納米材料

德用納米纖維素3D打印移植用的人造耳朵

據(jù)報(bào)道，最近，德國聯(lián)邦材料測(cè)試和研究所利用木質(zhì)納米纖維素，通過3D打印技術(shù)制成了移植用的人造耳朵，可以作為先天性耳廓畸形兒童的植入物。

據(jù)研究人員邁克爾·豪斯曼介紹，制造人造耳朵的原料是可生物降解的木質(zhì)納米纖維素。借助生物繪圖儀，具有黏性的納米纖維素可以完美塑造復(fù)雜的構(gòu)造，固化后的結(jié)構(gòu)仍然非常穩(wěn)定。他們研究了納米纖維素水凝膠的特性，并進(jìn)一步優(yōu)化穩(wěn)定性和3D打印工藝，制成了可用于移植的人造耳朵。這種人造耳朵可為先天性耳廓畸形兒童重建耳廓，使畸形耳朵得以補(bǔ)救，而且不會(huì)影響聽力。

人造耳朵僅是這項(xiàng)研究的一個(gè)應(yīng)用。含有納米纖維素的水凝膠還可用作膝關(guān)節(jié)植入物，用于修補(bǔ)慢性關(guān)節(jié)炎造成的關(guān)節(jié)磨損。豪斯曼表示，下一個(gè)目標(biāo)是用骨骼填充身體自身的細(xì)胞和活性成分，以制成生物醫(yī)學(xué)植入物。一旦將植入物植入體內(nèi)，一些材料可能隨著時(shí)間的推移而生物降解，并溶解在體內(nèi)。盡管納米纖維素本身不會(huì)降解，但它仍然非常適合作為生物相容性材料，用作植入物支架。

此外，選擇納米纖維素作為候選材料，還因?yàn)槠錂C(jī)械性能，其微小但穩(wěn)定的纖維可以非常好地吸收拉伸力。而且，納米纖維素允許通過不同的化學(xué)修飾，將功能結(jié)合到黏性水凝膠中。通過結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和納米纖維素與其環(huán)境的相互作用，可以獲得需要的復(fù)雜形狀產(chǎn)品。

豪斯曼稱，這項(xiàng)研究的意義還在于，原料纖維素是地球上最豐富的天然聚合物，結(jié)晶納米纖維素的使用方法簡便且成本低廉。（科技日?qǐng)?bào)）

我國首個(gè)石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布

據(jù)報(bào)道，近日，《納米科技術(shù)語第13部分：石墨烯及相關(guān)二維材料》正式發(fā)布。據(jù)悉，該標(biāo)準(zhǔn)由泰州巨納新能源有限公司、東南大學(xué)等單位起草，是我國首個(gè)石墨烯國家標(biāo)準(zhǔn)，將于2019年11月1日起正式實(shí)施。

石墨烯是由一個(gè)碳原子與周圍3個(gè)近鄰碳原子結(jié)合形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的碳原子單層，具有許多優(yōu)異性能，應(yīng)用前景十分廣闊。近年來，石墨烯的制備、檢測(cè)、研究及應(yīng)用不斷取得突破，各種新技術(shù)新產(chǎn)品陸續(xù)涌現(xiàn)，標(biāo)志著石墨烯已處于從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵階段，開展標(biāo)準(zhǔn)化工作已成為迫切需求。

我國石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化工作得到了國家有關(guān)部門的大力支持。《納米科技術(shù)語第13部分：石墨烯及相關(guān)二維材料》屬于我國石墨烯領(lǐng)域首批國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目之一，其制定及發(fā)布將為石墨烯的生產(chǎn)、應(yīng)用、檢驗(yàn)、流通、科研等領(lǐng)域，提供統(tǒng)一技術(shù)用語的基本依據(jù)，是開展石墨烯各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究及制定工作的重要基礎(chǔ)及前提。

據(jù)介紹，該標(biāo)準(zhǔn)首次明確回答了石墨烯上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)共同關(guān)注的核心熱點(diǎn)問題：什么是石墨烯？什么是石墨烯層？石墨烯最多可以有幾層？雙層/三層/少層石墨烯是不是石墨烯？氧化石墨烯最多可以有幾層？還原氧化石墨烯最多可以有幾層？什么是二維材料？其內(nèi)容不僅充分考慮了國內(nèi)各界的意見和建議，同時(shí)也和國際標(biāo)準(zhǔn)保持了一致。（中國礦業(yè)報(bào)）

科學(xué)家利用光調(diào)控微型石墨烯蜘蛛運(yùn)動(dòng)

