納米材料

科研人員研發(fā)出鈦基納米復合涂層新工藝

據(jù)報道，俄羅斯烏拉爾聯(lián)邦大學和俄羅斯科學院烏拉爾分院電物理研究所科研人員聯(lián)合研發(fā)出一種鈦基4組分納米復合涂層TiSiCN（鈦、硅、碳、氮）新工藝，可作為耐磨性保護涂層用于保護飛機和燃氣渦輪發(fā)動機等部件，廣泛應用于金屬加工和生物醫(yī)學等領域。該復合涂層不需要高溫，也無需附加裝置和材料。研究結果發(fā)表在《Membranes》雜志上。

俄科研人員采用等離子體化學分解法，用具有空心陰極和活性陽極的氣體放電裝置來制造多組分活性介質，無需單獨安裝電離和過濾系統(tǒng)?？蒲腥藛T使用含有參與最終結構形成的SiC（硅、碳）和SiN（硅、氮）鍵的有機硅前體—揮發(fā)性低毒液體，通過等離子體中的電子束蒸發(fā)鈦，將鈦添加到前體氣體介質中，在處理過的部件表面形成TiN（鈦、氮）、TiC（鈦、碳）或 TiCN（鈦、碳、氮）晶體組成的納米晶相涂層。該工藝比磁控濺射具有更高的沉積速率和高離子通量密度，且成本低、無污染。（科技部）

研究人員開發(fā)出一種新型環(huán)保緩蝕劑

俄南烏拉爾國立大學的研究人員們開發(fā)出一種含有阿拉伯樹膠納米顆粒的有機緩蝕劑，可減緩腐蝕過程，相關研究發(fā)表在《材料》上。

鋼筋混凝土長期暴露于日曬、雨淋、大氣污染等環(huán)境下，易被腐蝕。阿拉伯膠，又稱阿拉伯樹膠，是一種固體透明樹脂，來源于豆科的金合歡樹屬的樹干滲出物。研究人員通過pH值測定、電子顯微鏡、原子力顯微鏡、X射線光譜、熱重儀等一系列研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土中引入含有3%阿拉伯膠納米顆粒的緩蝕劑，可在鋼筋表面形成保護層，減緩腐蝕過程。通過對加入阿拉伯膠并暴露在二氧化碳中180天的鋼筋混凝土進行分析，發(fā)現(xiàn)該緩蝕劑的抑制效率高達94.5%，并使腐蝕率降至0.57×103mm/a，同時鈣和硅的含量也分別減少3.72%和0.69%。（科技部）

科研人員揭示磷酸化纖維素納米纖維表面化學結構

據(jù)報道，日本東京大學農(nóng)學生命科學研究科的科研團隊研究發(fā)現(xiàn)磷酸化處理的纖維素納米纖維（cellulose nanofiber，CNF）表面可選擇性引入多聚磷酸，揭示了磷酸化CNF表面化學結構。該研究成果于近期發(fā)表在《Biomacromolecules》。

纖維素納米纖維（CNF）由環(huán)保可再生的纖維原料制備而成，具有高強度、高彈性等優(yōu)越性能，可應用于醫(yī)學、造紙等領域。

CNF化學預處理可采用2，2，6，6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）氧化法和磷酸化處理等方法。本研究中，科研人員對磷酸化CNF表面的化學結構進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，磷酸化CNF表面存在多種磷酸聚合而成的多聚磷酸（polyphosphoric acid），并且微纖絲葡萄糖單元的C2和C3上的羥基會選擇性地引入多聚磷酸，引入比例與磷酸化的加熱時間相關，通過長時間加熱，最多可引入近30%的多聚磷酸。

該研究進一步明確了磷酸化CNF表面的化學結構，有助CNF功能化改性技術的研發(fā)。（科技部）

可云集“圍攻”生物靶標的智能納米機器人來了

據(jù)報道，近日，中國科學院合肥物質科學研究院楊良保研究員課題組、安徽大學等構建了可非線性云集“圍攻”生物靶標分子的智能DNA分子納米機器人模型。相關成果發(fā)表于納米材料領域頂級期刊《納米視野》。

“在試管液體環(huán)境下，當目標生物分子存在時，智能DNA分子納米機器人會自動識別出，然后迅速集結‘圍攻，實現(xiàn)對這些目標生物分子的捕獲和信號放大，有助于研究人員快速追蹤?！卑不沾髮W教師、論文第一作者李紹飛介紹。

