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一周科技盘点:2018全球最热研究话题近日揭晓、贝壳启发的超强超韧材料

时间:2019-07-08 来源:嘉怡时尚

本文转载于微信公众号“Wiley”,更多详情咨询请关注Wiley官方平台。






神奇!夜间绽放的人造花

对于科学家来说,大自然一直是他们的灵感源泉。自然界中,许多植物可以感受外界环境的刺激来完成开花结果等复杂过程,这种对外界环境的响应通常受到温度、光线和湿度等相互作用的调节。

受自然启发,科学家们一直希望开发出人工驱动器,来模拟花朵的环境适应性及灵活性。然而,目前的许多致动器无法实现多重响应性以及形状变化的精确可控性。

近日,坦佩雷理工大学的ArriPriimagi教授和埃因霍芬理工大学的Albert P. H. J.Schenning教授利用液晶聚合物网络制备出一种“夜间致动器”,可以模拟花朵的盛开与闭合。该材料将具有光热响应的偶氮苯衍生物与富含氢键的丙烯酸酯结合起来,进而实现致动器的“智能湿度-光响应性”。在白天,由于湿度较低,光照强度较高,“花朵”呈闭合状态。而在夜间黑暗潮湿的条件下,“花朵”又呈现出发开放的状态。 

作者指出,该致动器具有多重响应性,可以感受温度、光线和湿度等刺激因素。此外,液晶基的材料使其对形变方向具有精确调控性。不得不说,这种具有快速响应性和方向可控性的智能湿度-光响应制动器,为未来智能仿生系统领域的发展铺垫了道路。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201805985


开发节能建材,建设绿色未来

通过减少温室气体排放来减缓气候变暖一直是全球科学界的目标。而建筑部门在全球二氧化碳排放总量中占很大比例,这些排放主要是在建筑材料的制备过程以及用于加热和冷却房屋的化石燃料燃烧过程中产生的。因此,尽可能地提高住宅能源利用效率应成为减少温室气体排放的首要途径。 

为了解决这个问题,零能耗住宅的概念已经被提出。尽管这些住宅是高度节能的,但是如何将现有的低能效住宅改造成零能耗住宅并不容易。用诸如纳米多孔泡沫等导热系数较低的材料代替绝缘材料是提高能源效率的一种实用方法。此外,安装自动控温系统也是另外一种有效途径,其中相变材料(PCM)在该领域具有很大的应用潜力。           

来自弗吉尼亚理工大学的Timothy E.Long和Katherine V.Heifferon关于“构筑适用于节能住宅的纳米多孔泡沫和PCM所应考虑的高分子特性”进行了综述。    

他们指出,在制造具有低密度和小孔径特征的纳米多孔泡沫时,两个因素需要被考虑:二氧化碳溶解度和玻璃化转变温度。合成性能优异同时兼具低成本的新型聚合物是该类材料走向商业化是必经之路,但它们同时也要体现出相较于其他绝缘材料(气凝胶和真空绝缘板VIP等)的优势。             

另一方面,封装技术在PCM的制备中起到关键作用,要赋予材料有效的表面积以吸收热量以及承受体积变化。固-固PCM前景广阔,但如果要取代现有技术,其能量吸收能力还需进一步提高。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/marc.201800597


贝壳启发的超强超韧材料

贝壳里的珍珠层具有优异的机械强度与刚度,这得益于它独特的微观结构。其高度有序的“砖-泥”(brick-and-mortar)结构为科学家们带来了设计灵感。 


佛罗里达国际大学的Arvind Agarwal教授和他的研究小组开发了一种模拟珍珠层结构的石墨烯/铜复合材料。二维的石墨烯片层赋予材料非凡的机械强度和刚度,作为“砖”来承担载荷。同时可延展的铜金属作为“泥”将“石墨烯砖”粘合在一起,赋予材料优异的柔韧性。             

在材料制备过程中,研究人员采用简单的化学反应法在石墨烯片层上沉积纳米铜,然后利用SPS技术进行烧结。在烧结过程中,铜液滴发生部分熔融,并在石墨烯片层之间扩散。 

与石墨烯块体材料相比,这种杂化的层状复合材料在强度方面显示出600%的提高。铜层提供的界面粘附作用有助于石墨烯片层载荷的转移。作者指出,这种轻质复合材料在航空航天和汽车领域极具应用潜力,其有效的抗冲击性能对于更高安全性汽车的开发至关重要。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adem.201800518


2018全球最热研究话题近日揭晓

2018年Altmetric 最受关注的百篇论文近日揭晓。包括飓风玛利亚席卷波多黎各和虚假新闻泛滥网络等在内的今年最热话题均榜上有名。

Altmetric发表的这份榜单包含了100篇发表于2018年,并在出版后同行评审信息平台、公共政策文献、主流媒体、博客、维基百科及社交媒体上受到广泛关注和讨论的文章

“Altmetric百强论文持续收录那些令人着迷的、多元化的研究,这些研究呼应了广泛的文化时代精神与当年最重要的事件。”Altmetric首席运营官Catherine Williams说,“气候变化、虚假新闻和日常饮食……这些被最多分享和讨论的研究关心的是影响所有人的全球性挑战。令人鼓舞的是,这样的关注度表明了专业知识在我们对这些问题的共同理解中依旧是至关重要的。”中国科学报)


2018年诺贝尔奖颁奖仪式在斯德哥尔摩举行


2018年诺贝尔物理学奖、化学奖、生理学或医学奖以及经济学奖颁奖仪式12月10日在瑞典首都斯德哥尔摩举行。

获得今年诺贝尔物理学奖的是美国科学家阿瑟·阿什金、法国科学家热拉尔·穆鲁以及加拿大科学家唐娜·斯特里克兰;化学奖得主为美国科学家弗朗西丝·阿诺德和乔治·史密斯以及英国科学家格雷戈里·温特;生理学或医学奖被授予美国科学家詹姆斯·艾利森和日本科学家本庶佑;经济学奖由美国经济学家威廉·诺德豪斯和保罗·罗默获得。(新华网)

 


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