據(jù)報(bào)道，近日，吉林大學(xué)張永來教授、清華大學(xué)孫洪波教授與新加坡國立大學(xué)仇成偉教授在Advanced Material雜志上以封面文章在線發(fā)表了題為“Plasmonic Assisted Graphene Oxide Artificial Muscles”的研究論文。該論文利用石墨烯與金納米棒復(fù)合材料制備了光敏感的仿肌肉驅(qū)動(dòng)器件（HAM），運(yùn)用巧妙的設(shè)計(jì)方法，無須集成組裝過程，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的肢體動(dòng)作和多足運(yùn)動(dòng)，在光驅(qū)動(dòng)仿生機(jī)器人方面取得了突破性的進(jìn)展。

在仿生機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，模仿肌肉作用的驅(qū)動(dòng)部位是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。目前，驅(qū)動(dòng)器研究集中于對(duì)驅(qū)動(dòng)方法或環(huán)境刺激的控制，然而特定的驅(qū)動(dòng)器件往往只能實(shí)現(xiàn)單一的變形。此外，目前仿生機(jī)器人多采用電驅(qū)動(dòng)方式，需要集成能源部件，或外接能源供給裝置，使得系統(tǒng)在小型化方面受到制約。

針對(duì)這一難題，科研者利用石墨烯材料具有良好的導(dǎo)熱性和機(jī)械性能，石墨烯氧化物材料導(dǎo)熱性能大大降低的特點(diǎn)，采用激光還原石墨烯氧化物對(duì)材料導(dǎo)熱性能進(jìn)行改性，實(shí)現(xiàn)“關(guān)節(jié)”部位導(dǎo)熱性能改變。將具有一定的負(fù)熱膨脹系數(shù)的石墨烯、石墨烯氧化物材料與具有較大熱膨脹系數(shù)的PMMA材料結(jié)合，可在光熱條件下產(chǎn)生單一的圓弧狀彎曲，利用激光局部還原石墨烯氧化物材料，改性區(qū)域的彎曲程度大大提高，響應(yīng)時(shí)間加快，可形成類似肌肉牽拉作用的關(guān)節(jié)彎曲效果?？蒲姓哌€進(jìn)一步加入了金納米棒，提升了材料的光熱轉(zhuǎn)化效率，加速了膨脹材料的形變。此外，金納米棒材料獨(dú)特的波長選擇特性，不僅為光驅(qū)動(dòng)方法提供了光強(qiáng)、時(shí)間的調(diào)控方法，還增加了波長調(diào)控方法。利用這一原理，科研者成功完成了微型仿生蜘蛛的爬行過程、仿生捕蠅草捕獲過程，和仿生手各關(guān)節(jié)的逐一控制彎曲，體現(xiàn)了HAM設(shè)計(jì)的靈活性，這一工作為微型仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)提供了新的設(shè)計(jì)理念。（科技部）

中科院理化所合成碳納米環(huán)研究取得新進(jìn)展

據(jù)報(bào)道，最近，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究中心研究員叢歡團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海中醫(yī)藥大學(xué)科研人員利用光化學(xué)合成手段，在精確合成碳納米環(huán)分子方面取得新進(jìn)展。研究人員利用經(jīng)典光化學(xué)蒽[4+4]二聚反應(yīng)的可逆性，原創(chuàng)發(fā)展了蒽光二聚-解聚合成策略，并在前期工作基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展了該策略在合成大張力共軛大環(huán)方面的成功應(yīng)用。

紫外光照射下，8字型的雙環(huán)分子可進(jìn)行逆[4+4]反應(yīng)實(shí)現(xiàn)大環(huán)擴(kuò)環(huán)，利用大環(huán)的蒽結(jié)構(gòu)單元作為雙烯體，與原位生成的苯炔分子發(fā)生聯(lián)系2步[4+2]環(huán)加成反應(yīng)，進(jìn)而完成首例五蝶烯衍生的碳納米雙環(huán)分子合成。在另一項(xiàng)工作中，通過調(diào)控側(cè)臂合成子的長度和彎曲角度，實(shí)現(xiàn)了在蒽二聚體骨架的鈍角端關(guān)環(huán)，還原芳構(gòu)化后完成蒽二聚體衍生的寡聚對(duì)苯撐大環(huán)合成。

新合成的共軛大環(huán)分子均具有較高的熒光量子產(chǎn)率，其中兼具五蝶烯和對(duì)苯撐共軛結(jié)構(gòu)的大環(huán)分子經(jīng)過拆分后表現(xiàn)出較好的圓偏振發(fā)光性質(zhì)。上述結(jié)果顯示該系列分子在有機(jī)多孔材料、光電材料等方面的潛在應(yīng)用價(jià)值。（中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所）

