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一大波新材料横空出世,改变世界超出你想象(五十三)

2023-05-10 14:56:27

水泥毯——浇上水变成墙

来源:绿建国际会展


“我们这个产品,你说它是布,它又是混凝土,你说它是混凝土,它又是布……简单来说,它是纺织品和混凝土的混血儿。”水泥毯的发明人这样形容自己这款产品。


不浇水前,它具有纺织品的柔软、韧性,浇完水后,它具有混凝土的坚硬、强度,非常神奇有木有!堪称史上最便捷的混凝土。



它可以像布一样卷起来储存、运输,也方便铺设!每平方米只有15公斤,运输起来十分方便。要什么尺寸可以自己裁!随心所欲的裁~平时它看起来就像是普通的毯子但是浇上水之后,它就会迅速变成坚硬的混凝土层。很好的韧性,让它既能垂直悬挂,也能铺设在沟槽之中。


这么神奇?到底是什么原理呢?其实他是将传统水泥和纺织纤维技术结合在一起,在纤维骨架里面融入了防渗和多功能的混凝土粉。使得其具有防水、防潮、防火以及耐用等特点,还彻底解决了混凝土开裂的问题。



可以广泛的应用在铁路、公路、水利、和农业灌溉等领域,想铺哪就铺哪。最重要的是,水泥毯不仅能节省90%的材料,更能缩短60%的工期。目前这款水泥毯已估值过亿,连美国都在大量采购并且广泛普及使用。

让水稻实现高锰低镉优良育种材料

来源:科技日报


1月2日,研究人员发现了一个控制水稻籽粒锰积累的主效数量性状位点(QTL),并由此创制了高锰低镉水稻的优良育种材料,使高锰低镉水稻不再是育种家的梦想。



该课题组首席研究员介绍,锰作为一种重要的矿物质微量元素,在人类日常饮食中往往摄入不足;而水稻籽粒的锰含量虽然可以通过生物强化作用增加,但有害重金属镉含量也同时上升。这成为水稻育种领域一大难题,迄今未见有高锰低镉籽粒水稻种质材料的报道。


课题组研究人员利用低锰籼稻品种93-11和高锰品种培矮64s为亲本的重组自交系,结合高密度遗传图谱,在水稻第7号染色体短臂上检测到一个代号为qGMN7.1的控制籽粒锰含量的主效数量性状位点。qGMN7.1中包含一个调控锰镉吸收的基因(OsNRAMP5),启动基因表达的序列变异引起了转录水平的表达差异,导致籽粒锰浓度的变化。该研究表明,OsNRAMP5基因在调控水稻籽粒锰含量方面起了重要作用。以93-11为背景的qGMN7.1染色体片段代换系,其籽粒锰浓度显著上升,镉浓度显著下降,根系的锰吸收能力增强。

新型超分子光子晶体材料

来源:高分子科学前沿


动物之间常通过颜色变化来传递信号。在感知到外界环境变化时,它们通过改变自身的颜色实现伪装、恐吓、警戒、求偶等行为。响应性光子晶体被认为是模仿变色行为的最佳材料,在外界刺激的诱导下,光子晶体通过改变自身周期结构来调控反射波长,即实现视觉上的颜色变化。然而,现有的体系变色范围有限,使得显示的图案需要牺牲一种颜色作为背景。也就是说,无法显示黑色,还不能真正做到“全彩”,这严重制约了该类材料的应用与发展。


最近,研究人员设计开发了一种新型光响应超分子材料­­——分段调控胆甾相液晶。基于该材料制备的光子晶体具有超宽的颜色调控范围,能够在黑色背景上显示各色图案,甚至在同一个背景上显示不同颜色的图案。研究者别出心裁的将“国粹”麻将图案融入到材料的功能展示过程中,充分体现了科研与生活的完美结合。变色过程分为两步:首先,利用可见光刺激将光子晶体调控到想要的颜色;随后,将刺激光源换成紫外光,再结合各式各样的掩膜版,就能得到“黑底彩图”,操作起来非常简单易行。之所以选择光作为刺激源,因为光是一种清洁能源,并且在远程、精确、定点控制上具有得天独厚的优势,致力“让液晶材料随光起舞”。



显示“黑色”看似简单,实则需要胆甾相液晶的核心成分——手性分子具有很宽的调控范围,反射波长在保证覆盖整个可见光谱的前提下,进一步延伸至近红外光区域。由于近红外光无法被人的眼睛识别,所以显示出黑色背景。为实现这一目标,研究者精心设计了一种新型三稳态手性分子,巧妙的将两种偶氮苯连接在联萘手性中心上。偶氮苯和含氟偶氮苯在紫外光和蓝光的刺激下均分别发生trans-cis和cis-trans异构化反应。但是,当使用绿光作为刺激源时,偶氮苯由cis回复到trans,含氟偶氮苯却由trans异构化为cis。正是由于两种偶氮苯在这三种光刺激下的异构化反应不尽相同,该手性分子可以产生3种稳定构型,为胆甾相液晶提供2个调控波段。3种构型空间结构存在巨大差异,导致螺旋扭曲力的变化非常大,这为拓宽调控范围奠定了基础。


