納米精材料的案例
《先進材料》國家納米科學中心專題綜述：抗菌碳納米材料的新進展
近日，國家納米科學中心的宮建茹課題組在國際知名期刊Advanced Materials上發(fā)表了抗菌碳納米材料的專題綜述“Antibacterial Carbon-Based Nanomaterials”（Adv. Mater. 2018, 1804838），系統(tǒng)地介紹了該研究方向近年來的重要進展。
目前，由于細菌耐藥性的廣泛出現(xiàn)和迅速傳播，現(xiàn)有的可對抗耐藥性細菌的抗生素種類極其有限，新型抗生素的開發(fā)進度緩慢，細菌感染再次被列為影響全球人類健康的重要因素之一。與傳統(tǒng)的抗生素不同，納米材料具有較強的跨膜能力、抑制外排泵的功能和不易誘發(fā)細菌耐藥性的特點，有望成為一種新型抗生素替代品。其中，碳納米材料具有高效的抗菌活性、良好的生物相容性和環(huán)境友好等特征，展現(xiàn)出巨大的抗菌應(yīng)用潛力。據(jù)此，該綜述系統(tǒng)介紹了碳納米材料的重要理化性質(zhì)，主要抗菌機制，其理化因素與抗菌機理的密切關(guān)聯(lián)，以及發(fā)展抗菌碳納米材料的挑戰(zhàn)和前景。
碳納米材料的主要理化性質(zhì)及其抗菌機制
碳納米材料能夠通過多種機制實現(xiàn)抗菌或殺菌作用，其中包括：細菌細胞壁/細胞膜的機械性損傷、細菌的氧化應(yīng)激（活性氧依賴和活性氧不依賴兩種）、光熱和光催化效應(yīng)（如利用具有良好光催化性能的氮化碳納米材料，Nano Lett. 2018, 18, 5954）、脂質(zhì)抽提、細菌代謝抑制、包裹隔離及其協(xié)同作用。此外，這些作用機制和碳納米材料的理化性質(zhì)密切相關(guān)，如碳納米材料的維度決定了與細菌的作用方式，進而可能影響其主要的抗菌作用機制。文章討論了零維的富勒烯、納米金剛石、碳點和石墨烯量子點，一維的單壁碳管和多壁碳管，二維的碳化氮、石墨烯及其衍生物的抗菌活性和抗菌機制。除維度外，碳納米材料的尺寸、形狀、片層數(shù)及表面功能化等方面的理化性質(zhì)也與其抗菌活性息息相關(guān)。例如，石墨烯量子點經(jīng)不同手性氨基酸功能化后表現(xiàn)出明顯不同的抗菌活性。
展開 Mater.》透明木材納米復(fù)合材料的便捷加工，具有結(jié)構(gòu)顏色的等離子納米顆粒
【科研摘要】
木材是一種生態(tài)友好且豐富的基材，并且可以通過大規(guī)模納米技術(shù)進行功能化。但是，木材中的分層結(jié)構(gòu)和相互連接的纖維阻礙了納米粒子向木材中的滲透。最近，
瑞典皇家理工學院
Lars A. Berglund
教授
團隊用金和銀鹽對脫木素的木材浸漬，這是通過微波輔助合成原位還原為等離激元納米顆粒。
透明生物復(fù)合材料由具有結(jié)構(gòu)顏色的承重材料形式的含納米顆粒的木材制成。
著色源自納米粒子表面等離激元，其需要低尺寸的分散性和粒子分離。脫木素的木材充當綠色還原劑和納米顆粒所附著的增強支架，從而預(yù)先設(shè)計了它們在纖維“管”表面上的分布。
使用掃描透射電子顯微鏡（
STEM），能量色散光譜（EDS）和拉曼顯微鏡對納米級結(jié)構(gòu)進行研究，以確定粒徑，粒徑分布以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。光學特性，包括對偏振光的響應(yīng)，是特別令人關(guān)注的。
相關(guān)論文以題為
Facile Processing of Transparent Wood Nanocomposites with Structural Color from Plasmonic Nanoparticles
發(fā)表在《
C
hemistry of Materials
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
（a）結(jié)構(gòu)化的TW處理的示意圖：脫木質(zhì)的木材中浸入了金屬鹽（銀或金），這些金屬鹽通過微波輔助合成原位還原成等離子體納米顆粒。然后將含納米顆粒的基材浸入單體中，并固化成具有結(jié)構(gòu)顏色的TW復(fù)合材料。（b）輕木，脫木素的基材，銀的基材，金的基材，（c）Ag-TW和（d）Au-TW的照片。
