二维材料用于渗透能转换的研究进展 被引量：5

1

作者 辛伟闻 闻利平 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期445-455,共11页

在河水与海水的交界处实现渗透能提取与捕获是解决未来能源危机的重要方式之一.渗透能因为储量大,容易获取以及绿色可持续的优势受到广泛关注.反向电渗析技术是一种能够有效捕获渗透能的方法之一,目前已经得到了深入的研究与发展.离子... 在河水与海水的交界处实现渗透能提取与捕获是解决未来能源危机的重要方式之一.渗透能因为储量大,容易获取以及绿色可持续的优势受到广泛关注.反向电渗析技术是一种能够有效捕获渗透能的方法之一,目前已经得到了深入的研究与发展.离子交换膜是反向电渗析技术转换渗透能的关键组件,其性能的优异程度决定能量转换效率的高低.常见的膜材料主要是高分子聚合物及其改性化合物,最近一些二维材料如石墨烯、氧化石墨烯、二硫化钼、各种框架材料及其改性复合物因优异的选择性离子传输、纳米级通道、丰富的表面功能基团以及可修饰性成为捕获渗透能的重要膜材料.本文综合评述了二维材料作为离子传输通道的类型以及相应的传输机理;例举了二维材料及其复合物的设计方案和在渗透能转换方面的具体应用;最后提出了目前二维材料在渗透能转换领域中面临的挑战以及未来的发展方向. 展开更多

关键词 二维材料 渗透能转换 离子传输 纳米通道 复合膜

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水凝胶基仿生离子通道及其智能离子传输

2

作者 陈伟鹏 孔祥玉 闻利平 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1-15,共15页

离子可控传输是维持众多正常生理活动的重要基础,而实现可控离子传输的关键是生命体系中的各类蛋白质离子通道.受此启发,科研工作者开发了一系列仿生智能离子通道,实现了类似生命体中的可控离子传输.其中,基于水凝胶体系的离子通道由于... 离子可控传输是维持众多正常生理活动的重要基础,而实现可控离子传输的关键是生命体系中的各类蛋白质离子通道.受此启发,科研工作者开发了一系列仿生智能离子通道,实现了类似生命体中的可控离子传输.其中,基于水凝胶体系的离子通道由于其空间荷电性和三维互通特性,展现出高离子选择性和高离子通量的优点.同时,水凝胶基离子通道的生物相容性、可形变特性及稳定的离子储存特性,使其成为智能离子传输领域的研究热点之一,该类材料已被广泛应用于离子-电子电路、医疗健康、能源转化与存储以及资源与环境等领域.本文主要从水凝胶基智能离子通道的构筑方法出发,阐述了凝胶内部离子传输机制,并对其在各领域的应用进行了总结,最后对目前水凝胶基离子通道存在的问题及未来发展趋势进行了展望. 展开更多

关键词 仿生离子通道 水凝胶 智能材料 离子传输

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可见光抗菌的单向导湿自泵织物

3

作者 王健 时连鑫 葛介超 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期853-860,共8页

具有湿度管理和抑菌性能的功能织物可以有效提高穿着舒适度。现有方法往往通过在亲水织物表面物理浸涂抗菌剂,虽然可起到短效抑菌作用,但会导致抗菌剂大量突释,引起皮肤不适,抗菌能力快速减弱。本文利用静电纺丝方法制备了一种掺杂可见... 具有湿度管理和抑菌性能的功能织物可以有效提高穿着舒适度。现有方法往往通过在亲水织物表面物理浸涂抗菌剂,虽然可起到短效抑菌作用,但会导致抗菌剂大量突释,引起皮肤不适,抗菌能力快速减弱。本文利用静电纺丝方法制备了一种掺杂可见光激发抗菌光敏剂的自泵织物(Self-pumping textile,SPT),实现了汗液的单向移除同时高效抗菌。自泵织物由疏水的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)纤维和亲水的碱水解醋酸纤维素(CA)纤维组成,其中亲水纤维中掺杂了具有高活性氧产生能力的聚噻吩(PT2)光敏剂。在接触角导液模型中,我们证实了导液时间随疏水层厚度增加而延长,当疏水层电纺时间为60 s时,水分可以在10 s内从疏水层单向导出到亲水层。使用功率为25 mW/cm^(2)的氙灯光模拟日常太阳光进行抗菌,结果表明,10 min可以杀灭95%以上的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。本工作为功能性织物的设计提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 自泵织物 单向导湿 可见光抗菌 光动力