仅需强度为几十毫瓦每平方厘米的可见光刺激,该手性分子就可以在构型 I 和 II 之间转变,引起胆甾相液晶材料的反射波长在可见光范围内可逆变化,颜色丰富鲜艳,响应速度快。在紫外光的刺激下,手性分子转变为构型III,反射波长从670 nm红移至2100 nm,在近红外区域拥有宽达1430 nm的调控范围。该材料有望在防伪、彩色电子书、光擦写显示器等领域大展拳脚。

纳米线制备柔性透明智能窗户

来源: X一MOL资讯


电致变色器件具有可控的颜色变化、成本低和低能耗等优势,在智能窗、防炫目后视镜、显示器等领域具有广阔的应用前景。传统的柔性电致变色器件主要基于柔性的ITO-PET电极,而由于ITO本身的脆性,该电极在弯曲过程中很容易受到损坏,在实际应用中远未达到器件对柔性的要求。近日,中国科学技术大学的俞书宏团队利用LB(朗格缪尔-布吉特)共组装技术,制备了一种基于Ag 和W18O49纳米线组装体的高性能柔性透明电致变色器件。


近年来,金属纳米线、石墨烯、碳纳米管网格成为了制备柔性透明电极的热点,但碳纳米管和石墨烯制备的柔性薄膜在光学透过率为80%~90%时,电阻仅为100~1000 Ω/sq,很难满足大多数的应用。相比而言,基于金属纳米线的薄膜具有高的导电率和光学透过率,被寄予厚望。但是无序的纳米线结构,限制了其在光学透过率和导电性方面的调控。


中国研究团队开发的基于纳米线共组装体的柔性电致变色器件克服了上述缺点。在制备柔性电致变色器件时,他们首先通过LB技术将两种按照一定的比例混合的Ag和W18O49 纳米线进行组装,并转移的柔性基底PET上,得到具有交叉网格结构的Ag/W18O49 纳米线共组装电致变色薄膜,通过调控两种纳米线的配比可以实现对器件的透明度(58~86%)和导电性(7~40Ω/sq)的调控。在该组装结构中,Ag纳米线起到导电作用,而W18O49纳米线则起到调控Ag 纳米线组装结构和电致变色性能的作用。进一步,通过LB技术在Ag/W18O49 纳米线网格结构上可以转移更多层数的W18O49 纳米线薄膜,进而实现电致变色性能的调控。此外,在纳米线组装过程中,通过掩膜版的辅助作用可以实制备不同的变色窗口,例如均匀的“像素点”以及“NANOWIRE”字样。该电致变色膜具有非常优异的机械稳定性,即使经过1000次以上弯曲疲劳测试(r=1.2 cm)仍保持很高的导电率(ΔR/R≈8.3%)和电致变色性能(90%的保持率)。


鉴于其优异的电致变色性能和机械稳定性,该电致变色器件在智能窗户、太阳能电池、显示器件和其他的下一代柔性器件领域具有广阔的应用潜力。同时该研究提出的大面积共组装纳米线的方法也为其他基于纳米线的柔性器件的设计和制备提供了全新的思路。

可用于电子工业新型荧光粉

来源:环球网


报道称,来自国际化学家团队以稀土金属氧化物为基础合成了新型晶体物质,并对它的结构和特性进行了描述。对新型化合物的X射线照片进行分析后确定,这是一种前所未知的新物质,而且其所具有的特性使其适用于电子工业。



研究人员将稀土元素硝酸盐与硫酸盐和氨水混合,得到新的具有发光性能(可将电能转化为光能)的粉末物质。稀土元素化合物普遍具有发光性能,这毫不稀奇,但新化合物图谱十分独特,不同于任何已知化合物和预期化合物。X射线照片与数据库对比结果显示,该化合物不属于任何已知类别。

进行X射线粉末衍射分析后,研究人员发现,新型材料是由硫酸根(SO?2-)和周边围绕着氧原子的稀土元素离子构成,而且硫酸根离子是无序的。

这种新型化合物最惊人的特性在于,加热至800℃合成荧光粉的过程非常环保,而且这种荧光粉还适用于电子工业(生产发光设备,例如显示屏)。值得注意的是,合成过程中只会排放普通的水,而制造其他类似的荧光粉时通常会释放有毒副产品。

杜仲胶用于航空轮胎

来源:老匠谈车


杜仲胶是具有橡塑二重性的优异高分子材料,杜仲作为中国特有的树种,可以产出杜仲胶。也是世界上适用范围最广的重要胶原植物。杜仲的树叶、树皮和果皮中均富含一种白色丝状物质--杜仲胶。


杜仲橡胶绝缘性好,耐水、耐酸碱腐蚀。长期以来,用于水下电线或海底电缆,或直接制造电工绝缘器材、耐酸或耐碱衬里等;还可以用于制作轮胎;还以机体使用无排他性的优势被国外广泛采用应用于牙科等医学领域.


杜仲橡胶化学性质活泼,极易氧化成为白色脆性体,因此在研磨、浮选、干燥时,必须及时加入防老剂。在正负50摄氏度时即融化为膏状物,随意切割有很强的可塑性。


据悉,近年来,中国在轮胎、高铁及汽车部件等领域,对杜仲胶集成材料进行了应用开发,均证明其具有巨大的发展潜力。



2017年11月7日,科研人员完成的“杜仲胶在航空轮胎中应用关键技术”项目进行了科技成果鉴定。


一旦杜仲胶应用于绿色轮胎制造的关键技术被攻克,这种材料可以大规模取代天然橡胶,从一定程度上缓解国内天然胶主要依赖进口的局面。


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