人工模拟酶的构建策略、分类及应用

摘要:人工模拟酶与天然酶具有相似的催化活性,兼有可调节性、稳定性、再生性和易于大规模制备等优点,在催化、分析检测、药物生产和能源开发等领域具有广阔的应用前景。本文根据天然酶结构、催化机制以及现有模拟酶的特点,阐述了模拟酶构建的基本策略,包括底物结合位点的构建以及催化基团的引入,分析了不同构建策略的特点,论述了相关的技术途径。根据模拟酶载体的不同,分别介绍了多肽模拟酶、纳米材料模拟酶和超分子模拟酶,并对各类模拟酶的催化机制和未来发展趋势进行了分析和展望,简述了它们在痕量物质分析、生物医学以及环境保护等方面的应用。本文为模拟酶的研制提供了理论参考,也为模拟酶的推广应用提供了技术支撑。

基于机器学习的多孔材料力学性能预测研究进展

摘要:多孔材料因其广泛的应用潜力而备受关注。传统上对多孔材料力学性能的研究主要依赖于耗时且繁琐的实验和理论分析方法。近年来,机器学习技术提供了一种高效的解决方案,用以简化多孔材料参数与力学性能之间的复杂关系。本文综述了机器学习在预测多孔材料力学性能方面的最新研究进展。首先,介绍了常用的机器学习算法,重点分析了神经网络预测方法在这一领域的应用,并将此方法归纳为三大策略:机制模型驱动神经网络、机制模型与神经网络集成和神经网络与优化技术集成,然后对上述策略的基本原理及其应用进行了详细分析。最后,讨论了如何通过改进神经网络技术及其与优化算法的集成来发展更加高效的混合模型,并展望了神经网络在该领域的发展前景。

氮化物吸波材料研究进展

摘要:雷达隐身材料对提高武器装备的生存和防御能力具有重要意义。氮化物材料由于其自身优异的物理化学性能,有望成为一种新型吸波应用材料。本文总结了近年来氮化物吸波材料的研究进展,论述了氮化钛、氮化铁、氮化锰、碳氮化硼和合金氮化物等吸波材料的研究现状,并从形貌调控、仿生结构设计、高温吸波特性和吸波机理等方面展望了氮化物吸波材料未来的研究趋势。

4D打印及其关键技术

摘要:4D打印是3D打印结构在形状、性能和功能方面有目的性的演变,具有时间相关性、打印机无关性和可预测性,其智能动态特性使其具有良好的性能和广阔的应用前景。本文在简要回顾4D打印国内外现状的基础上,给出了4D打印的概念和组成要素,进而从打印结构形状变化的维度对4D打印进行了分类,同时对4D打印组成要素中的打印材料、激励机制和数学建模方法等关键技术进行了分析,最后指出4D打印技术的发展方向是将智能材料与3D打印相结合,将复杂结构简单化制造,利用其独特的自组装、自适应和自修复特性,实现在航天、深海、精确医疗等特殊服役环境和领域的自动化、智能化、个性化应用。

大尺寸银纳米片的可控、高效制备及在导电胶中的应用

摘要: 具有二维片状结构的银纳米片表现出优异的电学、光学和化学性质,广泛应用于电子、催化、生物等领域。化学还原法制备的银纳米片直径通常小于1 μm,且产量低。为了解决上述问题,以鸟嘌呤为结构诱导剂,硝酸银为银源,通过化学还原法制备了大尺寸银纳米片,并得到优化的制备条件:在0℃下,滴加速度为1.0~1.3mL/min,搅拌速度为300r/min,B 液中鸟嘌呤浓度为16.56mmol/L、AgNO3浓度为0.50mol/L,在最优条件下制得10~20μm的大尺寸银纳米片,单位体积反应液中银纳米片产量高达15g/L。X射线衍射(XRD)和Raman光谱测试结果表明,银纳米片的生长机理为鸟嘌呤分子的羰基氧原子选择性吸附于银晶体的(111)晶面,形成包覆,还原生长的银原子沉积于(110)和(100)晶面,横向生长形成银纳米片。以最优条件下制备的大尺寸银纳米片作为填料,分别以二乙二醇单丁醚和乙醇为溶剂制得导电胶,其渗流阈值低至30%~40%(质量分数)。