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蛇皮非对称结构启发增阻/减阻表面的设计与构筑

4

作者 闻治瑄 辛伟闻 +5 位作者 徐倩 陈伟鹏 周腾 房若辰 孔祥玉 江雷 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期204-210,共7页

锦蛇是一种分布广泛的蛇类,主要栖息在沿海低地及内陆平原、丘陵和山区等地区,其反应迅速,能在多种环境中快速移动.为了探究锦蛇能够快速移动的奥秘,对锦蛇腹部与背部进行观察,发现这两部分具有截然不同的结构.其中,锦蛇背部鳞片呈现横... 锦蛇是一种分布广泛的蛇类,主要栖息在沿海低地及内陆平原、丘陵和山区等地区,其反应迅速,能在多种环境中快速移动.为了探究锦蛇能够快速移动的奥秘,对锦蛇腹部与背部进行观察,发现这两部分具有截然不同的结构.其中,锦蛇背部鳞片呈现横向有序凸起结构,这种结构有利于运动减阻;锦蛇腹部鳞片呈现纵向有序凸起结构,这种结构有利于增加锦蛇与接触表面摩擦力,从而利于其快速向前运动.受此启发,以蛇皮腹部、背部不同的表面结构为模型,从结构差异及蛇皮腹背功能差异两个方面入手,通过复形分别制备出具有增阻和减阻功能的仿生材料.根据锦蛇腹背微结构构建了仿真模型,通过有限元模拟仿真分析,揭示了锦蛇特殊的表面微结构能够有效实现材料表面的增阻或减阻,该工作为功能界面材料的应用奠定了基础. 展开更多

关键词 蛇皮 仿生 复形 增阻减阻设计 界面材料

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聚合物中空微球的合成策略

5

作者 沈欣怡 张森 +1 位作者 王树涛 宋永杨 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期92-105,共14页

在过去的20年中,聚合物中空微球由于其独特的结构和优异的性质受到了广泛的关注.它们表现出低密度、高比表面积和高负载力的特性,在催化、药物递送及能量存储等领域中展现出巨大的应用前景.本文综合评述了聚合物中空微球的合成策略,主... 在过去的20年中,聚合物中空微球由于其独特的结构和优异的性质受到了广泛的关注.它们表现出低密度、高比表面积和高负载力的特性,在催化、药物递送及能量存储等领域中展现出巨大的应用前景.本文综合评述了聚合物中空微球的合成策略,主要包括模板法、乳液聚合法、自组装与及微流控等,并详细阐述和讨论了这些合成策略的原理、典型过程以及优缺点.同时,还指出了现有合成策略面临的挑战以及聚合物中空微球存在的不足,并对聚合物中空微球的制备和应用前景进行了展望. 展开更多

关键词 聚合物微球 中空结构 模板 乳液聚合 自组装

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纳米生物仿生技术研究进展 被引量：7

6

作者 罗静 樊俊兵 王树涛 《中国科学：生命科学》 CSCD 北大核心 2020年第7期715-733,共19页

纳米生物仿生学是一门新兴的交叉学科,它集仿生、纳米技术、生物技术及新材料科学于一身,是仿生学研究的一个重要分支,是材料领域一个重要的、前瞻性的研究方向.本文重点综述了国内外纳米生物仿生技术领域最新研究进展,着重介绍了纳米... 纳米生物仿生学是一门新兴的交叉学科,它集仿生、纳米技术、生物技术及新材料科学于一身,是仿生学研究的一个重要分支,是材料领域一个重要的、前瞻性的研究方向.本文重点综述了国内外纳米生物仿生技术领域最新研究进展,着重介绍了纳米生物仿生技术在仿生矿化、仿生DNA纳米机器、仿生智能纳米通道、仿免疫细胞生物黏附、仿生人造血管和仿生人造器官芯片等方面的应用,并详细阐述了这些材料的结构特点,最后对纳米生物仿生技术的未来发展方向进行了展望. 展开更多

