、汽車等提供動力。但眾所周知，氫氣的化學性能十分活潑，如何對產(chǎn)生的氫氣進行安全高效的存儲就是氫燃料電池在應(yīng)用過程中所面臨的關(guān)鍵問題。

圖1 基于Pt/α-MoC催化劑實現(xiàn)水和甲醇低溫液相重整反應(yīng)產(chǎn)氫

北京大學馬丁與中國科學院大學周武、山西煤化所/中科合成油溫曉東以及大連理工大學石川研究團隊研制了雙功能Pt/MoC甲醇液相重整制氫復合催化劑體系，利用程序升溫滲碳工藝將甲烷和氫氣同各種前驅(qū)體混合在一起，制成多種鉑改性的碳化鉬催化劑。最終制成的Pt/α-MoC催化劑具有平均轉(zhuǎn)化頻率(ATOF)為18046 h^-1的催化效率，在低溫(150 ℃-190 ℃)無堿甲醇液相重整過程中也具有很好的穩(wěn)定性，而之前文獻報道的高活性Ru基催化劑必須在8M的KOH溶液中才能活化甲醇。以產(chǎn)氫活性估計，僅需含有6克鉑的該催化劑即可使產(chǎn)氫速率達到1 kg H₂/h，基本滿足商用車載燃料電池組的需求。以目前甲醇市場價格（2,400元/噸）計算，采用此技術(shù)路徑儲放氫氣，氫燃料電池汽車每百公里燃料價格僅需約13元，而加60-80升甲醇可供家用小轎車行駛600-1,000公里。

文獻鏈接：Low-temperature hydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts(Nature, 2017, DOI: 10.1038/nature21672)

成果詳細介紹：http://www.cailiaoniu.com/72682.html

圖2 Au₁₅ /α-MoC（111）上水煤氣變換反應(yīng)的反應(yīng)路徑

此外，該研究團隊為了在低溫下實現(xiàn)高水煤氣變換(WGS，CO + H₂O=H₂ + CO₂) 反應(yīng)活性，設(shè)計了能夠低溫有效解離水的催化劑，并在低溫下能有效催化表面羥基與吸附態(tài)的CO之間的反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，面心立方（fcc）結(jié)構(gòu)的α-MoC負載的二維層狀Au團簇可以在低于423K的反應(yīng)條件下表現(xiàn)出比之前報道的催化劑高至少一個數(shù)量級的活性。α-MoC襯底和外延生長的Au原子層具有強相互作用，調(diào)制了Au與CO的良好結(jié)合，同時，與α-MoC中的相鄰Mo位點的協(xié)同作用可以在低溫下有效活化水。

文獻鏈接：Atomic layered Au clusters on α-MoC as catalyst for the low temperature water gas shift reaction（Science,2017, DOI: 10.1126/science.aah4321)

成果詳細介紹：http://www.cailiaoniu.com/88000.html

上述研究進展被多家科學媒體報道并高度評價，美國化學會C&E News雜志和英國皇家化學會Chemistry World雜志分別以“氫能源：制備氫燃料新過程”和“新型催化劑點亮氫能汽車未來”為題進行了亮點報道,認為“隨著此高活性催化體系的成功，把氫氣存儲于甲醇并在需要時重整釋放的概念可能得到實際應(yīng)用，這是氫能儲存和輸運體系的一個重大突破”。

研發(fā)出基于共格納米析出強化的新一代超高強鋼

超高強鋼在航空航天、交通運輸、先進核能以及國防裝備等國民經(jīng)濟重要領(lǐng)域發(fā)揮了重要的支撐作用，而且也是未來輕型化結(jié)構(gòu)設(shè)計和安全防護的關(guān)鍵材料。然而幾十年來高性能超高強鋼的研究始終基于傳統(tǒng)的半共格析出產(chǎn)生強共格畸變的學術(shù)思路，存在著析出相數(shù)量有限，析出尺寸不夠合理且分布不均勻的固有缺陷，這既降低了材料的塑韌性又嚴重影響服役安全性。此外，昂貴的制備成本也限制了其實際應(yīng)用，成為困擾高端鋼鐵工業(yè)發(fā)展的難題。

圖3 Ni(Al,Fe)-馬氏體時效鋼在固溶退火（950℃下15min）和時效（500℃下3h）狀態(tài)下的機械性質(zhì)和STEM圖

北京科技大學呂昭平教授課題組通過創(chuàng)新超高強度鋼的合金設(shè)計理念，發(fā)展了超強韌的高密度有序Ni(Al,Fe)納米顆粒強化高性能新型馬氏體時效鋼，其中抗拉強度不低于2.2GPa，拉伸塑性不低于8%。新型超高強韌鋼的強化主要是基于最低錯配度下獲得最大程度彌散析出和高剪切應(yīng)力的創(chuàng)新思想，即一方面通過“點陣錯配度最小化”，顯著降低金屬間化合物顆粒析出的形核勢壘，促進顆粒均勻彌散分布，并顯著提高強化顆粒的體積密度和熱穩(wěn)定性，低錯配度共格界面結(jié)合小尺度有效緩解增強顆粒周邊微觀彈性畸變，改善材料宏觀均勻塑性變形能力；另一方面，引入“有序效應(yīng)”作為主要強化機制，有效阻礙位錯對增強相顆粒的切過作用，從而獲得優(yōu)異綜合性能的新型馬氏體時效鋼。除此之外，新型超強韌馬氏體時效鋼通過采用Al元素代替?zhèn)鹘y(tǒng)馬氏體時效鋼中昂貴的合金元素，可添加傳統(tǒng)馬氏體時效鋼所避免的C元素，初步實現(xiàn)了高端鋼鐵材料的制備工藝簡化和低成本的目標，不但有力地推動該類材料的實際工程應(yīng)用，同時為新型超高強度材料的發(fā)展打開了新的研究思路。