自修复水凝胶材料的设计合成及生物医学应用

水凝胶柔软且有弹性,含水量高,其结构、性能与生物组织相似,生物相容性和生物安全性好.因此,被广泛应用于组织工程、药物输送、创伤敷料等领域,具有非常广阔的应用前景.自修复材料模仿生物体损伤自愈原理,自行发现损伤和裂纹并通过一定机理自修复愈合,是近年来水凝胶领域的研究热点和难点.本文综述了近10年来具有代表性的自修复物理水凝胶和自修复化学水凝胶等新型高分子水凝胶方面的重要研究进展,总结了其设计与合成的基本原理和方法,介绍了几种典型的水凝胶自修复机制,阐述了基于静电作用、疏水作用、氢键作用、主客体作用等物理作用,以及基于酰腙键、亚胺键、二硫键等可逆化学键作用的自修复水凝胶的应激自修复原理和特性.在此基础上,分析讨论了自修复水凝胶作为潜在生物材料仍需解决的关键科学问题,并对本领域的发展趋势进行了展望.     

自固化磷酸钙——人体硬组织修复的新希望

1．引言骨修复材料是指替补、修复人体硬组织的生物材料,广泛应用于骨外科、整形外科及牙科领域。骨缺损病人很多,仅我国每年就有数百万例。据美国高性能陶瓷市场的估计和预测,美国生物陶瓷的市场销售额lop年为1500万美元,每隔5年将以100％速度增长,2（rt年可达6000万美元     

面向智慧道路建造的新型路面材料设计与展望

随着传统工程材料与现代新型材料研究的深入,以及人们对道路基础设施需求的不断提升,道路的内在属性和功能定位发生了显著的变化,从早期满足通行基本需求的结构物,演化到具有经济属性和环境属性的固定资产.进入21世纪以来,智慧出行和安全出行的需求,对道路基础设施提出了新的需求.道路作为交通工具的重要载体,需要进一步提升其自身的智慧化水平.材料科学和交叉学科的飞速发展,为设计和建造各类新型路面提供了可能与技术支撑,也推动了路面材料研究领域的不断拓宽.为此,本文介绍了具有自俘能、自发光、自调温和自愈合功能新型路面材料的技术原理、设计、发展与挑战,为新型路面材料的设计和研究提供参考和借鉴.新型路面材料设计的意义不仅仅在于拓展路面的功能,而且在于引发路面材料和结构技术设计理念的更新,进一步丰富和拓展现代道路工程以及相关学科知识体系,推动现代路面工程技术进步和相关产业的发展.     

高煤级煤储层弹性自调节作用及其成藏效应

煤储层是一种具有相当弹性的地质体，其对应力的响应比常规储层更为敏感．煤层气成藏的诸多外部地质动力学因素作用于煤储层本身，体现为煤储层允许煤层气扩散渗流或导流的能力．因此，煤储层中天然裂隙的发育特征就成为决定煤层气能否成藏的一个关键要素．基于这一关系，有针对性地设计了综合物理模拟方法，从固流耦合的角度对不同煤级煤基块的弹性力学性质开展研究，建立起煤储层在有效应力——吸附-解吸条件下产生弹性体积变形(弹性自调节效应)的模式，获得了对其弹性变形特征规律性的认识．在此基础上，提出了高煤级煤层气成藏“弹性自封闭效应”的新观点，为进一步探讨其动力学因素、可能机理、在煤层气能量平衡系统中的作用等提供了切入点和科学依据．     

土木工程材料自愈合行为的若干力学问题与研究进展

为适应未来基础设施和工业化建造需求,如何改变传统土木工程结构和材料组成,打造全新的具有智能能力的基础设施,已经成为新的研究热点.工程结构的抗损坏能力直接影响国家的社会成本和经济效益.为了减少维修养护费用、提升结构的服役寿命,一种可行的方案是建造能够进行损伤自我愈合的拟生命系统.近几年来,微胶囊、电沉积、感应加热、微生物...     