這個過程如同目標物被一只蜜蜂“盯”上，然后會“召喚”其他蜜蜂，不斷進行群集“圍攻”，形成容易被發(fā)現(xiàn)的聚集群。

李紹飛說，“智能DNA分子納米機器人模型是以短的單鏈DNA為骨架，長度通常為100個左右的核苷酸，通過自身折疊形成納米尺度的結構設備，其形狀類似于一個發(fā)夾。”智能DNA分子納米機器人模型由多功能機械臂和備選附件（藥物、信號標簽、靶標鉗夾等）、靶標驗證器、智能云集路徑控制器和自組裝馬達等部件組成。

每個部件都有各自的“使命”。例如，多功能機械臂可以從混合物中抓取目標分子，緊接著靶標驗證器來檢驗抓取目標的正確性。在抓取和識別到正確的目標分子后，機器人開始在路徑控制器的引導下，按照非線性的路徑方式開始云集，并依賴自組裝馬達驅動機器人完成云集組裝，最終形成大的組裝體。

當這些部件完成各自“使命”時，目標分子充分“暴露”，只能乖乖“束手就擒”。相比目前常用的PCR檢測技術，李紹飛認為，智能DNA分子納米機器人集結“圍攻”靶標的信號放大策略，具有無酶、常溫和操作簡單等獨特優(yōu)勢，有利于在即時檢驗或臨床檢驗中的應用。（中國科學報）

新研究發(fā)現(xiàn)非晶態(tài)高硅氧化物納米顆粒

據(jù)報道，在廣東省科學院建設國內一流研究機構行動專項資金項目等資助下，廣東省科學院新材料研究所粉末冶金團隊首次發(fā)現(xiàn)非晶態(tài)高硅氧化物納米顆粒，并闡釋了原位氧化納米顆粒增強選區(qū)激光熔化Co-Cr-W合金強化機制。相關研究近日發(fā)表于《材料科學技術》。

以選區(qū)激光熔化為代表的增材制造技術，除了能為制造形狀復雜的金屬零部件提供全新的加工路徑，還因其快速非平衡熔凝的工藝特征賦予了材料獨特的組織性能。鈷鉻（Co-Cr）合金因其良好的力學性能和生物相容性，被廣泛應用于齒科和骨科的植入體。在以往的研究中，已有大量關于選區(qū)激光熔化制備鈷鉻合金的研究。然而，關于鈷鉻合金在成形過程中原位氧化及其彌散強化機制的影響卻鮮有報道。

研究人員通過選區(qū)激光熔化制備Co28Cr9W1.5Si（質量分數(shù)）合金，首次發(fā)現(xiàn)非晶態(tài)高硅氧化物納米顆粒，并標定了具有八重對稱結構的體心立方結構Co5Cr3Si2納米沉淀相。針對納米顆粒原位生成及沉淀析出，研究人員提出納米彌散顆粒與層錯/馬氏體阻礙位錯移動，從而提高材料屈服強度的強化機制，并量化分析其強化效果達約169MPa。

該研究對深入理解鈷鉻合金粉末在激光增材制造過程中原位氧化機理及合金強韌化機制有重要參考意義。（中國科學報）

山西運城鹽化新型納米硫酸鋇投產(chǎn)

據(jù)報道，近日，山西焦煤運城鹽化集團鋇鹽分公司的納米硫酸鋇生產(chǎn)技術實現(xiàn)工業(yè)化應用，產(chǎn)品發(fā)往下游客戶進行試用。

2017年，運城鹽化成立納米硫酸鋇重大專項攻堅項目組，歷經(jīng)5年的技術攻關，研發(fā)出納米硫酸鋇生產(chǎn)技術。2022年5月底，納米硫酸鋇項目進入試運行，經(jīng)過3天連續(xù)生產(chǎn)，18t納米硫酸鋇產(chǎn)品順利下線，粒徑為0.3μm，經(jīng)質量檢驗全部達標。

據(jù)悉，納米硫酸鋇屬于高端硫酸鋇產(chǎn)品，可有效提高涂料、印刷油墨的色調，使之更為鮮明、富有光澤，并有抗老化功能。

隨著市場需求，實現(xiàn)納米硫酸鋇的工業(yè)化生產(chǎn)，成為國內外化工材料市場的迫切需求。目前，國內在生產(chǎn)普通硫酸鋇領域具有豐富經(jīng)驗，但納米硫酸鋇制備技術大都還停留在實驗室階段，工業(yè)化生產(chǎn)納米硫酸鋇的純度和粒度分布均達不到理想要求。

運城鹽化借助多年積累的化工行業(yè)資源和技術優(yōu)勢，開發(fā)的納米硫酸鋇功能粉體具有粒徑小、分布范圍窄，化學穩(wěn)定性、分散性好等特點，可應用于塑料、橡膠制品、涂料、油墨、汽車漆行業(yè)。下一步，該公司將建設千噸級改性納米硫酸鋇示范工程生產(chǎn)線。（中國化工報）