纳米材料改性硅橡胶研究进展

文章综述了纳米材料在提高硅橡胶机械性能、耐热性能、抗辐照性能等方面的改性作用。     

高压二极管中子,电子和γ辐照特征的研究

本文对加固P~ nn~ 高压整流二极管分别进行了中子、电子和γ射线不同剂量的辐照,测试和分析了辐照感生缺陷的能级位置、密度及俘获截面,并研究了材料少数载流了寿命和器件正向电压等参量的变化特征及退火行为.实验结果表明.由于采用了新工艺、新材料使器件具有良好的抗辐照性能,同时NTD材料亦显示出较好的耐辐照特性.三种不同辐照源的辐照结果反映了它们各自的损伤特征.     

先进核能材料的辐照损伤效应

反应堆中,结构材料需要经受高温、高剂量辐照等极端条件的考验,其性能表现极大程度地影响着反应堆运行的安全性与经济性.因此,为了促进先进核能系统的发展,我们急需研发具有更强性能的先进核能结构材料.近年来,两类材料(MAX相材料以及纳米晶结构钢)受到了核能材料领域的广泛关注,二者具有独特的微观结构以及宏观性能,因此也被视为核能系统中的候选结构材料.本文回顾了辐照条件下两种材料在实验和理论研究方面的最新进展,重点阐述了辐照引起的二者结构演化机理;元素种类和结构因素对MAX相抗辐照性能的影响;以及新型结构材料抗辐照损伤策略等.通过本文的系统梳理,我们将帮助读者深入得认识、理解核能结构材料的辐照效应.     

核聚变堆面向等离子体钨基材料氢氦效应的第一性原理研究

钨基材料以其高熔点、高导热率、良好的抗中子辐照和抗溅射腐蚀等优异性能,被视为未来核聚变装置中最有前景的面向等离子材料.在聚变服役环境下,14Me V的高能中子以及低能氢/氦粒子流对钨基材料造成严重的辐照损伤.研究材料的辐照损伤与氢氦效应机理对揭示辐照引起材料微观结构与性能的变化以及探索开发新型抗辐照材料具有重要的意义.近年来,随着计算模拟技术的发展,多尺度模拟方法在聚变堆材料辐照损伤与氢氦效应机理研究方面有着广泛的应用.本文主要结合作者近几年的研究实践,介绍了第一性原理方法在钨中氢氦效应机理方面的一些进展,揭示了钨中基于空位和杂质的氢/氦泡级联成长机制,建立了过渡族合金元素与辐照点缺陷以及与氢/氦相互作用数据库,从而为高性能钨基材料合金化元素的筛选及其制备实践提供理论指导.     

铁基非晶合金的辐照性能

铁基非晶合金由于成本低较、易制备、较好的温度稳定性等优点,并具优异的机械性能、磁性能和耐腐蚀性能而被广泛研究.并且其固有的无序结构有助于抵抗辐照导致的损伤,使得铁基非晶合金可作为抗辐照材料使用.辐照既可以试验铁基非晶合金的性能也是优化铁基非晶合金结构和性能的有效方法.本文综述了铁基非晶合金中子辐照、离子辐照和电子辐照性能的研究进展,探讨了铁基非晶合金的结构和性能与非晶合金的成分以及辐照粒子的类型、能量、注量之间的关系,以及辐照晶化的机制,为进一步促进高性能铁基非晶合金的研究提供了有价值的参考.     

锂离子电池能源材料研究进展

能源材料是指能源的开发、运输、转换、储存和利用过程中的材料,其中锂离子电池材料是应用和开发前景最好的一种能源材料.改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的电极材料.总结上海大学环境与化学工程学院在新型电极材料领域的研究进展,其中包括锡基纳米粒子、锡基/碳复合纳米材料、碳纳米材料、碳包裹磷酸铁锂复合纳米材料、氧化钴/碳复合纳米材料、氧化镍/石墨烯复合纳米材料,并对该类材料的发展趋势进行展望.     

基于扫描电子显微镜的单根一维纳米材料原位场发射性能研究

基于扫描电子显微镜和纳米探针技术,展示了一维纳米材料原位场发射的测量方法和实例。实验以钨针尖为接收极,纳米材料为发射极,通过结合扫描电子显微镜的实时成像功能,纳米探针的精确操纵及电学测量技术以及激光辐照功能,系统研究了极间距离D、形貌变化、吸附气体和激光注入对单根多壁碳纳米管和氧化锌纳米线场发射性能的影响。结果表明,当D远小于纳米材料长度L的3倍时,D越小,开启场强和阈值场强越大,场发射性能越弱。此外,纳米线尖端曲率半径越大,场增强因子越小,场发射性能越弱。研究还发现O2的脱附和激光辐照有助于纳米材料场发射性能的提高。     