我國研究發(fā)現(xiàn)納米氧化鐵對(duì)沙門氏菌的抑制作用

據(jù)報(bào)道，1月17日，從揚(yáng)州大學(xué)獲悉，由該校醫(yī)學(xué)院高利增教授課題組和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院家禽研究所施壽榮副研究員課題組合作研究發(fā)現(xiàn)，利用納米氧化鐵能夠有效起到抑制雞組織上和細(xì)胞內(nèi)沙門氏菌的作用。

沙門氏菌是一種全球性的重要的食源性人畜共患病致病菌。目前，能夠消除細(xì)胞內(nèi)沙門氏菌的有效方法仍然非常有限。“沙門氏菌作為一種兼性胞內(nèi)菌，它能夠侵入宿主細(xì)胞內(nèi)存活，逃逸宿主免疫系統(tǒng)和大部分抗生素的殺菌作用，引起抗生素耐藥。我們聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)以沙門氏菌感染的主要來源——雞為試驗(yàn)動(dòng)物，從體外抑菌、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、體內(nèi)實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次發(fā)現(xiàn)了納米氧化鐵對(duì)沙門氏菌的抑制作用。這將為清除隱藏在宿主細(xì)胞內(nèi)逃避宿主免疫系統(tǒng)和抗菌藥物治療的頑固性細(xì)菌感染，提供一種新的防治策略。”高利增說。

據(jù)介紹，這項(xiàng)研究揭示了納米氧化鐵抑制胞內(nèi)沙門氏菌的作用機(jī)制：沙門氏菌感染引起自噬，同時(shí)納米氧化鐵能夠進(jìn)入自噬泡內(nèi)并借用自噬泡內(nèi)的酸性環(huán)境，發(fā)揮類過氧化物酶活性，提高胞內(nèi)活性氧水平，與溶酶體共同作用清除胞內(nèi)沙門氏菌，從而起到了抑制沙門氏菌增殖的作用。日前，相關(guān)研究成果已發(fā)表在生物醫(yī)學(xué)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Theranostics》上。（科技日?qǐng)?bào)）

新型納米藥物有效治療角膜炎

據(jù)報(bào)道，近日，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院舉辦了第三屆廣濟(jì)創(chuàng)新項(xiàng)目大賽。大賽上，浙江大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院周民教授團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)附屬第二醫(yī)院眼科中心主任姚克教授團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)的一種具有光活性雙功能納米藥物——新型銅源復(fù)合納米銀眼用凝膠獲獎(jiǎng)。該藥物以近紅外激光為動(dòng)力源，同時(shí)可控釋放銀離子和銅離子，其中銀離子可高效殺滅耐藥菌，而銅離子可以加速眼角膜的愈合。

很多人有過角膜炎的困擾，這是因?yàn)榻悄の挥谘矍蜃钋懊妫苯优c外界接觸，易受到微生物、外傷及理化刺激因素的損害而發(fā)生炎癥。角膜炎發(fā)展到后期很可能導(dǎo)致失明，目前全球有2 000多萬因角膜病致盲的患者，占致盲原因的1/5。其中一個(gè)非常重要的原因就是缺乏有效殺死耐藥細(xì)菌的藥物。因此，浙江大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院周民教授團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)附屬第二醫(yī)院眼科中心主任姚克教授團(tuán)隊(duì)共同對(duì)此類臨床難題進(jìn)行了科技攻關(guān)，研發(fā)了一種具有光活性雙功能納米藥物——新型銅源復(fù)合納米銀眼用凝膠。該藥物以近紅外激光為動(dòng)力源，同時(shí)可控釋放銀離子和銅離子，其中銀離子可高效殺滅耐藥菌，而銅離子可以加速眼角膜的愈合。今后，此產(chǎn)業(yè)對(duì)于其他眼科感染性疾病甚至身體其他部位的感染疾病的治療指日可待。目前，該項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室前期階段研究已完成，已有投資公司和若干廠商提出合作或者技術(shù)購買意向，相關(guān)業(yè)務(wù)正在洽談中。（青年時(shí)報(bào)）

納米鋁顆粒燃燒領(lǐng)域研究取得新進(jìn)展

據(jù)報(bào)道，哈爾濱工程大學(xué)航建學(xué)院劉平安副教授、劉俊鵬博士和兼職教授王孟軍合作的論文《納米鋁顆粒的點(diǎn)火與燃燒：反應(yīng)分子動(dòng)力模擬研究》2019年1月在燃燒權(quán)威期刊《Combustion and Flame》上發(fā)表。這是該校教師首次在該期刊上發(fā)表論文，表明其在納米顆粒燃燒機(jī)理方向的研究得到了國際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，代表了前沿水平。