富勒烯制备及其应用研究进展

摘要:本文主要从富勒烯的制备、提纯和应用三方面进行综述,通过分析产率和成本等因素,对富勒烯的制备和提纯方式进行优缺点对比,重点阐述富勒烯材料在润滑、催化、生物医学等领域的应用现状,并指出富勒烯的制备和提纯方式应朝着低成本、高产率的方向进一步优化改进。同时,要加强富勒烯应用反应机理的理论研究,以便从设计角度对富勒烯材料进行开发。

摩擦纳米发电机在收集蓝色能源上的应用与研究

摘要:为了减少碳排放,保护生态环境,人们对海洋资源的开发和研究愈发深入, 可再生能源收集技术是该领域研究的重点。其中,摩擦纳米发电机是利用接触电气化现象的最有前途的机械能收集器之一,其具有可利用的机械能资源丰富、材料可得性和可选性广、器件结构相对简单、加工成本低等诸多优势。最近10年,世界各地研究人员在这一领域的研究取得了巨大进展。本文综述了近年来应用于摩擦纳米发电机(TENG)上的各种新型摩擦电材料,介绍了摩擦电材料的选取规则,并总结了对摩擦电材料进行物理表面修饰、化学表面修饰和其他相关改性方式,最后归纳了用于收集蓝色能源的摩擦纳米发电机装置的仿生结构的设计研究进展,并对未来的应用和发展方向进行了展望。

新型碳量子点的合成、主要性质及其在新材料中的应用

摘要:近年来,碳量子点(CQDs)作为一种新型的碳纳米材料,引起了人们广泛的关注。碳量子点除了具有独特而优异的光学性质外,还具有良好的水溶性、生物相容性、低毒性、成本低等优点。发现碳量子点以来,学者们开发了多种合成方法,例如模板法、微波法、水热法、磁控热法等,且因其优异的性质而被广泛应用于生物、环境、能源等相关材料领域。阐明了碳量子点的合成路线、主要性质及其在能源、电子及生物材料中的应用与前景。

4D打印刺激响应形状记忆智能材料的研究现状与展望

摘要:4D打印技术是一种可变特性快速成型技术,主要以3D打印为基础,使用智能材料对所需物体进行增材制造,成型固件可在外界环境的刺激下,就其形状、结构或功能发生时间维度上的改变。该技术被提出以来,便受到广大学者的关注。随着对4D打印技术研究的不断深入,该技术在学科交叉融合中发挥着显著优势。首先对4D打印中的形状记忆智能材料的研究现状进行综述,其次阐述了基于形状记忆智能材料的4D打印技术在医疗,仿生,军事以及生活产品制造领域的应用研究,最后展望了4D打印形状记忆智能材料在未来发展中的潜在应用及挑战。

电磁屏蔽涂料的研究进展

摘要:电磁屏蔽涂料是应现代社会发展需要产生的一类屏蔽电磁波的材料,其主要作用是减少或避免电磁波带给人们的危害、麻烦和不便。针对日益严重的电磁辐射污染,高性能电磁干扰屏蔽材料已经受到广泛的关注,因为它能阻挡来自通信和电子设备广泛使用的电磁辐射,对人类的健康以及信息的安全提供了有效的屏障。介绍了电磁波屏蔽的重要性,电磁屏蔽原理以及电磁屏蔽涂料的研究现状。综述了碳系、金属系、和复合型电磁屏蔽涂料的特点及发展状况,还比较了对于电磁屏蔽效果的影响较大的几种因素,对于电磁屏蔽涂料未来的发展做出了展望。未来的发展趋势是采用复配型填料发挥协同导电性,在涂膜中形成良好的导电涂层,通过对电磁波的吸收,多次反射来实现屏蔽。而且屏蔽剂之间的交联接合达到了事半功倍的效果,不仅使结构更加稳定,且大大提高了屏蔽电磁波的能力。因此积极研发电磁屏蔽技术,发展电磁屏蔽材料对人们的生活以及国家的安定有着深远的意义。