圖
2. Ag-TW和Au-TW的光學特性：
（a）總透射率和（b）偏振分裂比。
展開 納米級材料尺寸測量：從微觀到宏觀，納米精度，中圖智造
納米級材料尺寸如何測量？
在納米科技的浪潮中，材料尺寸的精確測量成為了科研和工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。納米級材料因其物理化學特性，在電子、醫(yī)藥、能源等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。然而，如何準確測量這些材料的尺寸，尤其是當尺寸達到納米級別時，對技術(shù)提出了高要求。中圖儀器作為一家專注于3D測量技術(shù)的高新技術(shù)企業(yè)，在這方面取得了顯著的成就。
創(chuàng)新驅(qū)動，技術(shù)領(lǐng)先
中圖儀器專注于精密儀器研發(fā)、制造和銷售，服務(wù)于顯微尺寸、常規(guī)尺寸和大尺寸等工業(yè)制造過程中的各種測量需求。在納米顯微測量領(lǐng)域，基于納米傳動與掃描技術(shù)、白光干涉與高精度3D重建技術(shù)、共聚焦測量等技術(shù)積累，推出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的白光干涉儀（Z向分辨率可高達0.1納米）和共聚焦顯微鏡，廣泛應(yīng)用于半導體、3C電子、高校科研等行業(yè)領(lǐng)域。
微納米超精密測量技術(shù)，精確捕捉微觀世界
納米級測量技術(shù)是中圖儀器科技創(chuàng)新的重要體現(xiàn)。公司采用的白光干涉三維重建技術(shù)、微納米顯微測量3D軟件平臺以及微納米運動設(shè)計制造平臺，為納米級材料的尺寸測量提供了強有力的技術(shù)支撐。這些技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對材料表面微觀形貌的高精度測量，還能夠?qū)?em>材料的厚度、粗糙度等參數(shù)進行精確分析。
產(chǎn)品解決方案全面覆蓋，滿足多樣化需求
從納米到宏觀，中圖產(chǎn)品線全面覆蓋各個尺度的測量需求。
1、光學3D表面輪廓儀
SuperView W系列光學3D表面輪廓儀利用白光干涉技術(shù)，結(jié)合精密Z向掃描模塊和3D建模算法，能夠?qū)Ω鞣N精密器件及材料表面進行亞納米級測量。
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【科研摘要】
木材是一種生態(tài)友好且豐富的基材，并且可以通過大規(guī)模納米技術(shù)進行功能化。但是，木材中的分層結(jié)構(gòu)和相互連接的纖維阻礙了納米粒子向木材中的滲透。最近，
瑞典皇家理工學院
Lars A. Berglund
教授
團隊用金和銀鹽對脫木素的木材浸漬，這是通過微波輔助合成原位還原為等離激元納米顆粒。
透明生物復(fù)合材料由具有結(jié)構(gòu)顏色的承重材料形式的含納米顆粒的木材制成。
著色源自納米粒子表面等離激元，其需要低尺寸的分散性和粒子分離。脫木素的木材充當綠色還原劑和納米顆粒所附著的增強支架，從而預(yù)先設(shè)計了它們在纖維“管”表面上的分布。
使用掃描透射電子顯微鏡（
STEM），能量色散光譜（EDS）和拉曼顯微鏡對納米級結(jié)構(gòu)進行研究，以確定粒徑，粒徑分布以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。光學特性，包括對偏振光的響應(yīng)，是特別令人關(guān)注的。
相關(guān)論文以題為
Facile Processing of Transparent Wood Nanocomposites with Structural Color from Plasmonic Nanoparticles
發(fā)表在《
C
hemistry of Materials
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
