无机生物材料用于毛囊和毛发再生的研究
摘要: 由毛囊退化和缺失导致的脱发会严重影响人们的生活质量和心理健康, 目前临床治疗手段存在较大局限性。因此, 毛囊和毛发再生是皮肤组织工程所面临的关键挑战之一。近年来, 多种无机材料, 尤其是生物陶瓷, 被证实能够通过释放生物活性离子来调控细胞活动, 具有促进组织修复和毛囊重建的积极作用。本文首先介绍了皮肤组织和毛囊结构, 列举了可促进毛囊再生的生物陶瓷种类及其相关重要进展; 然后讨论了无机材料在毛囊再生中的不同应用形式; 最后对生物陶瓷用于毛囊和毛发再生的未来发展方向作了总结与展望。本文旨在发掘生物陶瓷在毛发再生中的应用潜力, 为治疗毛囊损伤和脱发疾病提供新的参考策略。
无机生物材料调控神经细胞功能及神经化组织再生的研究进展
摘要:基于神经在组织再生中的关键作用, 开发具有神经诱导活性的组织工程支架引起了研究者们的广泛关注。近年来, 无机生物材料因具有高度可控的化学组成、微/纳拓扑结构及优异的理化性能, 在调控神经细胞功能及神经化组织再生中得到广泛应用。本文首先介绍了常用于神经调控的无机生物材料, 主要包括生物陶瓷材料和电活性材料, 接着阐述了无机生物材料通过调控细胞行为、调节免疫微环境和构建电活性微环境等途径对神经细胞活性及生物学功能的增强作用, 重点阐述了无机生物材料在脊髓、周围神经、皮肤、骨骼肌、海绵体等组织神经化再生中的最新研究进展, 最后讨论了无机生物材料在调控神经细胞活性及神经化组织再生中存在的难题及未来发展前景。
面向高温应用的聚合物先驱体陶瓷性能调控及其传感器研究进展
摘要：聚合物先驱体陶瓷是由聚合物先驱体经高温热解获得的新型陶瓷材料，其不仅具有良好的热稳定性、耐腐蚀性、抗蠕变性等高温特性，以及优异的半导体特性和大压阻系数等功能特性，还兼具成分可设计性和可加工性，是一种在高温环境下极具应用潜力的传感材料。本文系统概述了先驱体陶瓷近年来在高温传感领域的研究进展，分析了先驱体陶瓷与高温传感密切相关的微观组织结构特点及其传感机理，讨论了先驱体陶瓷电学、高温、力学特性及对应的调控手段，重点总结了近年来其在高温领域中作为各类传感器应用的研究现状，最后对其未来作为极端环境下智能感知结构/功能一体化材料的应用前景进行了展望。
氧化-超滤耦合工艺：膜污染控制与新兴污染物降解的进展及挑战
摘要：超滤（ultrafiltration，UF） 技术作为保障饮用水和再生水质量的关键手段，已在水处理领域得到广泛应用。然而，膜污染问题的严重性以及新兴污染物（emerging pollutants，EPs） 去除效率的局限性仍然是UF技术面临的重大挑战。为突破这一瓶颈，氧化-UF耦合工艺被广泛应用于膜污染控制及EPs降解研究中。系统阐述了氧化-UF耦合工艺的作用机制，并全面综述了氧化/UF顺序组合工艺与氧化/UF一体化耦合体系在缓解膜污染和提升EPs去除效能方面的最新研究进展。最后，基于现有研究成果，提出了氧化-UF耦合工艺的发展趋势与未来研究方向，为其在实际水处理工程中的进一步应用提供理论依据与实践指导。
电弧等离子体制备过渡金属氮化物及应用
摘要：过渡金属氮化物由于其独特的物理和化学性质，如高硬度、高熔点、优良的导电性和化学稳定性，广泛应用于催化、能源存储、电子器件和生物医学等领域。电弧等离子体技术作为一种高效、绿色的制备技术，因反应温度高、产物纯度高、反应活性高以及可控性强而在过渡金属氮化物制备领域备受关注。本文介绍了电弧等离子体并探讨了其制备工艺对产物的影响，总结了过渡金属氮化物在涂层、催化剂、磁性制冷剂和超导领域的应用现状，展望了电弧等离子体制备过渡金属氮化物的发展趋势。未来的研究应将先进的表征技术和模拟计算方法相结合，深入理解材料的生长机理并提高材料的纯度和一致性，降低能耗和生产成本，以实现等离子体对过渡金属氮化物微观结构和性能的精确调控。
