納米材料

美成功研發(fā)能在動物體內(nèi)移動且具有自毀功能的納米機(jī)器人

美國加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的一個團(tuán)隊日前發(fā)布新聞公報說，他們開發(fā)出一種能在動物體內(nèi)移動且具有自毀功能的納米機(jī)器人，只有20μm長，通過它能夠?qū)崿F(xiàn)藥物的精準(zhǔn)投送。研究人員介紹說，這個機(jī)器人由高分子材料制成，外層鍍鋅，當(dāng)它進(jìn)入動物胃部時，鋅就會與胃酸發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣泡，從而推動機(jī)器人在胃部前行。更為安全的設(shè)計是，這種機(jī)器人在完成任務(wù)后還會自動銷毀，不會有任何殘留物。（新華社）

美國斯坦福大學(xué)開發(fā)“個人熱管理系統(tǒng)”新型納米衣

據(jù)報道，美國斯坦福大學(xué)的研究人員近日開發(fā)出一種采用納米線編織的新型衣服，既產(chǎn)生熱量又可以保持來自身體內(nèi)的溫度，比普通衣服要暖和得多。此項技術(shù)有助于節(jié)省大量建筑能耗，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，該研究成果發(fā)表在最新一期ACS《納米快報》期刊上。

這種納米線織成的布呈輕便、透氣的網(wǎng)狀材料狀，其柔性與正常外套一樣，而其透氣性和耐久性并沒有因為納米線的多孔結(jié)構(gòu)而被“犧牲”掉。相比普通服裝的材料，特殊的納米布可以更有效地鎖住身體所產(chǎn)生的熱量，保暖人的身體。

而且，由于該衣料由可形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的金屬納米線材料制成，不僅反射人體紅外輻射，具有高度的熱絕緣，還允許焦耳加熱來補(bǔ)充被動絕緣，其可以通過電源進(jìn)一步加熱提供熱量。研究人員計算出這種熱紡織品每年大約人均可節(jié)省1 000kWh，相當(dāng)于美國一個家庭月人均消費(fèi)的電量。（科技日報）

美國通過利用紫外線光漂白染料成功研發(fā)新型材料紙張

據(jù)報道，日前，美國加州大學(xué)河濱分校的研究人員在實驗室中制造出一種不用油墨印刷的新穎重寫“紙”，該物質(zhì)以玻璃或塑料薄膜為介質(zhì)，基于氧化還原染料，有藍(lán)、紅、綠3種基色，即使循環(huán)使用達(dá)20多次后，在對比度和分辨率上也沒有顯著損失。

據(jù)美國加州大學(xué)化學(xué)教授介紹，這種“紙”張的印刷是通過使用紫外線光漂白染料得以實現(xiàn)的，該染料形成了“紙”的成像層。此外，可擦寫“紙”不需要額外的油墨印刷?！八砹艘粋€可以滿足可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)需求并富有吸引力的替代常規(guī)紙張的選擇。”該教授表示。

據(jù)了解，當(dāng)今社會的商業(yè)信息約90%被保留在紙上，然而大量使用印刷紙不僅使用一次后被丟棄，還會伴隨一系列的環(huán)境問題。而這種新穎的“紙”是以玻璃或塑料薄膜為可重寫介質(zhì)，在“紙”的寫入階段，紫外線光會減少染料到無色狀態(tài)，而在擦除階段，氧化還原染料將恢復(fù)其原來的顏色，即成像材料通過與周圍環(huán)境中的氧反應(yīng)恢復(fù)到原色。通常將溫度加熱到115℃時反應(yīng)將加速，使擦除過程不到10min便可完成。

研究人員介紹：“采用這種‘紙’打印出的文字分辨率較高，在外界環(huán)境中可保持超過3天時間，滿足報紙閱讀等實際應(yīng)用的時長。此外，其制作工序簡單、生產(chǎn)成本低、毒性少、能耗低，存在取代傳統(tǒng)紙張的可能?！?/p>

為降低總成本，研究人員正在努力增加這種“紙”的使用次數(shù)，并研究如何延長打印文本或圖像的顯像時間，以擴(kuò)大其潛在的用途。（中華人民共和國知識產(chǎn)權(quán)局）

