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超強(qiáng)超韌和超耐疲勞性能的材料在航空航天、軍事裝備、防彈衣、大型橋梁、運(yùn)動器材、人造肌肉等眾多領(lǐng)域都面臨巨大的需求。碳納米管是典型的一維納米材料，也是目前已知的力學(xué)強(qiáng)度最高和韌性最好的材料，其宏觀強(qiáng)度和韌性均比目前廣泛使用的碳纖維和芳綸等材料高出一個數(shù)量級以上。然而，由于其小尺寸特性以及難以被測試的特點(diǎn)，單根碳納米管的疲勞行為以及疲勞破壞機(jī)制研究是該領(lǐng)域長期未能搞清楚的難題。由于疲勞可以在應(yīng)力水平遠(yuǎn)低于靜態(tài)斷裂強(qiáng)度的情況下發(fā)生，探究疲勞行為和潛在的破壞機(jī)制對于新材料的應(yīng)用和長期可靠性評估具有重要意…

近年來，隨著電商時代的興起和人們對新鮮安全產(chǎn)品的需求增長，冷鏈物流如今正在飛速發(fā)展。   眾所周知，在冷鏈物流中不僅儲藏冷庫，運(yùn)輸冷藏車的成本較高，而且在從冷庫到消費(fèi)者的運(yùn)輸過程中，目前仍存在因蓄冷設(shè)施不到位導(dǎo)致的冷鏈“斷鏈”問題，從而也引發(fā)了一些相關(guān)的衛(wèi)生安全問題。 那么在化石能源的逐漸枯竭的今天，如何在保證冷鏈運(yùn)輸及儲存普及性的同時，兼顧成本與能源的高效利用呢？顯而易見的，相變蓄冷材料可為冷鏈這只猛虎添上雙翼。把相變蓄冷材料應(yīng)用于冷鏈物流設(shè)施中，不僅能夠降低冷鏈物流的成本，提升冷藏…

近日，英國皇家科學(xué)院和歐洲科學(xué)院院士、華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院David Leigh（李大為）教授團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)在同一條納米繩上打出不同的結(jié)，并首次構(gòu)筑了分子52結(jié)，填補(bǔ)了分子結(jié)周期表中的重要一環(huán)，對研究可以打結(jié)的DNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能有重要的指導(dǎo)意義。相關(guān)研究成果以華東師范大學(xué)為第一單位發(fā)表于Nature?雜志。 結(jié)（knot）廣泛存在于生活中，小到鞋帶大至航?；蚺实巧椒逅玫睦K索，無一不證明結(jié)具有十分重要的用途。在微觀層面，分子結(jié)（Molecular knot）存在于DNA、蛋白質(zhì)和…

當(dāng)代聚合物機(jī)械化學(xué)的一個主要目的是在合成材料中再現(xiàn)活組織對機(jī)械載荷的復(fù)雜反應(yīng)的各個方面。兩種材料都會在機(jī)械載荷下降解，但只有活組織才能感知并發(fā)出這種損傷的信號（例如，疼痛），合成材料中的損傷信號通常是通過利用材料的機(jī)械變色性或機(jī)械觸發(fā)的材料吸收或發(fā)射特性的變化來實(shí)現(xiàn)的。賦予聚合物損傷信號和自增強(qiáng)能力需要增加不同組分的數(shù)量，這既帶來了合成挑戰(zhàn)，又需要避免負(fù)載材料中的交叉反應(yīng)，或者產(chǎn)生雙重機(jī)械效應(yīng)。 最近，廈門大學(xué)翁文桂教授和利物浦大學(xué)Roman?Boulatov教授在《Angewandte?Che…

在生物進(jìn)化過程中，生物產(chǎn)生的粘附、修復(fù)、生長等動態(tài)響應(yīng)行為，都是為了適應(yīng)周圍環(huán)境。目前，大多數(shù)的仿生研究僅限于軟合成材料，對具有自主響應(yīng)能力的剛性和對齊材料的研究一直被忽視，而現(xiàn)實(shí)是迫切需要這種材料。雖然利用多種動態(tài)交聯(lián)方法可產(chǎn)生各向同性和柔軟的材料，且具有自適應(yīng)響應(yīng)性，但是利用這些動態(tài)共價鍵制備自增韌性和自生長的材料仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。 其中，利用結(jié)構(gòu)和層次各向異性是一種有效的解決方案。作為內(nèi)部軟組織和外部環(huán)境之間的硬屏障，翅鞘是用于執(zhí)行輕量級分層結(jié)構(gòu)的通用模型。同時，該部分具有自增韌性和自再生…