羊毛角蛋白浓度对其双硫键重建的影响

发现了从羊毛提取的角蛋白的浓度对其在透析过程中双硫键重建的影响, 即在较高浓度时角蛋白聚集体中形成交联网状结构, 而在较低浓度时优先形成分子内双硫键. 这项初步研究展示了在不加入其他化学试剂的条件下通过简单的方法调控角蛋白链间交联的可能性, 有助于构筑生物大分子的自组装体.     

大脑的自我“修复”能力

大脑是人体中最为精密、复杂的重要器官,多达200亿个细胞。一个人大脑所包含的神经纤维数量,要比整个国际电信网络所有的电缆数量还多。这些纤维的功能就像电缆一样,负责发出化学信号,并帮助细胞间交换信息。以前人们一直认为,由于疾病或意外伤害而造成的永久性脑细胞或脑神经元损伤,会造成该部分脑功能的丧失。但据2008年8月12日有关媒体报道:英国格拉斯哥大学的科学家经研究最新发现,     

基于自模板法构筑空心结构材料及其电化学应用

基于自模板法构筑空心结构材料,可以摆脱对常规模板法的依赖,具有合成步骤简单、重现性高、生产成本低、结构可控性好以及易于大规模制备的优点,目前引起了研究者的广泛关注.本文从颗粒内部结构调控的角度出发,主要围绕热处理诱导实心颗粒的自发空心化、选择性刻蚀具有内外结构差异的实心颗粒这两种构筑空心结构的方法进行概述,介绍了不同类型材料的自模板构筑方法及结构控制机制,结合其在钠离子及钾离子电池中的应用,探讨了空心结构材料在电化学储能领域的应用潜力,并进一步展望了自模板法构筑空心结构的前景和发展趋势.     

光电双活性偶氮苯自组装单分子膜的设计

具有光化学和电化学活性的有机分子在功能器件开发方面具有潜在的应用前景 偶氮苯衍生物是典型的化合物之一,如图1A所示,它具有光致顺反异构化和电化学氧化还原反应的双重活性.利用偶氮苯衍生物有序分子组装体系的光电化学性质,我们提出了“单向循环”的新型信息存储原理.在过去的工作中,我们利用Langmuir.Blodgett技术将偶氮苯长链脂肪酸衍生物分子固定在ITO导电玻璃上而形成高度有序的单分子膜.由于偶氮苯衍生物分子是物理吸附在基底上,在反复进行光化学及电化学测试过程中,常常脱落到电解质溶液中,从而造成单分子膜的脱落;同时偶氮苯从反式到顺式过程伴随着空间的增大,因此在致密有序的LB膜中顺反异构化效率较低.我们利用自组装技术将偶氮苯衍生物通过与基底的     

磁功能化石墨烯气凝胶自组装合成及吸波性能

本研究通过化学自组装和原位热解成功构建了锚定超细Fe3O4纳米颗粒的磁功能化石墨烯气凝胶复合材料.分别采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征复合材料的晶体结构及元素组成;采用红外及拉曼光谱分析表征其化学结构、石墨化程度和结构缺陷;通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对复合材料的形貌及...     

超级电容器在器件设计以及材料合成的研究进展

便携电子产品的快速发展以及可再生能源系统的日益扩大,意味着储电系统将在人类社会中扮演着越来越重要的作用.近年来,新一代的超级电容器在材料合成、器件的设计组装以及多功能器件的设计等方面取得了许多重大突破.因此,本文将从新材料的合成、新设备的设计组装以及多功能器件的研发等方面对超级电容器的最新研究进展进行总结.首先,对不同结构的超级电容器及其性能进行详细地讨论,包括三电极(也称半电池)装置、两电极超级电容器、柔性固态超级电容器、纤维超级电容器以及微型(平面)超级电容器等.通过对文献的综合分析,突出介绍了超级电容器的设计原则;其次,对一些新兴电极材料的研发及其储电性能进行了讨论,包括碳材料、双金属氧化物(NiCo_2O_4, Ni_3V_2O_8, Co_3V_2O_8等)、过渡金属硫化物/硒化物/磷化物等正极材料以及VN, Fe_2O_3等负极材料;最后,对下一代的多功能超级电容器,包括自愈合超级电容器、自充电超级电容器、全方位-自适应-自充电超级电容器等器件的研究进展进行总结,概括这一新兴技术领域的未来发展趋势及其关键技术挑战.     