（a）結(jié)構(gòu)化的TW處理的示意圖：脫木質(zhì)的木材中浸入了金屬鹽（銀或金），這些金屬鹽通過微波輔助合成原位還原成等離子體納米顆粒。然后將含納米顆粒的基材浸入單體中，并固化成具有結(jié)構(gòu)顏色的TW復(fù)合材料。（b）輕木，脫木素的基材，銀的基材，金的基材，（c）Ag-TW和（d）Au-TW的照片。
圖
2. Ag-TW和Au-TW的光學特性：
（a）總透射率和（b）偏振分裂比。
展開 
在靜電紡絲納米纖維上“長出”納米顆粒，用作電池陰極材料
b.磷酸二氫銫-聚乙烯吡咯烷酮-聚苯胺（CDP-PVP-PANI）復(fù)合材料，由透明溶液直接電紡到碳紙上。該膜僅需通過靜電紡絲的方式，進行10分鐘即可獲得。
圖4.納米顆粒修飾樣品的電化學性能。樣品材料是磷酸二氫銫（CDP）-聚乙烯吡咯烷酮（PVP）-聚苯胺（PANI）復(fù)合材料，用于直徑（?）為2英寸的燃料電池。a.不同電流密度下的電池電壓。藍線代表具有納米顆粒修飾的納米纖維靜電紡絲樣品。黑線表示SAFCell公司的標準電極。可以看出，電紡樣品在每個電流密度下都具有更高的電池電壓。b.具有PVP-PANI的電紡CDP樣品的功率密度峰值與SAFCell公司的標準粉末燃料電池電極相比較。電紡燃料電池功率在運行的前60小時內(nèi)不會降低。
參考文獻：
”Spontaneous formation of nanoparticles on electrospun nanofibres, (2018) 9:4740”
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-018-07243-5
來源：高分子科學前沿
展開 都柏林大學張楠、蘇大周宇陽《Nano Letters》：多級復(fù)合納米結(jié)構(gòu)納米材料高效抗新冠高分子薄膜
新冠病毒（SARS-CoV-2）可在高分子材料表面存活長達3天，對肉制品食品包裝、國際冷鏈運輸?shù)仍斐珊艽笸{。薄膜包裝材料成為傳播新冠病毒的一個確認重要途徑。仿生微納米結(jié)構(gòu)可通過物理作用‘刺破’細菌，而新冠病毒尺寸僅為100納米左右，無法直接利用微納米結(jié)構(gòu)殺滅。納米銀/銅懸浮液可有效殺滅病毒。如何提高納米銀/銅在薄膜表面殺滅新冠病毒效率降低間接傳播病毒風險，建立抗新冠薄膜批量化生產(chǎn)技術(shù)是全球抗擊新冠疫情亟待解決的難題之一。
愛爾蘭都柏林大學助理教授張楠博士與蘇州大學周宇陽博士在《Nano Letters》期刊上發(fā)表了題為“Enhancement of Antiviral Effect of Plastic Film against SARS-CoV-2: Combining Nanomaterials and Nanopatterns with Scalability for Mass Manufacturing”的文章（DOI: 0.1021/acs.nanolett.1c02266）。本課題設(shè)計并建立了多級微納米結(jié)構(gòu)抗新冠薄膜批量化生產(chǎn)工藝。利用研制的納米銀/銅聚乙烯醇（PVA）墨水和陽極氧化鋁（AAO）模板，分別結(jié)合超聲霧化噴涂技術(shù)和納米壓印技術(shù)（NIL），在PE和PET薄膜表面構(gòu)造出經(jīng)納米顆粒修飾的錐形矩陣，提高了殺滅新冠病毒的效率。
本技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三方面：
一、高效殺滅新冠病毒，多級微納米結(jié)構(gòu)PE和PET薄膜可在1h內(nèi)降低兩個數(shù)量級活性新冠病毒；
二、耐久性，5次模擬手摩擦實驗后，微納米結(jié)構(gòu)保持完整；
三、工業(yè)化前景，原料及技術(shù)成本低，具有連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)前景。
展開 一種提升碳納米管/聚二甲基硅氧烷納米復(fù)合材料界面熱傳輸?shù)奈⒔Y(jié)構(gòu)焊接工藝
來源 | Advanced Functional Materials
01
背景介紹