美國開發(fā)出新型不沾細(xì)菌的新型納米尺度表面

據(jù)報道，正如不粘鍋的發(fā)明對廚師來說是個福音一樣，美國康奈爾大學(xué)和倫斯勒理工學(xué)院研究人員合作開發(fā)出一種不沾細(xì)菌的新型納米尺度表面，未來在食品加工、醫(yī)療和運(yùn)輸行業(yè)將有很大應(yīng)用前景。該研究成果發(fā)表在最新一期《生物沉積》雜志上。

這項研究由美國農(nóng)業(yè)部資助。在技術(shù)上采用陽極處理創(chuàng)建納米孔的電化學(xué)過程，改變金屬表面的電荷和表面能量，從而對細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生排斥力并防止附著生物膜的形成。這些孔隙可以小至15nm，而一張紙約為10萬nm厚。

當(dāng)陽極處理過程應(yīng)用于鋁，它創(chuàng)建了一個稱為氧化鋁的多孔表面，并被證明可有效防止兩個有代表性的病原體：大腸桿菌O157∶H7和單核細(xì)胞增多性李斯特氏菌附著。該論文的第一作者、食品科學(xué)副教授卡門·莫拉魯說：“這可能是在金屬表面制造納米結(jié)構(gòu)最低成本的可能性之一。”

尋找低成本解決方案的關(guān)鍵是限制細(xì)菌附著物，特別是在生物醫(yī)學(xué)和食品加工中的應(yīng)用。莫拉魯說，陽極氧化的金屬可用于防止生物醫(yī)學(xué)潔凈室和那些很難清凈的設(shè)備配件上形成生物膜，即光滑細(xì)菌群落附著于表面且很難去除。

莫拉魯說，使用化學(xué)品和殺菌劑也可限制細(xì)菌附著于表面，但這些方法應(yīng)用范圍很有限，特別是食品加工領(lǐng)域。在食品加工方面，表面必須符合食品安全指南。陽極化處理的金屬在海洋方面也有應(yīng)用，如保持船體免于藻類的附著。未來的工作將研究這樣的表面對其他細(xì)菌的排斥效果，以及使用其他陽極材料是否也可達(dá)到這一目的。（科技日報）

醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域的生物納米新突破

據(jù)報道，美國哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家已成功研制出一種由DNA分子構(gòu)成的“納米蜘蛛”微型機(jī)器人，它們能夠跟隨DNA的運(yùn)行軌跡自由行走、移動、轉(zhuǎn)向以及停止，并且自由地在二維物體的表面行走。該納米蜘蛛機(jī)器人大小僅4nm，比人類頭發(fā)直徑的十萬分之一還小，將其應(yīng)用于臨床醫(yī)療，則可幫助人類識別并殺死癌細(xì)胞以達(dá)到治療癌癥的目的，還可幫助人們完成外科手術(shù)，清理動脈血管垃圾。與此款納米蜘蛛機(jī)器人十分相似的產(chǎn)品，是一種同樣基于納米技術(shù)的“黃金”米條，形狀長而細(xì)，可在血液中流動并幫助醫(yī)生發(fā)現(xiàn)機(jī)體的癌變器官。好消息是，近年來類似產(chǎn)品已經(jīng)陸續(xù)在國內(nèi)外出現(xiàn)，或許不久之后就能在臨床治療中普及。

此外，在納米藥制劑領(lǐng)域，納米微粒藥物輸送技術(shù)是近兩年藥學(xué)領(lǐng)域研究方向之一，半數(shù)以上的新藥存在溶解和吸收問題，是該研究的需求來源。研究顯示，當(dāng)藥物顆?？s小時，藥物與胃腸道液體的有效接觸面積將增加，藥物的溶解速率會隨著藥物顆粒尺寸的縮小而提高。納米微粒藥物輸送的原理則是利用納米晶體技術(shù)將藥物顆粒轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的納米粒子，提高溶解性和難溶性藥物的藥效率。同時，納米藥物制劑的賦形劑在胃腸道中起表面活性劑的作用，也提高了納米藥物顆粒的溶解率。

當(dāng)然，號稱21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)之一的納米技術(shù)，其在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于此，而諸多技術(shù)和應(yīng)用的集合，將對傳統(tǒng)疾病檢測、治療和預(yù)防產(chǎn)生革命性顛覆，這正是納米技術(shù)之于醫(yī)學(xué)的根本意義所在。（賽迪網(wǎng)）

