一大波新材料横空出世,改变世界超出你想象

军工资源网 2022年06月02日
6分钟充电60%:新材料突破锂离子电池瓶颈

图片

为缩短电动汽车充电时间,科学家们一直在积极寻找新方案。

近日,中国科学技术大学俞书宏院士团队与姚宏斌、倪勇教授团队合作,致力于解决锂离子电池高能量密度与快充性能之间的矛盾,提出并制备出一种新型双梯度石墨负极材料,实现了锂离子电池在6分钟内充电60%。相关成果近日发表于《科学进展》。
图片
蜜蜂制造生物塑料:新西兰Humble Bee Bio公司获得重大突破

据TechCrunch报道,Humble Bee Bio公司的使命是通过合成蜜蜂的生物学特性,创造一种可生物降解的塑料替代品。虽然这家位于新西兰的公司仍处于早期阶段--它的概念验证已经进行了一半--但如果Humble Bee获得成功,它的生物塑料很可能会进入可持续纺织品行业。

图片

作为A轮融资的一部分,Humble Bee刚刚筹集了320万美元的可转换票据,它一直在研究澳大利亚一种蜜蜂物种,这是一种不产蜜的独居蜂,但会制造一种用于产幼虫的巢穴材料,它有许多类似塑料的特性。

该团队正在使用一种合成生物学方法,包括进入蜜蜂的遗传密码,并确定负责筑巢材料的基因和蛋白质。Humble Bee已经提取了代码,并试图在实验室里重新创建它。接下来,该公司将尝试合成类似塑料的材料,重点是四种不同类型的生物材料,它们可以变成纤维和织物的整理。

Humble Bee的目标是在2023年3月至6月的任何时候证明这一概念,届时,该团队希望使用工业规模的发酵技术来扩大生产。
图片
可高效净化海水:新型氟环纳米管材料

日本研究人员设计了一系列氟化纳米通道,能够选择性地从受污染的水样中去除盐分和其他杂质。由于净化率比目前的替代方案高出三个数量级,该团队相信这项技术可以开发用于全球水处理和海水淡化应用。

图片

“淡水仅占总水量的0.01%。它的短缺是全球可持续发展目标面临的最大问题之一,”研究人员解释道。淡水危机在整个中东地区尤为严重。中东所有国家都被世界资源研究所的渡槽水风险图谱列为面临严重缺水风险的国家,并依靠海水淡化和水净化系统来获取这种宝贵的资源。

“目前,海水淡化和水处理以反渗透膜为主,”相关人员评论道。“但研究表明,添加纳米材料可以显着增强水处理材料的特性。”

尽管性能优于所有当前的净化技术,但仍有工作要做。“这些基于纳米材料的膜具有成为未来水净化技术的巨大潜力,但这些材料在商业规模上的应用仍然存在重大障碍。这项研究仍处于早期阶段,”相关人员评论道。
图片
南京土壤所制备出碳基底的锰单原子材料

中国科学院南京土壤研究所研究员王玉军团队利用锰超积累植物美洲商陆,基于一步热解法,制备出碳基底的锰单原子材料。基于同步辐射的X射线吸收谱(EXAFS)和球差电镜研究证明,这种锰单原子材料中,锰是以Mn-N4的方式锚定在生物炭基底上。

图片

该单原子材料表现出极高的光催化降解有机污染物的能力,可在10分钟内100%降解罗丹明B等有机污染物,具有良好的循环稳定性。电子顺磁共振(EPR)等实验发现,在光照条件下该材料可以产生大量的羟基自由基,且该过程需要氧气参与,在隔绝氧气的条件下,其降解有机污染物的能力受到抑制。

科研团队基于原位EXAFS实验和分子动力学(DFT)计算等手段揭示其催化降解污染物分子机制:在好氧条件下,氧气分子吸附到Mn单原子活性中心,导致Mn的价态从II价变为IV价,Mn-N4配位结构变为Mn-N4O1配位,单原子Mn催化氧气分子解离,释放出羟基自由基,促进污染物的快速降解。该研究为超积累植物生物质的资源化利用以及廉价单原子材料的合成和实际应用提供了新视角。

近日,相关研究成果发表在Environmental Science & Technology上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。
图片
用于乳腺癌治疗:我国学者开发新型光免疫纳米材料

近年来,癌症免疫治疗结合其他疗法的协同治疗模式引起人们广泛关注。光疗,包括光动力疗法(Photodynamic therapy,PDT)和光热疗法(Photothermal therapy,PTT),与化学疗法相比是侵入性较小的治疗方式之一。


图片


近日,中科院苏州生物医学工程技术研究所研究员董文飞课题组开发了一种载有咪喹莫特(R837,TLR7激动剂)的介孔六方核壳锌卟啉-二氧化硅纳米粒子(MPSNs),该纳米粒子可用于乳腺癌PDT、PTT和特异性免疫联合治疗。一方面,该粒子只需一种光源即可高效产生活性氧(ROS)并将光子转化为热能,实现PDT和PTT效果;另一方面,二氧化硅壳的介孔结构实现了R837的高效装载,与肿瘤相关抗原一起功能化,有效促进树突状细胞(DC)成熟,激发强烈的免疫反应。


MPSNs能作为优良的光敏剂,也可以作为高效的药物载体;基于MPSNs@R837的治疗策略不仅通过光疗方式根除原发性肿瘤,而且由于双向机制相互作用引发的强烈免疫反应,有效抑制了肿瘤转移。相关研究发表于Journal of Nanobiotechnology。


注明:文本经蓝海长青智库整理编辑,转载请注明来源!(信息来源:中国科学报、cnBeta.COM、贤集网、南京土壤研究所、科冀早茶)

网站已关闭

您的网站已到期,请及时续费
联系电话:400-606-1198