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前沿热点
  • ACS Applied Materials & Interfaces:多功能被动辐射冷却超分子硅氧烷涂料
    随着温室效应和能源危机问题的广受关注,新型的制冷技术已成为研究的热门话题。辐射制冷作为一种不需要能源输入,而降低自身温度的技术,引起了广泛的关注。对比传统的制冷技术,被动辐射冷却聚合物涂层(PRCPCs)是绿色控制日间温度最有效的策略之一,对于环境保护和能量利用都有着非常重要的意义。它们通过在聚合物基质中引入空腔或粒子构建非均质结构,从而实现反射太阳光(波长范围为 0.3-2.5μm)和通过大气窗口(波长范围为 8-13μm)向寒冷的外太空进行热辐射。受这个想法启发,人们把重点放在提高涂层的冷却性能上,但在这些涂层的实际应用中还应考虑许多其他方面。
    发布时间: 2022-01-18阅读次数: 8
  • Nature Sustainability:奇材馆氧化石墨烯助力界面光热催化系统,突破酯化转化率理论极限!
    自工业革命以来,经济发展的同时也带来了很大的弊端。巨大的能耗和过多的碳排放给我们带来了很多危害。绿色化学一直以来就是人们倡导的解决办法。由于大多数化学反应都是可逆的,所以这些反应遵循平衡定律。即在某种特定情况下,化学反应会达到平衡。在学化学反应原理的时候,我们知道提高化学反应的平衡转化率的手段有增加反应物浓度或者移除反应产物。工业生产乙酸乙酯(EA)时,在乙醇和乙酸等比例情况下,乙酸的平衡转化率被限制在62.5%。 为了提高转化率,工业上常超流体乙醇以及甲苯作为除水剂,这些有毒的试剂的使用一方面增加环境污染,另一方面也提高生产成本。而最好的策略是,在不添加任何物质的时候,通过调节合适的原料比,实现快速去除产物的目的。 近年来,界面太阳能加热在各个领域显示出巨大的前景,在阳光照射下,蒸发器可有效地吸收太阳能并将能量转移到界面周围的一层薄薄的液体上,从而引起直接的液-汽相变。氧化石墨烯和石墨烯气凝胶由于其高太阳能吸收率而被提出作为界面太阳能加热的蒸发器材料,并展示出良好的界面光热性能。
    发布时间: 2022-01-16阅读次数: 11
  • Nature Communications:超快焦耳热相控合成过渡金属碳化物纳米晶
    由于具有极高的硬度、高的热稳定性和广泛可调的电子结构,硬质合金是一类在电子、陶瓷和能量转换领域有着广泛应用的重要材料。纳米级过渡金属碳化物(TMCs)被广泛用作超硬、超强陶瓷的前驱体、类铂电子结构的高性能电化学催化剂以及金属-基板强相互作用的催化剂载体。碳化物的合成通常采用碳热反应,过量的碳源供给会导致碳化物表面焦化,而冗长的反应时间使得纳米颗粒尺寸较大,不利于其后续的应用。更重要的是,碳化物具有复杂的相态,热力学平衡的合成方法通常难以实现亚稳态相的控制,从而限制了其相依赖的物性研究和应用。
    发布时间: 2022-01-13阅读次数: 11
  • Angewandte Chemie International Edition:PET和CO2催化转化为高价值化学品
    由于塑料生产对市场需求的迅速增长,塑料已经造成了一个全球性的浪费问题。目前迫切需要开发新的、有效的塑料处理回收策略。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是最常用的聚酯塑料。为了实现PET的回收,目前常用的三种主要方法:物理方法(如融化废塑料)、化学方法(如PET的化学反应)和焚烧能量回收。这些方案都有很大的弊端,因此开发可持续的化学方法将PET转化为高价值化学物质仍然是一个重大挑战。
    发布时间: 2022-01-10阅读次数: 17
  • Nature biomedical engineering:多功能Janus水凝胶!质肌腱损伤患者的福音
    质肌腱损伤日常生活中比较常见,一般伴有组织炎症和变性,这些损伤也是骨折固定后的并发症。目前,虽然提出了许多新的外科、康复、移植和药物治疗方法,但肌腱愈合失败和持续疼痛依旧是一类比较常见的医疗问题。由于水凝胶具有良好的生物相容性、可调的物理特性,以及作为药物输送库的能力,其在组织损伤修复上的应用特别具有吸引力。然而,大多数水凝胶不够坚硬,会突然释放药物,需要细胞浸润或缝合才能与周围组织结合,这大大限制了其在促进肌腱愈合上的应用。