研究人員成功制備出新型全色顯示納米材料

據(jù)報道，1月19日，南京工業(yè)大學(xué)、南京郵電大學(xué)和新加坡國立大學(xué)的一組研究人員在《自然·納米技術(shù)》發(fā)表論文，介紹他們開創(chuàng)性地設(shè)計并制備出的一種全色顯示納米材料，可在不同紅外激光脈沖的激發(fā)下，發(fā)出顏色連續(xù)可調(diào)的全色域可見光，表現(xiàn)出發(fā)光顏色的刺激響應(yīng)性。

該研究負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院院士、南京工業(yè)大學(xué)校長黃維教授介紹，傳統(tǒng)的發(fā)光材料受限于固定波段、單一顏色發(fā)光，運(yùn)用最廣的二維彩色顯示系統(tǒng)，需要通過調(diào)控紅、綠、藍(lán)3種發(fā)光材料的顏色通道以及它們相互之間的疊加得到彩色顯示效果，對加工工藝以及器件穩(wěn)定性都有很高的要求，也限制了顯示器分辨率的進(jìn)一步提高。

新開發(fā)的透明無機(jī)納米材料可以“全色”發(fā)光，不需要獨(dú)立的紅、綠、藍(lán)三基色，每個納米顆粒就是一個像素點(diǎn)，直接把分辨率提高到納米級。更為重要的是，將這些在可見光條件下透明的納米顆粒均勻分散在三維空間中。通過肉眼不可見激光的激發(fā)和調(diào)制，納米顆粒可以發(fā)出多種不同顏色的可見光，從而實現(xiàn)真正意義上的真實立體彩色顯示，并在空間三個維度都達(dá)到納米級的極限分辨率，突破了傳統(tǒng)顯示方法，為立體顯示技術(shù)提供了一條革命性的思路和途徑。

該項研究的另一位負(fù)責(zé)人、新加坡國立大學(xué)劉小鋼教授指出，在吸收近紅外光后，處于內(nèi)層的離子發(fā)射藍(lán)光，外層的離子發(fā)射紅光或綠光。整個核殼結(jié)構(gòu)的平均尺寸僅為30～40nm。

目前，研究人員已使用此技術(shù)在含有該類納米材料的透明基板中畫出彩色的三維圖形，可用裸眼直接觀察。參與研究的新加坡國立大學(xué)洪明輝教授表示，該技術(shù)在生物檢測和防偽，特別是貨幣和文件防偽等方面具有良好的應(yīng)用前景。（科技日報 ）

南大團(tuán)隊研制出超強(qiáng)碳納米彈性材料

據(jù)報道，日前，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝教授團(tuán)隊在碳納米材料方面研究獲得重要進(jìn)展，首次獲得了一種同時具有泊松比為零和有優(yōu)異彈性的材料。介紹該成果的論文發(fā)表于最新一期的著名學(xué)術(shù)刊物《自然·通訊》。

這種“神奇”的黑色材料，表觀看起來就像黑色棉花或海綿一樣，其密度比空氣還輕，可以反復(fù)壓縮具有非常好的彈性。通俗講是一種同時具有軟木塞和橡膠性質(zhì)的材料。科研人員試驗發(fā)現(xiàn)，這種優(yōu)異性能可以在極低溫（液氮溫度約-197℃）到極高溫（900℃）期間都可以完全保持。同時，這一材料還具有極高的比表面和超過99.9%的孔隙率，而且壓縮比可以達(dá)到50以上，對各種液體具有超過其質(zhì)量1 000倍的吸附和無漏轉(zhuǎn)移能力。這種性質(zhì)使其有可能用作人工生物材料，如人工肌肉和心臟、液體轉(zhuǎn)移和石油污染清理等。（天津日報）

我國研發(fā)出高效油水分離新材料

隨著越來越多的工業(yè)含油廢水的產(chǎn)生以及不斷發(fā)生的石油泄漏事件，對高效油水分離材料和技術(shù)的需求越來越迫切。據(jù)報道，具有超疏水/超親油特性的磁性納米微?？蓪崿F(xiàn)油水分離。然而，其分離效率遠(yuǎn)未達(dá)到實際使用要求。盡管通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計可改善復(fù)合微粒油水分離效率，但往往忽略了微納顆粒高比表面積的優(yōu)勢。而且，由于在水中分散性較差，傳統(tǒng)的超疏水/超親油納米微粒不適用于微乳液分離。

