納米材料

美國(guó)加州理工學(xué)院等開發(fā)新型高強(qiáng)度納米結(jié)構(gòu)材料

據(jù)報(bào)道，近期，一個(gè)由美國(guó)加州理工學(xué)院（Caltech）牽頭的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在《自然材料》雜志發(fā)表論文，介紹新開發(fā)的一種碳納米結(jié)構(gòu)材料，可有效吸收超音速微粒的沖擊能量，同等質(zhì)量下防護(hù)效果優(yōu)于凱夫拉（Kevlar）復(fù)合纖維材料。麻省理工學(xué)院（MIT）和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zürich）參與了相關(guān)研究。

研究人員表示這種材料比頭發(fā)絲還細(xì)，由相互連接的十四面體結(jié)構(gòu)組成。這種十四面體結(jié)構(gòu)又稱為“開爾文細(xì)胞”（Kelvin Cells），由開爾文勛爵在1887年首次提出，指出這是填滿三維空間同等體積下表面積最小的結(jié)構(gòu)。Caltech研究人員利用雙光子光刻技術(shù)在光敏聚合物中制備出這種材料，隨后使用極高溫使之變成熱解碳。經(jīng)過測(cè)試，同等質(zhì)量下這種材料性能比鋼高100%，比凱夫拉復(fù)合纖維材料高70%。（科技部）

麻省理工開發(fā)出可承受超音速?zèng)_擊的超輕材料

麻省理工學(xué)院、加州理工學(xué)院等組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)最近的一項(xiàng)研究表明，其研發(fā)的根據(jù)精確的納米尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的“納米結(jié)構(gòu)”材料，很有潛力用來制造輕型裝甲、防護(hù)涂層、防爆罩和作為其他抗沖擊材料的候選。這種新型碳基材料既輕又硬，可能成為凱夫拉纖維和鋼的替代品。

研究人員用納米尺度的碳素支柱制造了一種超輕材料，使材料具有韌性和機(jī)械魯棒性。他們首先使用雙光子光刻技術(shù)制造了一種納米結(jié)構(gòu)的材料，這種技術(shù)使用快速、高功率的激光在光敏樹脂中固化微觀結(jié)構(gòu)。研究人員構(gòu)建了一個(gè)被稱為四面體的重復(fù)圖案——一種由微觀支柱組成的晶格結(jié)構(gòu)。在形成晶格結(jié)構(gòu)后，研究人員將剩余的樹脂洗掉，并將其放在高溫真空爐中，將聚合物轉(zhuǎn)化為碳，留下一種超輕的納米結(jié)構(gòu)碳材料。科學(xué)家通過用微粒以超音速發(fā)射來測(cè)試這種材料的彈性，發(fā)現(xiàn)這種比人類頭發(fā)絲寬度還細(xì)的材料可以防止微粒穿透它，甚至在微粒速度超過音速2倍以上時(shí)仍然可以有效防止穿透。研究人員計(jì)算出，與鋼、凱夫拉纖維、鋁和其他同等重量的抗沖擊材料相比，這種新材料在吸收沖擊方面更有效。該研究發(fā)表在《自然·材料》上。（科技部）

“鍍銀”納米粒子可將

抗生素精準(zhǔn)送達(dá)病灶

俄羅斯國(guó)立研究型技術(shù)大學(xué)開發(fā)出一種納米顆粒，能將抗生素精準(zhǔn)輸送到感染病灶，使抗生素的使用劑量減少到原來的1/6～1/7，從而減輕抗生素的副作用，并降低病原體耐藥性的發(fā)展。相關(guān)研究表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)應(yīng)用材料界面》雜志上。

眾所周知，多年來，由于發(fā)病率上升、新感染的產(chǎn)生和抗生素的濫用，導(dǎo)致微生物對(duì)抗生素產(chǎn)生了耐藥性，而研發(fā)一種新的抗生素需要到20年左右的臨床試驗(yàn)。目前，藥物療法仍然是抗感染的主要方法。

解決該問題的方法之一是研發(fā)抗菌納米雜化物。該方法有助于克服病原體的耐藥性，且不會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生副作用。醫(yī)學(xué)研究人員認(rèn)為，新型藥物的主要優(yōu)點(diǎn)是可以大大減少抗生素的劑量，減輕身體負(fù)擔(dān)并減緩微生物耐藥性的發(fā)展。

俄羅斯國(guó)立研究型技術(shù)大學(xué)的科研人員發(fā)現(xiàn)，基于六方氮化硼（h-BN）和銀顆粒的新型納米雜化物具有很高的殺菌和抗真菌活性，利用它可將抗生素輸送到感染病灶。

克里斯蒂娜·古茲表示，新型納米雜化物能夠用比抗生素少得多的活性物質(zhì)來消滅細(xì)菌和真菌種群。在某些情況下，劑量差異達(dá)到6～7倍。比如，慶大霉素抑制大腸桿菌U-122菌株的最低濃度為256mg/L，而有相同藥性的納米雜化物在40mg/L時(shí)就能達(dá)到類似效果。

據(jù)悉，新型藥物已經(jīng)通過了對(duì)50多種細(xì)菌和真菌培養(yǎng)物的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，目前，研究團(tuán)隊(duì)正在繼續(xù)對(duì)新的納米雜交物進(jìn)行臨床前測(cè)試。（科技日?qǐng)?bào)）

堅(jiān)韌可修復(fù)新材料

靈感源自蜻蜓翅膀

據(jù)報(bào)道，日前，南京理工大學(xué)教授傅佳駿和四川大學(xué)教授傅強(qiáng)、副研究員吳凱合作報(bào)道了一種以蜻蜓翅膀?yàn)殪`感打造的堅(jiān)硬而強(qiáng)韌的可修復(fù)材料。相關(guān)論文近日刊登于《物質(zhì)》。