聚合物基材料由于其優(yōu)異的靈活性，重量輕，優(yōu)良的可加工性和低成本的特點，在大功率微電子器件的熱管理方面引起了廣泛的關(guān)注。但是，大多數(shù)聚合物具有相對較低的導熱系數(shù)，范圍為0.1至0.5 W/mk。提高聚合物導熱性的一種簡單而有效的方法是將高導熱填料(如金屬、陶瓷、碳基材料)摻入聚合物中。碳納米管，由于其出色的導熱性(≈1000-3000 W/mk)，似乎是一種很有前途的導熱填料。根據(jù)麥克斯韋方程，1 vol%的碳納米管負載應(yīng)該會導致聚合物納米復(fù)合材料的導熱性增加十倍。然而，碳納米管增強納米復(fù)合材料的高界面熱阻極大地限制了碳納米管優(yōu)越導熱性的利用，導致導熱系數(shù)低于理論計算的預(yù)期。
一般來說，碳納米管增強納米復(fù)合材料的界面熱阻可分為基體與碳納米管界面處的熱阻和碳納米管填料之間的熱阻。聚合物基體和碳納米管填料之間的界面熱阻歸因于它們的聲子譜的巨大不匹配，這是難以消除的。界面焊接是提高聚合物納米復(fù)合材料導熱性能的一種有效方法。例如，碳化聚酰亞胺(PI)焊接的3D石墨烯骨架的導熱性提高了兩倍。在我們之前的工作中，石墨層焊接的3D碳納米管網(wǎng)絡(luò)由于在結(jié)處有效的聲子和應(yīng)力傳遞而顯示出大大改善的導熱性。通過界面焊接，還觀察到氮化硼和碳化硅納米線網(wǎng)絡(luò)的導熱性顯著增強。然而，目前仍然缺乏對于界面聲子傳輸機理的深入研究。
02
成果掠影
近期，天津大學封偉教授、香港理工大學沈曦教授和香港中文大學（深圳）鄭慶彬教授聯(lián)合采用實驗與分子動力學模擬相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究了界面焊接對CNT增強聚合物納米復(fù)合材料導熱性能的影響。該文報道了一種界面焊接策略來構(gòu)建三維導熱網(wǎng)絡(luò)(GS-w-CNT)。
展開 不只有石墨烯碳納米管 梳理新型碳納米材料及其輔助機理研究方法
富勒烯（Fullerene）、 碳納米管（CNT，Carbon Nanotube）、石墨烯（Graphene）都是近年來的熱門碳納米材料，目前共有5位科學家在這個領(lǐng)域贏得了諾貝爾獎。為什么碳納米材料廣泛的受到追捧呢？舉例來說，加入碳纖維的鋼材制成的自行車，重量僅僅是普通自行車的幾分之一，因為碳原子質(zhì)量非常小，同時碳原子之間，或者碳原子和其他原子之間形成的化學鍵，又非常強韌。所以混合了碳納米的材料，通常都會兼具較好的力學性質(zhì)與較輕的整體重量。
第一性原理廣泛應(yīng)于在物理、化學以及材料科學中。材料設(shè)計，材料預(yù)測，解釋實驗等都離不開第一性原理計算，因為第一性原理從薛定諤方程開始， 只需要極少的參數(shù)，便可以非常準確的計算出材料的大部分材料性能；進一步結(jié)合絕熱假設(shè)，也可以用來模擬分子動力學。在碳納米材料的相關(guān)領(lǐng)域，第一性原理計算更是得到廣泛應(yīng)用，因為碳原子的電子關(guān)聯(lián)非常弱，第一原理計算往往能夠做出非常準確的預(yù)測。
本文將會介紹一些新型的碳納米材料，它們在碳原子的結(jié)合方式和排列方式上和大家熟知的富勒烯， 碳納米管以及石墨烯略有不同。而這些細微的差異反映到最終的材料屬性上卻可以有很大的不同。碳原子排列的一個小差異，可以轉(zhuǎn)化成材料性質(zhì)的大不同，這也是碳納米材料吸引著很多材料科學家、物理學家和化學家的地方。
一、雜化與維度
碳原子形成碳納米材料有兩種主要的雜化方式：sp2或者sp3。在sp2雜化模式下，每個碳原子會形成三個平面內(nèi)均勻分布成120度角的三個分子軌道，以及一個平面外的p軌道，通稱為pz軌道；最典型的的碳納米材料便是著名的石墨烯。
展開 納米復(fù)合材料或?qū)⒊蔀橄乱淮娇?em>材料
納米復(fù)合材料或?qū)⒊蔀橄乱淮娇?em>材料
一代材料，一代飛機
1903年，萊特兄弟制造的世界上第一架飛機“飛行者一號”邁出了人類征服空天的第一步，彼時的飛機機體主要由木材和布制成。
20世紀20年代，高強度的鋼和鋁合金逐漸代替了木材，為飛機插上了鋼鐵之翼。
50年代，耐熱性更好的鈦合金開始登上歷史舞臺。
80年代，高性能鋁合金以其輕質(zhì)高強的特性逐漸獲得人們的青睞，成為飛機機體的主要結(jié)構(gòu)材料。