據(jù)報道，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所聚合物自潤滑復(fù)合材料研究組近期發(fā)展了一種新型聚合物刷接枝磁性復(fù)合微粒，可實現(xiàn)高效油水分離。研究人員將聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）接枝在二氧化硅包裹四氧化三鐵納米微球上，制備了聚合物刷接枝磁性復(fù)合微粒，利用他們特殊的潤濕性將其應(yīng)用于油水分離。

相比傳統(tǒng)的超疏水/超親水微粒進(jìn)行油水分離，該方法利用PNIPAM特殊潤濕性能的同時，充分發(fā)揮了微納米顆粒高比表面積的優(yōu)勢，極大地提高了微納米顆粒油水分離效率。該新材料有望在油水分離領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。（中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所）

結(jié)構(gòu)可控?zé)崴苄跃酆衔锛{米纖維膜制備關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備

據(jù)報道，近日，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會在江蘇昆山組織召開了由武漢紡織大學(xué)校和昆山匯維新材料有限公司共同承擔(dān)的“結(jié)構(gòu)可控?zé)崴苄跃酆衔锛{米纖維膜制備關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研發(fā)”項目鑒定會。

以蔣士成院士、程博聞教授等7位專家組成的鑒定委員會在考察匯維新材料有限公司生產(chǎn)現(xiàn)場、觀摩樣品實物后，聽取了項目負(fù)責(zé)人王棟教授的研究工作報告，審閱了項目鑒定材料。經(jīng)過質(zhì)詢和評議，鑒定委員會認(rèn)為，該項目創(chuàng)新提出制備納米纖維的新方法，拓展了納米纖維應(yīng)用領(lǐng)域并成功地進(jìn)行了應(yīng)用，應(yīng)用推廣前景廣闊。項目整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中關(guān)鍵工藝技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

聚合物納米纖維材料具有直徑小、比表面積大、孔隙率高、質(zhì)量輕等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在水凈化、空氣過率、工業(yè)（醫(yī)用）防護(hù)服、鋰離子電池隔膜、生物傳感器和能源等諸多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有納米纖維膜生產(chǎn)效率較低，成為制約其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸。武漢紡織大學(xué)與昆山匯維新材料有限公司緊密合作，歷時9年，自主研發(fā)發(fā)明了熱塑性聚合物納米纖維膜規(guī)?；苽涞年P(guān)鍵技術(shù)，并在昆山設(shè)計、建成了國內(nèi)首條熱塑性聚合物納米纖維膜規(guī)?；a(chǎn)線，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)可控的熱塑性聚合物納米纖維膜的規(guī)?；苽?，成功地將其應(yīng)用于水凈化領(lǐng)域，并在空氣過濾、蛋白質(zhì)分離和生物傳感器方面開展了大量研究工作，效果顯著。（武漢紡織大學(xué)）

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)光學(xué)成像技術(shù)邁入“納米時代”

據(jù)報道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實驗室孫方穩(wěn)研究組利用光學(xué)超分辨成像技術(shù)，突破光學(xué)衍射極限，實現(xiàn)對單個自旋態(tài)的納米量級空間分辨率測量和操控，成像精度達(dá)4.1nm，為光學(xué)衍射極限的1/86，超越2014年諾貝爾化學(xué)獎獲得者斯特凡·W·赫爾教授等人實現(xiàn)的光學(xué)衍射極限1/67的精度。

人的肉眼能分辨0.1mm尺度的物體，再小就要借助工具才能看清。1665年，英國科學(xué)家羅伯特·虎克制造了第一臺用于科學(xué)研究的光學(xué)顯微鏡，但由于存在一道無法逾越的“墻”——光學(xué)衍射極限，光學(xué)顯微鏡也不能無止境地“放大”下去。1873年，德國科學(xué)家阿貝提出衍射極限理論。根據(jù)此理論，光學(xué)顯微鏡分辨率極限只能達(dá)到300nm左右。

由中科大校友、哈佛大學(xué)教授莊小威等科學(xué)家發(fā)明的超分辨成像技術(shù)，成像精度達(dá)到幾十個納米，把傳統(tǒng)成像分辨率提高了10～20倍，好比一個近視眼的人突然戴上了合適的眼鏡，成為研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)和物理測量的利器。實驗中，中科大孫方穩(wěn)研究組利用50毫瓦泵浦激光，完成了對氮-空位色心的高分辨成像，精度達(dá)4.1nm。此外，基于該電荷態(tài)耗散成像技術(shù)和微波調(diào)控技術(shù)，他們還實現(xiàn)了高空間分辨率的自旋量子態(tài)的操作和測量，演示了高分辨率的磁場測量。這一成像技術(shù)原理與斯特凡·W·赫爾教授發(fā)明的受激發(fā)射耗散成像技術(shù)類似。