受到生物體能夠自主修復(fù)自身結(jié)構(gòu)、性能和特定功能的啟發(fā)，研究人員開發(fā)出了一系列基于超分子相互作用（如氫鍵、配位鍵、離子鍵等）的可修復(fù)聚合物材料。由于非共價(jià)相互作用在分子層面能夠可逆地?cái)嗔呀Y(jié)合，該類材料不僅具在理論上有無限次修復(fù)能力，而且還能修復(fù)原有功能，如導(dǎo)電、傳感、抗腐蝕等。

近年來，研究人員專注于開發(fā)具有高強(qiáng)度、高模量的可修復(fù)材料，這類材料在智能建筑、航空航天、汽車工業(yè)等高科技領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前報(bào)道的基于超分子相互作用的剛性可修復(fù)材料都表現(xiàn)出脆性斷裂的特征。簡(jiǎn)言之，這類材料的斷裂韌性很低，導(dǎo)致材料在使用過程中出現(xiàn)災(zāi)難性的斷裂，從而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。

有鑒于此，研究人員通過定構(gòu)加工的思路，在硬而脆的可修復(fù)聚合物基體中植入三維互聯(lián)的仿蜻蜓翅膀微結(jié)構(gòu)骨架，解決了剛性可修復(fù)材料脆性斷裂的問題。與初始的材料相比，制備的仿生復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能有了顯著提升，其剛度提高了3.8倍，強(qiáng)度提高了25倍，應(yīng)變提高了7.9倍，斷裂韌性則提高了54.3倍。

此外，制備的仿生復(fù)合材料還具有快速的光控可修復(fù)性能、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及良好的的電磁屏蔽能力，是一種多功能集成的堅(jiān)韌復(fù)合材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。（中國(guó)科學(xué)報(bào)）

新型納米薄片? 可提高二氧化碳的光催化轉(zhuǎn)化

據(jù)報(bào)道，7月19日，云南大學(xué)材料與能源學(xué)院郭洪教授團(tuán)隊(duì)近期在新能源存儲(chǔ)材料領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，他們研發(fā)出一種納米薄片，可通過光催化將二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔?。?guó)際著名期刊《化工學(xué)報(bào)》發(fā)表了相關(guān)研究成果。

近年來，化石燃料的過度使用已經(jīng)引起了全球的能源危機(jī)及環(huán)境問題，極大地阻礙了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

“過量二氧化碳排放，導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境和能源問題。通過光催化作用轉(zhuǎn)化二氧化碳，是目前公認(rèn)的解決能源短缺和過量二氧化碳排放問題的最有效策略之一?！闭撐耐ㄓ嵶髡吖榻淌诮榻B。但是，由于羰基裂解能高，光催化轉(zhuǎn)化二氧化碳也遠(yuǎn)沒有在實(shí)際應(yīng)用中得到普及。此前的研究表明，二維納米材料因其特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)，具有高還原性。

為促進(jìn)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，在課題組前期研究基礎(chǔ)上，郭洪結(jié)合材料中空結(jié)構(gòu)形貌構(gòu)筑雙金屬位點(diǎn)和富硫空位的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種超薄納米片異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有更好的可見光光催化劑活性，顯著提高了光催化還原二氧化碳生成碳?xì)浠衔锏倪x擇性和活性。

這種納米薄片中，硫空位的引入產(chǎn)生的雙金屬位點(diǎn)，使催化劑具備了電化學(xué)還原二氧化碳反應(yīng)中對(duì)產(chǎn)物碳?xì)浠衔镙^高的選擇性;而石墨相氮化碳的中空球殼結(jié)構(gòu)，則可以通過增大可見光在腔體內(nèi)的反射次數(shù)，提高可見光的利用率，從而對(duì)催化劑的性能進(jìn)行優(yōu)化。通過原位紅外與密度泛函理論計(jì)算，明確了電化學(xué)還原二氧化碳反應(yīng)中對(duì)碳?xì)浠衔镉酗@著選擇性的機(jī)制。

這項(xiàng)研究，為開發(fā)低成本與持久循環(huán)穩(wěn)定性、高活性和選擇性的二氧化碳催化轉(zhuǎn)化提供了一種新策略。（科技日?qǐng)?bào)）

四川省高品質(zhì)石墨烯材料研究與應(yīng)用取得新進(jìn)展

據(jù)報(bào)道，在四川省重大科技專項(xiàng)支持下，西南交通大學(xué)、大英聚能科技有限公司和德陽(yáng)中碳新材料科技有限公司等單位通過產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)，突破了高品質(zhì)石墨烯環(huán)保、批量生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了高性能石墨烯基導(dǎo)熱材料、石墨烯基防腐涂料和石墨烯基復(fù)合膜材料產(chǎn)品。其中，石墨烯基導(dǎo)熱材料熱導(dǎo)率處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，力學(xué)性能優(yōu)異，已推廣應(yīng)用到長(zhǎng)虹、天邑等多家企業(yè);石墨烯基復(fù)合膜材料抗拉強(qiáng)度與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相當(dāng)。大英聚能科技有限公司已建立高品質(zhì)石墨烯生產(chǎn)示范線，德陽(yáng)中碳新材料科技有限公司已建立石墨烯基導(dǎo)熱材料生產(chǎn)示范線，相關(guān)產(chǎn)品已上市銷售，勢(shì)頭良好。（瀟湘晨報(bào)）