纳米粉体及其制备方法的浅析

纳米材料是近年来发展起来的一种新型高性能材料,认识这种材料的性能和拓展其应用领域,是许多材料工作者非常感兴趣的课题。着重介绍了纳米和纳米材料的概念及纳米粉体的各种制各技术的方法和优劣问题。并对纳米材料今后的研究及发展进行了展望。     

氢离子辐照对CLAM钢微观结构的影响

利用氢离子辐照的方法研究了CLAM钢的辐照缺陷形成行为.实验发现,在基本成分的CLAM钢及添加Si的CLAM钢中都产生了辐照析出现象.耐腐蚀合金元素Cr是产生辐照析出的合金元素之一,合金元素Si对于提高CLAM钢的抗辐照析出性能具有显著作用.     

钍基熔盐堆关键材料的辐照损伤研究进展

熔盐堆是第4代核电站的主力堆型之一,也是唯一的液体燃料反应堆,其高温、氟化物熔盐腐蚀及中子辐照等极端环境对其关键材料(包括结构材料以及核石墨材料)的综合性能提出了苛刻的要求。辐照损伤会严重影响材料的机械性能和耐腐蚀性能,是熔盐堆关键材料面临的重要问题之一。从熔盐堆工况特点及其对材料的基本需求出发,综述了熔盐堆关键材料研究进展,并重点介绍了国内外熔盐堆关键候选材料的辐照损伤研究进展,指出了其辐照损伤的研究现状及存在的问题。     

Bimetallic nanostructures with magnetic and noble metals and their physicochemical applications

Bimetallic nanomaterials consisting of magnetic metals and noble metals have attracted much interest for their promising potentials in fields such as magnetic sensors, catalysts, optical detection and biomedical applications. Bimetallic nanomaterials synthesized by wet-chemical methods with different architectures including nanoparticles, nanowires or nanotubes and their assemblies are summarized in this review. The particular properties of bimetallic nanomaterials, especially their magnetic, catalytic and optical properties, are presented. The advance in electron microscopy makes it possible to understand the nanostructural materials at much higher level than before, which helps to disclose the relationship between the microstructures and properties qualitatively and quantitatively.     

纳米科学和碳基纳米技术

纳米科学是一个宏大的科学,纳米材料的种类很多,本文将众多的纳米材料归结为三大类,即天然纳米晶体材料、人工纳米结构材料和聚合物功能分子材料.重点评述了碳基纳米材料的发展,包括结构特征、光电性质及其在光电子科学技术中的应用,并对石墨烯作了详细介绍,特别强调了碳基纳米技术要在应用中发展及其重要性.     

Applications of radiotracer techniques for the pharmacology and toxicology studies of nanomaterials

With the rapid development of nanosciences and nanotechnology, a wide variety of manufactured nanomaterials are now used in commodities, pharmaceutics, cosmetics, biomedical products, and industries. While nanomaterials possess more novel and unique physicochemical properties than bulk materials, they also have an unpredictable impact on human health. In the pharmacology and toxicology studies of nanomaterials, it is essential to know the basic behavior in vivo, i.e. absorption, distribution, metabolism, and excretion (ADME) of these newly designed materials. Radiotracer techniques are especially well suited to such studies and have got the chance to demonstrate their enchantment. In this paper, radiolabeling methods for carbon nanomaterials, metallic and metal oxide nanoparticles, etc. are summarized and the applications of the radiolabeled nanomaterials in pharmacology and toxicology studies are outlined. Supported by the National Basic Research and Development Program of China (Grant Nos. 2006CB705605 and 2006CB932505), Chinese Academy of Sciences (Grant No. KJCX3.SYW.N3), and National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10525524, 10505024 and 20707027)     

A brief review of graphene-based material synthesis and its application in environmental pollution management

Graphene is an interesting two-dimensional carbon allotrope that has attracted considerable research interest because of its unique structure and physicochemical properties. Studies have been conducted on graphene-based nanomaterials including modified graphene, graphene/semiconductor hybrids, graphene/metal nanoparticle composites, and graphene-complex oxide composites. These nanomaterials inherit the unique properties of graphene, and the addition of functional groups or the nanoparticle composites on their surfaces improves their performance. Applications of these materials in pollutant removal and environmental remediation have been explored. From the viewpoint of environmental chemistry and materials, this paper reviews recent important advances in synthesis of graphene-related materials and their application in treatment of environmental pollution. The roles of graphene-based materials in pollutant removal and potential research are discussed.     

铜纳米材料的制备及应用研究进展

铜纳米材料因具有独特的性质,被广泛应用于抗磨自修复润滑剂、导电浆料、高效催化剂、抗菌剂等领域.本文综述了目前纳米铜及其复合材料的制备及应用研究进展.主要论述了制备纳米铜的化学方法,包括液相还原法、微乳液法、溶剂热法和其他方法.按照铜与无机物或有机物复合两大类,论述了铜纳米复合材料的制备方法及性能应用.讨论了铜纳米材料的摩擦学性能、抗菌性能、催化性能及光电性能.并对纳米铜及复合材料的制备和应用进行了总结与展望.     

