美國加州理工學院等開發(fā)新型高強度納米結(jié)構(gòu)材料

據(jù)報道，近期，一個由美國加州理工學院（Caltech）牽頭的國際研究團隊在《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)量下防護效果優(yōu)于凱夫拉（Kevlar）復合纖維材料。麻省理工學院（MIT）和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院（ETH Zürich）參與了相關研究。

研究人員表示這種材料比頭發(fā)絲還細，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)過測試，同等質(zhì)量下這種材料性能比鋼高100%，比凱夫拉復合纖維材料高70%。（科技部）

麻省理工開發(fā)出可承受超音速沖擊的超輕材料

麻省理工學院、加州理工學院等組成的聯(lián)合團隊最近的一項研究表明，其研發(fā)的根據(jù)精確的納米尺度結(jié)構(gòu)設計的“納米結(jié)構(gòu)”材料，很有潛力用來制造輕型裝甲、防護涂層、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械魯棒性。他們首先使用雙光子光刻技術制造了一種納米結(jié)構(gòu)的材料，這種技術使用快速、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)建了一個被稱為四面體的重復圖案——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?？茖W家通過用微粒以超音速發(fā)射來測試這種材料的彈性，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倍以上時仍然可以有效防止穿透。研究人員計算出，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

抗生素精準送達病灶

俄羅斯國立研究型技術大學開發(fā)出一種納米顆粒，能將抗生素精準輸送到感染病灶，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。相關研究表在《美國化學學會應用材料界面》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，導致微生物對抗生素產(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。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，且不會對患者產(chǎn)生副作用。醫(yī)學研究人員認為，新型藥物的主要優(yōu)點是可以大大減少抗生素的劑量，減輕身體負擔并減緩微生物耐藥性的發(fā)展。

俄羅斯國立研究型技術大學的科研人員發(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)來消滅細菌和真菌種群。在某些情況下，劑量差異達到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時就能達到類似效果。

據(jù)悉，新型藥物已經(jīng)通過了對50多種細菌和真菌培養(yǎng)物的實驗室測試，目前，研究團隊正在繼續(xù)對新的納米雜交物進行臨床前測試。（科技日報）

堅韌可修復新材料

靈感源自蜻蜓翅膀

據(jù)報道，日前，南京理工大學教授傅佳駿和四川大學教授傅強、副研究員吳凱合作報道了一種以蜻蜓翅膀為靈感打造的堅硬而強韌的可修復材料。相關論文近日刊登于《物質(zhì)》。

受到生物體能夠自主修復自身結(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）的可修復聚合物材料。由于非共價相互作用在分子層面能夠可逆地斷裂結(jié)合，該類材料不僅具在理論上有無限次修復能力，而且還能修復原有功能，如導電、傳感、抗腐蝕等。

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

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，解決了剛性可修復材料脆性斷裂的問題。與初始的材料相比，制備的仿生復合材料的綜合力學性能有了顯著提升，其剛度提高了3.8倍，強度提高了25倍，應變提高了7.9倍，斷裂韌性則提高了54.3倍。

此外，制備的仿生復合材料還具有快速的光控可修復性能、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韌復合材料，具有廣闊的應用前景。（中國科學報）

新型納米薄片? 可提高二氧化碳的光催化轉(zhuǎn)化

據(jù)報道，7月19日，云南大學材料與能源學院郭洪教授團隊近期在新能源存儲材料領域取得突破性進展，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)化為碳氫化合物。國際著名期刊《化工學報》發(fā)表了相關研究成果。

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及環(huán)境問題，極大地阻礙了人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

“過量二氧化碳排放，導致嚴重的環(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)化二氧化碳也遠沒有在實際應用中得到普及。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。

為促進實現(xiàn)碳達峰、碳中和的可持續(xù)發(fā)展目標，在課題組前期研究基礎上，郭洪結(jié)合材料中空結(jié)構(gòu)形貌構(gòu)筑雙金屬位點和富硫空位的優(yōu)點，設計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氫化合物的選擇性和活性。

這種納米薄片中，硫空位的引入產(chǎn)生的雙金屬位點，使催化劑具備了電化學還原二氧化碳反應中對產(chǎn)物碳氫化合物較高的選擇性;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，從而對催化劑的性能進行優(yōu)化。通過原位紅外與密度泛函理論計算，明確了電化學還原二氧化碳反應中對碳氫化合物有顯著選擇性的機制。

這項研究，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。（科技日報）

四川省高品質(zhì)石墨烯材料研究與應用取得新進展

據(jù)報道，在四川省重大科技專項支持下，西南交通大學、大英聚能科技有限公司和德陽中碳新材料科技有限公司等單位通過產(chǎn)學研用協(xié)同攻關，突破了高品質(zhì)石墨烯環(huán)保、批量生產(chǎn)關鍵技術，研發(fā)了高性能石墨烯基導熱材料、石墨烯基防腐涂料和石墨烯基復合膜材料產(chǎn)品。其中，石墨烯基導熱材料熱導率處于國內(nèi)領先水平，力學性能優(yōu)異，已推廣應用到長虹、天邑等多家企業(yè);石墨烯基復合膜材料抗拉強度與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相當。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，德陽中碳新材料科技有限公司已建立石墨烯基導熱材料生產(chǎn)示范線，相關產(chǎn)品已上市銷售，勢頭良好。（瀟湘晨報）