論文主要研究對(duì)象為火箭動(dòng)力燃料納米鋁顆粒的燃燒。與微米鋁顆粒相比，納米鋁顆粒燃燒以其獨(dú)特的物化特性，可最大限度提高固體推進(jìn)劑的性能。但過高的反應(yīng)活性使得納米鋁顆粒在制造后往往覆蓋氧化層，帶有氧化殼層的納米鋁顆粒燃燒是一個(gè)既普遍又復(fù)雜的問題。近20年間，多位國際學(xué)者及學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)展開深入研究，形成殼層碎裂燃燒模型和質(zhì)量擴(kuò)散控制燃燒理論兩個(gè)學(xué)派，但納米鋁顆粒的點(diǎn)火燃燒機(jī)理在學(xué)術(shù)界依然沒有定論。

劉平安所在科研團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用分子動(dòng)力模擬的方法，從納米、飛秒尺度研究鋁顆粒燃燒過程和各組分熱動(dòng)力行為，并首次考慮輻射傳熱對(duì)鋁顆粒傳熱影響。論文結(jié)果表明，氧化殼層并沒有在鋁核熔化時(shí)瞬間碎裂，點(diǎn)火階段是一個(gè)由內(nèi)外組分?jǐn)U散所主導(dǎo)的過程。氧化層薄厚不同的納米鋁顆粒遵循不同的應(yīng)力傳播規(guī)律。氧化層區(qū)域的鋁氧比例是影響外界氧氣分子擴(kuò)散速率的關(guān)鍵因素。論文成果為擴(kuò)散主導(dǎo)燃燒學(xué)派提供了有力的證據(jù)，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，并指導(dǎo)了納米鋁基金屬燃料的研制與應(yīng)用。目前，團(tuán)隊(duì)鋁基金屬燃料發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)試驗(yàn)成功。（哈爾濱工程大學(xué)）

我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)金屬納米催化劑尺寸效應(yīng)

據(jù)報(bào)道，近日，從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校路軍嶺教授課題組與李微雪教授課題組合作，首次揭示了金屬納米催化劑中，幾何效應(yīng)和電子效應(yīng)各自對(duì)催化反應(yīng)隨尺寸變化的調(diào)變規(guī)律，創(chuàng)造性地提出一種拆分剝離金屬顆粒幾何效應(yīng)和電子效應(yīng)的策略——金屬納米顆粒的“氧化物選擇性包裹”。

通過“氧化物選擇性包裹”4nm顆粒的低配位原子，有效抑制了副反應(yīng)的發(fā)生，獲得了高比質(zhì)量活性和高選擇性的催化劑。該策略不但能夠有效拆分剝離金屬顆粒的幾何和電子效應(yīng)，而且打破了催化性能隨顆粒尺寸變化的“火山型”曲線。該策略為理解催化反應(yīng)中的幾何效應(yīng)和電子效應(yīng)提供了有效手段，并且為設(shè)計(jì)高活性、高選擇性的金屬催化劑提供重要指導(dǎo)。（科技日?qǐng)?bào)）

蘇州納米所在三維碳材料神經(jīng)支架研究中取得進(jìn)展

據(jù)報(bào)道，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所納米-生物界面重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室程國勝團(tuán)隊(duì)一直以來致力于開發(fā)基于碳材料的三維生物支架，模擬體內(nèi)微環(huán)境的復(fù)雜性，構(gòu)建神經(jīng)干細(xì)胞和原代神經(jīng)元的生長微環(huán)境。該團(tuán)隊(duì)率先提出了三維石墨烯泡沫神經(jīng)支架，經(jīng)過多年努力，對(duì)三維石墨烯如何調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化、遷移、粘附，進(jìn)行了深入研究，取得了系統(tǒng)性的研究成果。

三維石墨烯生物學(xué)特性與其結(jié)構(gòu)和尺寸緊密聯(lián)系，通過控制三維石墨烯的結(jié)構(gòu)和尺寸，能夠有效調(diào)控其性質(zhì)，以滿足不同的應(yīng)用需求。該團(tuán)隊(duì)利用微納加工技術(shù)的可控性，采用光刻、電鍍、退火、化學(xué)氣相沉積等方法獲得形狀和尺寸均一的“量身定制”三維石墨烯支架。在此工作基礎(chǔ)上，在三維石墨烯的底部設(shè)計(jì)了二維石墨烯薄膜，利用化學(xué)氣相沉積法構(gòu)建了三維-二維石墨烯復(fù)合支架，將其作為神經(jīng)支架，底部二維石墨烯薄膜能夠?yàn)樯窠?jīng)細(xì)胞在孔隙間的有效跨越提供支撐，更好地模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。此外，該復(fù)合支架的形狀和尺寸精確可控，通過改變支架寬度可調(diào)控神經(jīng)祖細(xì)胞的定向分化行為（。蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所）