    发布时间: 2022-01-06阅读次数: 18
  • Nano Energy:工作温度范围可达–20°C至200°C的燃料电池
    质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其具有功率密度高、操作温度低、环境友好等优点而备受人们的关注。尤其是在2014年丰田发布燃料电池电动汽车Mirai,掀起一波又一波的热潮。但是,现有的技术中,燃料电池汽车的核心部件PEMFC仍然存在诸多技术壁垒需要克服。目前已经商业化的低温PEMFC存在随着相对湿度 (RH) 的降低, PEM的导电性会降低并最终脱水,导致寿命较短,而使用磷酸(PA)掺杂的聚苯并咪唑膜(PBI/PA)的高温PEMFC在冷启动或频繁启动时,水冷凝会导致PBI/PA膜中掺杂的水溶性PA的渗出,质子传导性能下降。因此拓宽操作温度并进一步实现零下冷启动能力成为高温 (HT) PEMFC 系统商业化的关键挑战。
    发布时间: 2022-01-04阅读次数: 20
  • Advanced Functional Materials:震惊,口味丰富的细菌纤维素基吸管竟然可以吃,强度远超纸吸管。
    据不完全统计,每年全球制造约3亿吨塑料产品,其中相当多是一次性塑料制产品。如我们经常使用的塑料吸管,虽然使用时间仅为几分钟,但确需要几十年甚至上百年的时间才能实现完全降解,严重的影响生态环境,给人类的健康带来危害。有研究表明,塑料制品在使用过程中会持续释放出威胁人类健康的微塑料。目前,市面上虽有纸吸管和可降解聚乳酸吸管作为传统塑料吸管的替代产品,但聚乳酸吸管存在不耐热且原料昂贵的缺点,而纸吸管易坍塌,影响使用。故亟需开发一种制备具有优异的力学强度和耐热性能、不释放微塑料的可降解一次性吸管的材料。
    发布时间: 2022-01-02阅读次数: 30
  • EcoMat:太阳能蒸汽发电新进展:微型3D打印水凝胶装置
    据联合国统计,到2025年,世界上50%以上的人口将生活在水资源紧张的环境中,而COVID-19全球大流行使得情况变得更糟。直接太阳能蒸汽发电 (SVG) 为当前的全球水资源短缺挑战提供了一种可持续和生态友好的解决方案,可缓解偏远地区的缺水问题,并开发便携式净水设备以满足紧急需求。然而,在自然阳光下运行的现有SVG系统存在产水量低和汽化能量需求高的问题。迫切需要具有降低水汽化潜热的新材料来促进SVG工艺。
    发布时间: 2021-12-31阅读次数: 26
  • Matter:神奇的抗冻水凝胶,实现细胞组织冷冻生物打印
    三维生物打印技术为制造复杂的充满细胞的组织结构铺平了一条新的道路。到目前为止,生物打印已经被应用于无数的应用中。然而,在3d生物打印组织结构的制作和存储方面存在挑战。由于大多数生物打印过程的内在复杂性,使用挤压生物打印法作为现场制造技术可能是繁琐的,有时在许多情况下不切实际。此外,由于缺乏长期储存充满细胞的组织结构的功能性方法,预先制作好的生物打印产品无法在货架上销售。结合制造和储存方法(即生物打印和冷冻保存)是解决上述障碍的潜在解决方案。而这种方法应该解决的主要挑战是冰晶的形成和重结晶,这可能会对制造的产品中的细胞活力产生负面影响。
    发布时间: 2021-12-29阅读次数: 26
  • ACS Materials Letters:宣纸遇到仿生学,多功能纤维素纤维薄膜出现了
    在古代,中国工匠生产出一种结合高机械强度和高韧性的纸,称为宣纸,其制备工艺被认为是人类非物质文化遗产。宣纸是由特定的植物纤维经过数百道复杂的工序加工而成,使其具有卓越的机械强度和非凡的韧性。因此,宣纸被用来制作传统的书画,可以保存1000多年而不被破坏。故有“纸寿千年”“纸中之王”的美称,居文房四宝之首。这一人造的传统瑰宝具有复杂的、超细的多尺度结构,这也是宣纸具有高强度和高韧性的原因之一。受生物材料多尺度结构的启发,许多具有超细结构的仿生材料被制备出来,表现出优异的力学性能和功能。因此,多尺度结构设计被证明是提高材料整体性能的有力策略。
    发布时间: 2021-12-26阅读次数: 34
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