无机非晶纳米材料的结构与特性
摘要：非晶态材料是凝聚态化学研究的重要内容之一。非晶态材料长程无序、短程有序的原子排列特征，使其结构特性与物理化学性质显著区别于传统晶体材料。本文围绕无机非晶纳米材料近期的研究进展，首先从微观尺度解析了非晶结构的特性，重点探讨了组成非晶态材料的化学键与分子间相互作用的类型及作用机理；随后阐述了非晶结构在无机非晶纳米材料参与化学反应过程及功能应用中的关键作用，并基于多尺度结构视角深入分析了无机非晶纳米材料中电子态调制及原子结构设计对化学反应的调控作用，旨在建立非晶结构与反应活性间的构效关系；最后对无机非晶态材料的未来研究方向与应用前景进行了展望，为凝聚态化学的深化研究提供粗浅的借鉴。
太阳能驱动的无机半导体-微生物杂化体系在二氧化碳固定和生物制造中的应用
摘要：随着全球经济的快速发展，传统化石能源消耗显著增加，导致了二氧化碳(CO2)的大量排放，这对自然生态造成了显著的影响。近年来，由太阳能驱动的以大气中CO2为原料的第3代绿色生物制造技术引起了全球广泛关注。过去数年间，研究者们在太阳能驱动的无机半导体-微生物杂化体系领域开展了大量的工作，这对CO2固定以及生物制造领域具有深远的影响。本综述围绕如何构筑高性能无机半导体-微生物杂化体系，分别从无机半导体材料的结构性能优化、无机半导体-微生物界面的构筑以及微生物代谢通路的定向重构3个维度进行了全面综述。最后，本综述展望了无机半导体-微生物杂化体系领域的发展趋势。
热防护系统用碳化物超高温陶瓷抗烧蚀涂层研究进展
摘要: 碳化物超高温陶瓷具有高熔点(>3000 ℃)、高硬度、低热导率、优异的耐高温性和良好的化学稳定性等优点, 是高超声速飞行器热防护系统的理想涂层材料。本文概述了碳化物超高温陶瓷(TiC、ZrC、HfC、NbC、TaC)的结构与性质, 总结了化学气相沉积法、等离子喷涂法和固相反应法制备碳化物超高温陶瓷涂层的研究进展, 分析了涂层微观结构、组分、结构设计以及热流密度对烧蚀行为的影响。研究表明, 添加第二相形成多元复合涂层和采用多层结构设计, 可以有效提升碳化物超高温陶瓷涂层的抗烧蚀性能。添加第二相形成复杂氧化物, 可使烧蚀后的氧化层适度烧结, 从而获得良好的结构完整性和阻氧性能。采用梯度分层和多层功能结构设计, 有效缓解了涂层热应力, 抑制了裂纹扩展, 并促进了不同层间的协同增强作用。最后, 结合研究现状, 对碳化物超高温陶瓷抗烧蚀涂层发展面临的挑战与机遇进行了展望。
无机非金属生物材料发展战略研究
摘要: 无机非金属生物材料是生物材料的主要类型之一, 在组织修复、肿瘤治疗、药物递送等生物医药领域应用广泛, 为国民生命健康做出了重要贡献。我国无机非金属生物材料的研究日渐繁盛, 但其生产和应用仍处于攻坚克难阶段。为了实现我国无机非金属生物材料的高质量发展, 提高其为国民生命健康保驾护航的硬实力, 本文通过战略研究, 分析了我国无机非金属生物材料研究应用的热点和难点问题。基于目前的发展机遇与挑战, 提出了在材料的独特性能设计、材料生物学效应研究、材料介导的新原理和新机制探索、智能个性化定制、大数据筛选和人工智能设计、标准化评价和监管等方面系统发展无机非金属生物材料的建议, 以期为无机非金属生物医药产品的发展提供指导并积蓄科研和人才力量。