低速汽车工程变速器的开发

文章分析了本低速汽车工程变速器选用主、副箱结构,采用单双锥面同步器,并设计了动力输出系统——直插式矩形键输出双级传动取力器。     

低速汽车工程变速器的开发

文章分析了本低速汽车工程变速器选用主、副箱结构,采用单双锥面同步器,并设计了动力输出系统--直插式矩形键输出双级传动取力器.     

磁功能化石墨烯气凝胶自组装合成及吸波性能

本研究通过化学自组装和原位热解成功构建了锚定超细Fe₃O₄纳米颗粒的磁功能化石墨烯气凝胶复合材料.分别采用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）表征复合材料的晶体结构及元素组成;采用红外及拉曼光谱分析表征其化学结构、石墨化程度和结构缺陷;通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料的形貌及微观结构进行测试.实验结果表明, 600℃煅烧温度、填充量仅为5wt%（质量百分比）的复合材料表现出最优异的性能,最小反射损耗(RL_min)和有效吸收带宽（EAB）均优于目前报道的大多数吸波材料.电磁分析结果表明,优异的微波吸收性能归因于复合材料增强的协同效应和独特的三维结构.     

引入突触修饰非对称时窗的神经元感受野自组织模型

视觉通路中一些简单神经元的时空响应特性在动物出生前已基本形成,在缺乏视觉经验的情况下,视觉系统是怎样发育出这些神经元感受野的？以Wimbauer的时延网络为基础,引入神经生物学中最近发现的突触修饰非对称时窗,修改了Hebb学习规则,提出一种4层前馈网络模型。模型能自组织生成时空响应特性更为丰富的神经元感受野,并能对脊椎动物视觉系统中反差极性敏感型神经元的形成机制做出解释。这种网络模型比Linsker网络和Wimbauer的时延网络更具普适性。     

皮肤伤口修复的过程与机制

正常的伤口修复能力对于生存与健康十分重要。皮肤伤口修复是一个极其复杂的生物学过程,涉及多种不同类型细胞、细胞外基质和细胞因子在时间、空间上有序的相互作用,最终完成皮肤屏障修复与组织内稳态维持。文章总结了伤口修复的主要过程,并重点阐述不同类型细胞在损伤修复过程中的作用,讨论了无疤痕修复的潜在机制。     

皮肤伤口修复的过程与机制

正常的伤口修复能力对于生存与健康十分重要。皮肤伤口修复是一个极其复杂的生物学过程,涉及多种不同类型细胞、细胞外基质和细胞因子在时间、空间上有序的相互作用,最终完成皮肤屏障修复与组织内稳态维持。文章总结了伤口修复的主要过程,并重点阐述不同类型细胞在损伤修复过程中的作用,讨论了无疤痕修复的潜在机制。     

设计及自组装六边形网格状DNA二维阵列

根据Watson-Crick DNA碱基互补配对原则,设计了不同黏性末端DNA序列,以两种三点星状为模块(three-point-star motif),运用DNA自组装技术,成功制备了六边形网格状DNA二维阵列.研究不同单链DNA的摩尔比例对三点星状模块结构组装的影响,以及不同起始退火温度对二维阵列自组装的影响,用凝胶电泳及原子力显微镜(AFM)对结构进行了表征.结果表明,当构成三点星状模块的3条单链摩尔比例为1:3:3时得到的模块结构更稳定,从50℃开始退火时得到的二维阵列更完整.自组装得到的二维阵列厚度约2nm,六边形边长约20nm.本研究为进一步探究三点星模块组装二维阵列的机理提供了新的思路.     

城市景观河道的生物生态修复

在社会发展的进程中,依水而居的人们因环保意识薄弱、对水资源过度开发,再加传统的水利工程只注重河道的泄洪、排涝、航运、灌溉等作用,修闸建坝,过多地采用混凝土等硬质材料,使自然水体形态渠道化或水池化,水岸混凝土化,破坏了河流的生态系统,造成水质恶化,水生生物锐减,河道生态系统退化.