关键词 纳米生物仿生学 仿生矿化 仿生DNA纳米机器 仿免疫细胞生物黏附 仿生人造血管 仿生人造器官芯片

原文传递

采用超疏水微柱阵列模板法制备多糖凝胶微米颗粒 被引量：1

7

作者 包寒 罗静 +2 位作者 时连鑫 徐福建 王树涛 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1484-1491,共8页

开发了一种制备尺寸均一的多糖基微凝胶(PsMH)的新方法:以超疏水、高黏附的微米级圆柱状结构硅基底为模板,通过在微柱结构顶端黏附微液滴,并在挥发过程中紫外固化,制备了扁平状的PsMH.研究发现,采用此方法制备的PsMH尺寸均一,且均匀分... 开发了一种制备尺寸均一的多糖基微凝胶(PsMH)的新方法:以超疏水、高黏附的微米级圆柱状结构硅基底为模板,通过在微柱结构顶端黏附微液滴,并在挥发过程中紫外固化,制备了扁平状的PsMH.研究发现,采用此方法制备的PsMH尺寸均一,且均匀分布在微柱顶端.通过改变凝胶预聚液浓度及微柱直径,可以有效调节PsMH的尺寸.这种多糖基微凝胶有望应用于药物递送及纳米粒子载体等方面. 展开更多

关键词 多糖水凝胶 微米柱状阵列 微米级凝胶 超疏水阵列模板

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钙钛矿阵列化组装及其多功能探测器的应用 被引量：2

8

作者 袁萌 赵英杰 +1 位作者 吴雨辰 江雷 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1-14,共14页

钙钛矿材料优异的光电性能使其在高集成、高性能、多功能光电探测领域具有广泛的应用前景.近年来,科研人员致力于钙钛矿阵列化探测器的研究,并取得了一系列重要的成果.本文重点评述了钙钛矿材料的阵列化及其多功能探测器的制备和应用,... 钙钛矿材料优异的光电性能使其在高集成、高性能、多功能光电探测领域具有广泛的应用前景.近年来,科研人员致力于钙钛矿阵列化探测器的研究,并取得了一系列重要的成果.本文重点评述了钙钛矿材料的阵列化及其多功能探测器的制备和应用,介绍了钙钛矿材料的结构分类、阵列化集成方法及光电探测器的基本器件类型和性能指标,并进一步阐述了基于钙钛矿一维阵列的高性能光电探测器及其多功能探测器的相关应用研究进展.最后,对该研究领域未来的发展方向进行了总结和展望. 展开更多

关键词 钙钛矿 阵列化 小型化 多功能探测器

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基于超亲水纳米通道的智能可控微反应器

9

作者 汪灿 王殿宇 +1 位作者 苗伟宁 田野 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1276-1283,共8页

对阳极氧化铝(Anodic Alumina Oxide,AAO)多孔膜进行低温空气等离子体处理得到超亲水纳米通道.在此基础上引入油溶性铁磁流体(Ferrofluid),通过调节外磁场的方向和强度构建出智能可控微反应器.该智能微反应器具有多梯度门控、高电流门... 对阳极氧化铝(Anodic Alumina Oxide,AAO)多孔膜进行低温空气等离子体处理得到超亲水纳米通道.在此基础上引入油溶性铁磁流体(Ferrofluid),通过调节外磁场的方向和强度构建出智能可控微反应器.该智能微反应器具有多梯度门控、高电流门控比、长期循环稳定性的特点.将其分别用于均相和非均相反应中,采用荧光分光光度计和扫描电子显微镜等手段进行表征.结果表明,不同门控状态下反应产物具有不同的产量和结构,在微反应器的可控反应方面具有良好的应用前景. 展开更多