无机纳米颗粒在植物转化中的应用

随着纳米生物技术的发展,基于纳米材料构建基因载体的植物转基因技术,逐渐成为一类具有划时代意义的创新性高效植物转基因技术。笔者综述了羟基磷灰石、硅、碳纳米管、量子点、磁性纳米颗粒等无机纳米颗粒在植物转化中的应用,并比较了这些纳米载体的优势及存在的问题。分析认为,不同纳米材料对受体植物细胞的影响、纳米材料及其构建的载体入胞机制等基础理论问题迫切需要进一步阐明,入胞途径的细胞生物学和生理生化过程需要进一步实证,开发可定向输送目的基因到特定细胞或细胞器的安全高效新载体、目的基因的高效释放和功能激发等,将是未来一段时间内纳米植物生物技术研究的主要方向。     

Autophagy as new emerging cellular effect of nanomaterials

The biosafety issue of nanoscale materials is getting more and more attention with their increasing manufacture and application.In the research of cellular effects and underlying mechanisms related to toxicity of nanomaterials,most emphasis were placed on processes such as apoptosis,metabolic inhibition and oxidative stress.Recent evidence suggests that autophagy is part of the biological effects by nanomaterials and various kinds of nanomaterials are capable of disturbing the autophagic process.This review will highlight the importance of autophagy as an emerging mechanism of nanomaterial toxicity and the implication in the therapy of autophagy-related diseases.We summarize current research status of interaction between nanomaterials and autophagic pathways.It is of note that nanomaterials can either induce or block autophagy,which result in similar phenotype but completely different biological consequence.It is therefore important to perform comprehensive analysis of the whole autophagic flux in the future research.     

具有核壳结构的金属有机框架纳米材料的研究进展

多组分无机纳米粒子(NPs)和金属有机框架(MOFs)的可控一体化,正在引领着多种新型多功能材料的形成.具有核壳结构的金属有机框架纳米粒子(NP@MOF),综合了多组分无机纳米粒子和金属有机框架(MOFs)协同性质,NP@MOF材料的突出优点是:它的组成具有无限选择性、壳上孔径具有可调性、核壳具有多功能性,这种突出的独特功能使得人们争相洞察其未来发展.主要综述了具有核壳结构的多组分金属有机框架纳米粒子的制备方法和研究进展,最后介绍了其在多相催化、气体存储等方面的应用.     

纳米材料毒性机制及其影响因素

纳米材料以其独特的物理化学性质被广泛应用到工农业和人们生活的各个领域,随着纳米材料的生产加工和使用,纳米材料可以经过大气循环、水循环、生物循环进入生态环境,进而侵染生物体,影响人类健康.因此,纳米材料的毒性问题日益受到人们的关注,而纳米材料毒性机制和影响因素是纳米材料毒性研究的热点问题之一.目前,氧化应激和炎症反应是解释纳米材料毒性的两种主要机制,此外,越来越多的研究表明自噬也是纳米材料毒性的一种潜在机制,并且自噬可能与氧化应激和炎症反应相互关联.另一方面,纳米材料的物理化学性质如尺寸、形状、表面修饰等对其毒性产生重要影响.本文首先概括了纳米颗粒进入环境及侵染生物体的方式,分析纳米材料引起生物和环境毒性的机制,最后对影响纳米材料毒性的因素进行深入探讨,以期为纳米毒理学研究提供帮助.     

电网设备中载银纳米材料的抗菌性能研究

研究电网设备的载银纳米材料抗菌性能。给出原子团簇形成过程,制备研究的载银纳米材料。采用透射电子显微镜观察纳米粒子微观结构,显示纳米粒子外形。通过微量注射泵获取去离子水,令水滴和纳米薄膜接触,利用接触角测量仪测量二者间的接触角。测试纳米材料亲水/疏水性;并对纳米薄膜进行力学性能测试。通过计算抑菌圈大小对纳米材料抗菌性进行测试。对不同光照条件和不同沉积时间下的纳米材料抗菌性能进行测试,研究沉积量、沉积形态对载银纳米材料抗菌性能的影响,获取一组最优性能的工艺参数。进行细胞膜完整性实验,通过温度对纳米颗粒的速度分布进行有效控制,提高抗菌镀层的耐磨性能。结果表明,制备纳米材料疏水性和力学性能均较高;在沉积时间为30 min、Ag沉积量为7%、沉积形态为柱状时,纳米材料的抗菌性能最佳;通过细胞膜完整性实验可知,优化后的纳米材料能够提高细胞死亡率,有效实现杀菌。