21世紀，復(fù)合材料以其更低的密度、更高的強度以及強大的可設(shè)計性等諸多特點開始代替部分傳統(tǒng)材料，大型客機A350和B787上高性能復(fù)合材料用量均達到飛機結(jié)構(gòu)用量的50%以上。
未來，航空材料又將走向何方？歐洲最大的飛機制造商——空中客車公司，將目光轉(zhuǎn)向了納米材料。
納米材料研發(fā)
8月31日，空客（北京）工程技術(shù)中心與中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所（以下簡稱蘇州納米所）在蘇州舉行了合作簽約儀式，正式成立航空納米材料聯(lián)合實驗室，主要合作內(nèi)容包括航空納米復(fù)合材料高導電、高韌性化技術(shù)以及在線高精度監(jiān)測技術(shù)開發(fā)等。“這是空中客車中國公司在航空納米復(fù)合材料領(lǐng)域與中國研究團隊的第一次合作。”空客（北京）工程技術(shù)中心總經(jīng)理程龍說。
蘇州納米所長期專注納米材料研發(fā)，在國際上較早開展高性能碳納米纖維與薄膜等材料研發(fā)和工程化，其產(chǎn)品性能和產(chǎn)能目前均處于國際先進水平。這與空中客車中國公司在航空先進材料方面的發(fā)展規(guī)劃高度切合，也為雙方合作奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
“目前飛機上應(yīng)用最多的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料。
展開 納米復(fù)合材料或?qū)⒊蔀橄乱淮娇?em>材料
納米復(fù)合材料或?qū)⒊蔀橄乱淮娇?em>材料
一代材料，一代飛機
1903年，萊特兄弟制造的世界上第一架飛機“飛行者一號”邁出了人類征服空天的第一步，彼時的飛機機體主要由木材和布制成。
20世紀20年代，高強度的鋼和鋁合金逐漸代替了木材，為飛機插上了鋼鐵之翼。
50年代，耐熱性更好的鈦合金開始登上歷史舞臺。
80年代，高性能鋁合金以其輕質(zhì)高強的特性逐漸獲得人們的青睞，成為飛機機體的主要結(jié)構(gòu)材料。
21世紀，復(fù)合材料以其更低的密度、更高的強度以及強大的可設(shè)計性等諸多特點開始代替部分傳統(tǒng)材料，大型客機A350和B787上高性能復(fù)合材料用量均達到飛機結(jié)構(gòu)用量的50%以上。
未來，航空材料又將走向何方？歐洲最大的飛機制造商——空中客車公司，將目光轉(zhuǎn)向了納米材料。
納米材料研發(fā)
8月31日，空客（北京）工程技術(shù)中心與中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所（以下簡稱蘇州納米所）在蘇州舉行了合作簽約儀式，正式成立航空納米材料聯(lián)合實驗室，主要合作內(nèi)容包括航空納米復(fù)合材料高導電、高韌性化技術(shù)以及在線高精度監(jiān)測技術(shù)開發(fā)等。“這是空中客車中國公司在航空納米復(fù)合材料領(lǐng)域與中國研究團隊的第一次合作。”空客（北京）工程技術(shù)中心總經(jīng)理程龍說。
蘇州納米所長期專注納米材料研發(fā)，在國際上較早開展高性能碳納米纖維與薄膜等材料研發(fā)和工程化，其產(chǎn)品性能和產(chǎn)能目前均處于國際先進水平。這與空中客車中國公司在航空先進材料方面的發(fā)展規(guī)劃高度切合，也為雙方合作奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
“目前飛機上應(yīng)用最多的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料。
展開 國家納米中心唐智勇Adv. Mater. 綜述：磁圓二色譜在納米材料領(lǐng)域的應(yīng)用:深入理解和調(diào)控激子和