研究成果1月2日發(fā)表在《自然》子刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。這一技術(shù)不僅可用于納米尺度的高精度電磁場測量，今后還可能在量子信息技術(shù)、生命科學(xué)研究等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。（安徽日報）

我國水溶性納米晶制備方法取得進(jìn)展

據(jù)報道，近期，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究中心張鐵銳課題組發(fā)展了一種新的普適的水溶性納米晶的制備方法，獲得了尺寸可控、穩(wěn)定的水溶性納米晶。研究人員結(jié)合小分子和聚合物修飾的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計利用具有多炔基端基的長鏈表面活性劑分子進(jìn)行配體加成，進(jìn)而通過點(diǎn)擊化學(xué)方法將表面的炔基進(jìn)行原位交聯(lián)，從而獲得單分子聚合物層保護(hù)的水溶性納米晶。

目前，受到合成方法的限制，大量具有特定尺寸、形貌或化學(xué)組成的納米晶僅能通過高溫油相反應(yīng)制備，因而其表面具有高疏水性，這就限制了其在生物、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決這些問題，人們發(fā)展了配體交換和配體加成這兩類修飾方法，成功將油溶性納米晶轉(zhuǎn)溶入水相中。然而傳統(tǒng)的利用小分子配體修飾方法由于其作用力較弱，得到的水溶性納米晶的穩(wěn)定性較低，而聚合物配體修飾的方法在提高穩(wěn)定性的同時極大地增加了所獲得水溶性納米晶的動力學(xué)直徑。這一尺寸和穩(wěn)定性的矛盾，極大地限制了水溶性納米晶在生物體系中的應(yīng)用。

張鐵銳課題組利用這種新的普適水溶性納米晶制備方法而獲得單分子聚合物層保護(hù)的水溶性納米晶，具有良好的熱穩(wěn)定性；同時，與小分子配體修飾的水溶性納米晶相比，這種單分子聚合物包覆的水溶性納米晶動力學(xué)尺寸幾乎保持不變。通過控制交聯(lián)反應(yīng)程度或選擇合適的交聯(lián)劑，研究人員可以對所得到的穩(wěn)定的、尺寸可控的水溶性納米晶進(jìn)行功能化修飾，進(jìn)一步實現(xiàn)了其在生物體系中的應(yīng)用。（中國科學(xué)報）

鈦納米高分子合金涂料獲科學(xué)技術(shù)成果證書

據(jù)報道，日前，由江蘇金陵特種涂料有限公司、大連理工大學(xué)、湖南大學(xué)、北京科技大學(xué)合作研發(fā)的鈦納米高分子合金涂料被認(rèn)定為國家科學(xué)技術(shù)成果，并獲得科學(xué)技術(shù)成果證書。

中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會在北京主持召開了鈦納米高分子合金涂料項目科技成果鑒定會。鑒定委員會給出了如下結(jié)論：該產(chǎn)品具有自主知識產(chǎn)權(quán)，科技含量高，整體技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先。

該項目核心技術(shù)是采用超聲輔助固液反應(yīng)球磨工藝，將超細(xì)化金屬鈦引入高分子結(jié)構(gòu)中，利用納米氧化鋁改性含氟聚芳醚酮，通過共混球磨工藝生產(chǎn)出高分子合金涂料。該涂料經(jīng)國家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，各項技術(shù)指標(biāo)均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

鈦納米高分子合金涂料是一種新型聚合物材料，具有耐高溫、耐高壓、耐磨損、耐腐蝕等特點(diǎn)，還賦予了涂層導(dǎo)靜電、抗雜散電流、屏蔽電磁波和射線輻射的功能，同時兼?zhèn)涞捅砻婺?、不浸潤、不沾污、自清潔的荷葉效應(yīng)，主要用于油氣田苛刻環(huán)境下的油井管防護(hù)涂層，適用于海洋船舶、海上石油平臺、海底管道、海洋裝備、海岸混凝土結(jié)構(gòu)物和沿海石油化工設(shè)備的腐蝕與防護(hù)，具有很好的市場競爭力。（江蘇金陵特種涂料有限公司）