石墨烯和氧化石墨烯（GO）結(jié)構(gòu)的控制與其在聚合物中的分散穩(wěn)定性息息相關(guān)，對其研究與應(yīng)用都至關(guān)重要。然而，由于當(dāng)前GO的制備方法不盡相同，其氧化程度與微觀結(jié)構(gòu)可能有很大的差異，例如尺寸、官能團(tuán)組成和分布等等。這也帶來了在多數(shù)研究中的GO表征結(jié)果如此不確定的問題，導(dǎo)致GO在復(fù)合材料中的團(tuán)聚現(xiàn)象一直難以科學(xué)地解決。因此，將GO納米片的結(jié)構(gòu)和成分特性與其在復(fù)合物中的最終形態(tài)聯(lián)系起來是一項(xiàng)艱巨而具有重要意義的任務(wù)。分子模擬為研究這一問題提供了有力的手段，可以通過控制GO的組成和結(jié)構(gòu)來監(jiān)測GO的熱力學(xué)穩(wěn)定性…

膜科學(xué)技術(shù)正迅速發(fā)展，并在許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，包括化學(xué)分析、食品生產(chǎn)、氣體分離、廢水處理、能源收集、醫(yī)療診斷與治療等。在眾多需求的驅(qū)使下，科學(xué)家們針對固體多孔膜的結(jié)構(gòu)，化學(xué)組成，表面化學(xué)設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)膜材料的特定功能。 盡管它們在上述領(lǐng)域中具有重要意義，但選擇性和滲透性之間的平衡，污染問題，以及缺乏對不同環(huán)境的適應(yīng)性是傳統(tǒng)固體膜材料發(fā)展的卡脖子問題。液基多孔膜由于其在擴(kuò)散性，動態(tài)性，抗污性，全憎性，自愈合與自適應(yīng)等方面具有顯著的優(yōu)勢而逐漸凸顯。鑒于此，本文探討了液基多孔膜的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研…

對稱性是構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)的核心，從根本上決定了材料的屬性。特別地，壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，反之亦然，但該效應(yīng)僅限于非中心對稱材料。此外，熱釋電效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，它只發(fā)生在極性對稱的材料中。材料的對稱性通常由其原始的晶體結(jié)構(gòu)決定，材料通常由于相變使其喪失對稱性。 然而，材料的對稱性也可以通過外部刺激來調(diào)節(jié)，這些刺激降低了任何中心對稱材料的對稱性，甚至破壞了它的反演對稱性。許多材料（如中心對稱鍶鈦氧化物（SrTiO3）和二氧化鈦（TiO2））的各種功能有關(guān)，包括壓電、熱釋電和光電效應(yīng)與這種…

自由基在化學(xué)里一直是個特殊的存在——可以利用其聚合，可以用其調(diào)控生物過程，也可以用其來制備共軛材料，如發(fā)光體。自由基的發(fā)光不同于普通單重態(tài)（S1）的熒光和三重態(tài)（T1）的磷光，是基態(tài)和激發(fā)態(tài)都為二重態(tài)的發(fā)光，使得其理論上可以繞過普通單重態(tài)發(fā)光體OLED中的不發(fā)光三重態(tài)（通常因此電激發(fā)量子效率最高只能到25%）。但長久以來，共軛自由基的發(fā)光量子效率尤其是固態(tài)發(fā)光效率一直很低（<10%），其光照穩(wěn)定性也欠佳（<200s）。近些年來，通過引接咔唑和吡啶，Julia、Nishihara、李峰…

提到邁克烯（Mxene），相信大多數(shù)科研人員想起的是其優(yōu)秀的電學(xué)性能（電子傳輸能量勢壘低、豐富的離子擴(kuò)散通路、豐富的活性位點(diǎn)），卻忽略了其優(yōu)越的力學(xué)和摩擦性能，若能兼顧以上性能，對于提高傳感材料可靠性、降低磨損和能耗、延長材料使用壽命具有十分重要的意義。 Mxene是一種具有優(yōu)良機(jī)械、熱和摩擦學(xué)性能的二維納米材料，被廣泛應(yīng)用于各種關(guān)鍵研究領(lǐng)域，從癌癥治療到能源和環(huán)境應(yīng)用。其特殊的力學(xué)性質(zhì)，如優(yōu)良的機(jī)械和熱穩(wěn)定性能和豐富的表面性能等，特別是Mxene的末端基團(tuán)對聚合物具有很強(qiáng)的親和力，使其具有合成…

淡水是人類和其他生物賴以生存的最寶貴資源之一，但由于人口增長、氣候變化和水污染，淡水的供應(yīng)越來越緊張。盡管當(dāng)前最先進(jìn)的反滲透（RO）脫鹽技術(shù)已用于海水淡化，但一般的聚合物RO膜都存在諸如抗結(jié)垢性低、選擇性差等問題。由于石墨烯具有抗污性、可調(diào)節(jié)的小孔徑、化學(xué)穩(wěn)定性以及大規(guī)模合成等優(yōu)點(diǎn)，石墨烯基膜被認(rèn)為是下一代海水淡化的候選者之一。然而，由于難以在單層石墨烯上制備均勻半徑<0.45nm的無缺陷亞納米孔，基于多孔石墨烯膜技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用受到了限制。此外，納米孔的尺寸應(yīng)小于水合離子的直徑，以顯示出…