关键词 超亲水纳米通道 微反应器 梯度门控 磁流体

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反向电渗析热机发生单元研究进展 被引量：2

10

作者 刘子健 鹿丁 +3 位作者 白银 孔祥玉 闻利平 公茂琼 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第30期3811-3821,共11页

反向电渗析热机技术通过"热能-化学势能"和"化学势能-电能"两个转化过程完成电力生产,是一种新型的低品位余热利用技术.热机由发生单元及反向电渗析电池单元构成,分别对应上述两个转化过程.其中,发生单元对系统性... 反向电渗析热机技术通过"热能-化学势能"和"化学势能-电能"两个转化过程完成电力生产,是一种新型的低品位余热利用技术.热机由发生单元及反向电渗析电池单元构成,分别对应上述两个转化过程.其中,发生单元对系统性能有显著影响,故本文从提升发生单元效率和系统性能出发,系统地综述了发生单元工质和发生方法的研究进展.通过探究溶剂和溶质特性对发生单元及系统性能的影响机理,凝练出工质筛选原则:反向电渗析热机适合于低汽化潜热、低沸点、高活度系数和高电导率的工质.调研发现,现有发生方法主要有蒸馏法、膜蒸馏法和热分解法,其中蒸馏法为最常见的发生方法.3种发生方法的效率较低,不可逆损失大,未来研究可聚焦于系统最优浓度梯度的构建以及发生单元与发电单元的参数匹配.此外,反向电渗析热机技术除了设计用于回收低品位工业余热,亦可用于回收太阳能和地热能等中低品位可再生能源,促进新能源的高效利用.同时,热机工作时伴随有电极反应,表明采用反向电渗析热机进行发电的同时,亦可进行污水处理、有机物降解、制氢及废酸、废碱中和处理. 展开更多

关键词 反向电渗析 热机 余热利用 工质筛选 发生方法

原文传递

猪笼草口缘超湿滑的揭密:Jiang-Taylor毛细升与液体定向输运 被引量：2

11

作者 王树涛 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第1期3-4,共2页

无动力液体定向输运可为可控微流体、药物定向输送、可控化学反应和定向润滑防粘等提供创新设计新思路,具有广泛的应用前景。一般而言,液体在表面上的自主运动的动力来源于表面能的不平衡或者由结构引起的毛细力不平衡,而单方向运动往... 无动力液体定向输运可为可控微流体、药物定向输送、可控化学反应和定向润滑防粘等提供创新设计新思路,具有广泛的应用前景。一般而言,液体在表面上的自主运动的动力来源于表面能的不平衡或者由结构引起的毛细力不平衡,而单方向运动往往是由于梯度表面张力、梯度拉普拉斯压力或者各向异性结构引起的。 展开更多

关键词 口缘 单方向 Jiang-Taylor 纳米线阵列 设计新思路 无动力 微流体 可控化 不平衡 毛细力

原文传递

超强纳米颗粒溶液粘合剂 被引量：1

12

作者 刘明倩 万茜子 王树涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第6期463-465,共3页

无论是自然界普遍存在的非共价键相互作用,还是共价键结合,都可以产生界面粘附.粘附材料的应用需求广泛,涉及可穿戴设备、电子器件、医疗手术等诸多领域.近些年来,仿生结构粘附材料和仿生粘合剂已经得到了快速的发展,一些人工制备的粘... 无论是自然界普遍存在的非共价键相互作用,还是共价键结合,都可以产生界面粘附.粘附材料的应用需求广泛,涉及可穿戴设备、电子器件、医疗手术等诸多领域.近些年来,仿生结构粘附材料和仿生粘合剂已经得到了快速的发展,一些人工制备的粘附材料已投入实际应用.然而,结构微加工的局限性和合成路线的复杂性限制了它们的大规模生产.相比而言,纳米颗粒溶液提供了一种更简单和更容易实现强粘附的替代方法.本文就最近报道的“强各向异性粘附的纤维素纳米晶体悬浮液”作一亮点评述. 展开更多

关键词 粘合剂 纳米晶体 自组装 各向异性粘附

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