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一大波新材料橫空出世,改變世界超出你想象

軍工資源網(wǎng) 2022年06月02日
6分鐘充電60%:新材料突破鋰離子電池瓶頸

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為縮短電動汽車充電時間,科學家們一直在積極尋找新方案。

近日,中國科學技術大學俞書宏院士團隊與姚宏斌、倪勇教授團隊合作,致力于解決鋰離子電池高能量密度與快充性能之間的矛盾,提出并制備出一種新型雙梯度石墨負極材料,實現(xiàn)了鋰離子電池在6分鐘內充電60%。相關成果近日發(fā)表于《科學進展》。
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蜜蜂制造生物塑料:新西蘭Humble Bee Bio公司獲得重大突破

據(jù)TechCrunch報道,Humble Bee Bio公司的使命是通過合成蜜蜂的生物學特性,創(chuàng)造一種可生物降解的塑料替代品。雖然這家位于新西蘭的公司仍處于早期階段--它的概念驗證已經(jīng)進行了一半--但如果Humble Bee獲得成功,它的生物塑料很可能會進入可持續(xù)紡織品行業(yè)。

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作為A輪融資的一部分,Humble Bee剛剛籌集了320萬美元的可轉換票據(jù),它一直在研究澳大利亞一種蜜蜂物種,這是一種不產蜜的獨居蜂,但會制造一種用于產幼蟲的巢穴材料,它有許多類似塑料的特性。

該團隊正在使用一種合成生物學方法,包括進入蜜蜂的遺傳密碼,并確定負責筑巢材料的基因和蛋白質。Humble Bee已經(jīng)提取了代碼,并試圖在實驗室里重新創(chuàng)建它。接下來,該公司將嘗試合成類似塑料的材料,重點是四種不同類型的生物材料,它們可以變成纖維和織物的整理。

Humble Bee的目標是在2023年3月至6月的任何時候證明這一概念,屆時,該團隊希望使用工業(yè)規(guī)模的發(fā)酵技術來擴大生產。
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可高效凈化海水:新型氟環(huán)納米管材料

日本研究人員設計了一系列氟化納米通道,能夠選擇性地從受污染的水樣中去除鹽分和其他雜質。由于凈化率比目前的替代方案高出三個數(shù)量級,該團隊相信這項技術可以開發(fā)用于全球水處理和海水淡化應用。

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“淡水僅占總水量的0.01%。它的短缺是全球可持續(xù)發(fā)展目標面臨的最大問題之一,”研究人員解釋道。淡水危機在整個中東地區(qū)尤為嚴重。中東所有國家都被世界資源研究所的渡槽水風險圖譜列為面臨嚴重缺水風險的國家,并依靠海水淡化和水凈化系統(tǒng)來獲取這種寶貴的資源。

“目前,海水淡化和水處理以反滲透膜為主,”相關人員評論道?!暗芯勘砻鳎砑蛹{米材料可以顯著增強水處理材料的特性。”

盡管性能優(yōu)于所有當前的凈化技術,但仍有工作要做?!斑@些基于納米材料的膜具有成為未來水凈化技術的巨大潛力,但這些材料在商業(yè)規(guī)模上的應用仍然存在重大障礙。這項研究仍處于早期階段,”相關人員評論道。
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南京土壤所制備出碳基底的錳單原子材料

中國科學院南京土壤研究所研究員王玉軍團隊利用錳超積累植物美洲商陸,基于一步熱解法,制備出碳基底的錳單原子材料?;谕捷椛涞腦射線吸收譜(EXAFS)和球差電鏡研究證明,這種錳單原子材料中,錳是以Mn-N4的方式錨定在生物炭基底上。

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該單原子材料表現(xiàn)出極高的光催化降解有機污染物的能力,可在10分鐘內100%降解羅丹明B等有機污染物,具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。電子順磁共振(EPR)等實驗發(fā)現(xiàn),在光照條件下該材料可以產生大量的羥基自由基,且該過程需要氧氣參與,在隔絕氧氣的條件下,其降解有機污染物的能力受到抑制。

科研團隊基于原位EXAFS實驗和分子動力學(DFT)計算等手段揭示其催化降解污染物分子機制:在好氧條件下,氧氣分子吸附到Mn單原子活性中心,導致Mn的價態(tài)從II價變?yōu)镮V價,Mn-N4配位結構變?yōu)镸n-N4O1配位,單原子Mn催化氧氣分子解離,釋放出羥基自由基,促進污染物的快速降解。該研究為超積累植物生物質的資源化利用以及廉價單原子材料的合成和實際應用提供了新視角。

近日,相關研究成果發(fā)表在Environmental Science & Technology上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金的支持。
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用于乳腺癌治療:我國學者開發(fā)新型光免疫納米材料

近年來,癌癥免疫治療結合其他療法的協(xié)同治療模式引起人們廣泛關注。光療,包括光動力療法(Photodynamic therapy,PDT)和光熱療法(Photothermal therapy,PTT),與化學療法相比是侵入性較小的治療方式之一。


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近日,中科院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所研究員董文飛課題組開發(fā)了一種載有咪喹莫特(R837,TLR7激動劑)的介孔六方核殼鋅卟啉-二氧化硅納米粒子(MPSNs),該納米粒子可用于乳腺癌PDT、PTT和特異性免疫聯(lián)合治療。一方面,該粒子只需一種光源即可高效產生活性氧(ROS)并將光子轉化為熱能,實現(xiàn)PDT和PTT效果;另一方面,二氧化硅殼的介孔結構實現(xiàn)了R837的高效裝載,與腫瘤相關抗原一起功能化,有效促進樹突狀細胞(DC)成熟,激發(fā)強烈的免疫反應。


MPSNs能作為優(yōu)良的光敏劑,也可以作為高效的藥物載體;基于MPSNs@R837的治療策略不僅通過光療方式根除原發(fā)性腫瘤,而且由于雙向機制相互作用引發(fā)的強烈免疫反應,有效抑制了腫瘤轉移。相關研究發(fā)表于Journal of Nanobiotechnology。


注明:文本經(jīng)藍海長青智庫整理編輯,轉載請注明來源!(信息來源:中國科學報、cnBeta.COM、賢集網(wǎng)、南京土壤研究所、科冀早茶)

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