在摻雜半導體納米晶體體系，MCD技術(shù)能夠直接測量Zeeman分裂的增強效應(yīng)；對于貴金屬納米結(jié)構(gòu)，MCD技術(shù)揭示了局域SPR的對稱性起源，以上為調(diào)控磁光效應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。然而，需要指出的是，盡管MCD具有重要的應(yīng)用價值，由于缺乏及時的總結(jié)，目前研究人員對于MCD技術(shù)在納米體系中的應(yīng)用仍缺乏廣泛的認知和理解。
【成果簡介】
磁性圓二色譜( MCD )在揭示材料電子態(tài)信息方面具有獨特優(yōu)勢，為探索納米光學材料的結(jié)構(gòu)和磁光特性之間的關(guān)系提供了新的機會。近日，國家納米中心的唐智勇教授（通訊作者）在Advanced Materials上發(fā)表文章，題為“Magnetic Circular Dichroism in Nanomaterials: New Opportunity in Understanding and Modulation of Excitonic and Plasmonic Resonances”。本文綜述了MCD技術(shù)在半導體和貴金屬納米材料中應(yīng)用的代表性研究。MCD在闡明半導體納米晶體中的激子躍遷、貴金屬納米團簇中的電子躍遷以及貴金屬納米結(jié)構(gòu)中的等離激元共振的結(jié)構(gòu)信息方面具有不可取代的作用。憑借這些優(yōu)勢，MCD技術(shù)在評估具有不同化學成分、幾何形狀、組裝構(gòu)象和耦合效應(yīng)的納米材料的激子和等離激元光學活性的磁調(diào)制方面顯示出無可匹敵的能力。了解利用MCD技術(shù)調(diào)控納米尺度磁光效應(yīng)的關(guān)鍵因素將極大地促進半導體和貴金屬納米材料在傳感、自旋電子學、納米光子學等領(lǐng)域的應(yīng)用。
展開 
三元材料的XRD精修實例
整個過程可以總結(jié)為
例1：內(nèi)標法精修晶胞參數(shù)
在電池正極材料中加入Si作為內(nèi)標,修正材料的晶胞參數(shù)。
內(nèi)標法精修時,固定內(nèi)標物質(zhì)Si的晶胞參數(shù)不變,以Si的晶胞參數(shù)修正儀器的誤差。
晶胞參數(shù)精修的方法總結(jié)
1、將標準物質(zhì)加入待測樣品中，固定住標準物質(zhì)的晶胞參數(shù)，以此為內(nèi)標，校正儀器的零點和樣品位移誤差。
2、在精修前，先測標準物質(zhì)的角度校正曲線，此時可校正儀器零點。樣品位移成為直接精修的變量。
3、如果不用標準樣品校正儀器零點和樣品位移，則二者成為精修變量。
4、晶胞參數(shù)是一個可以直接精修的變量。從操作界面直接觀察到結(jié)果。以初始的晶體結(jié)構(gòu)為模型，原子位置(x,y,z)，固溶體中的原子占位(n)，包含溫度因子在內(nèi)的結(jié)構(gòu)因子(B)是可以直接精修的變量。這些參數(shù)會影響晶胞參數(shù)。
例: Li-Mn-Co-Ni-O三元電池正極材料的晶體結(jié)構(gòu)精修
粉末衍射經(jīng)常做的一種精修是:無法找到實測物相的晶體結(jié)構(gòu)模型。但有相近的模型可以借用。通過修改模型，可以得到實測物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。
例：Li-Mn-Co-Ni-O三元電池正極材料是沒有PDF卡片或者CSD卡片的。但有結(jié)構(gòu)相近的LiCoO2的晶體結(jié)構(gòu)模型。
通過FindIt軟件保存好LiCoO2的CIF模型;讀入Jade,進行晶胞參數(shù)調(diào)整,基本吻合晶胞參數(shù);
修改原子參數(shù),保存成新的CIF模型;讀入新模型進行占位率精修。
晶體結(jié)構(gòu)精修的方法總結(jié)
晶體結(jié)構(gòu)精修，經(jīng)常涉及原子位置、各向同性因子、位置占有率的精修。這些在精修界面直接約束。
在這個例子中，Ni2+與Li占有相同的位置。將Ni2+的各向同性因子約束與Li的相同。
展開 記中科院蘇州納米所在納米水凝膠抗污染油水分離膜材料取得進展
然而，傳統(tǒng)的膜分離材料在油水分離過程中會遭受嚴重的污染，導致分離通量以及油水分離效率的急劇下降，嚴重阻礙了膜分離技術(shù)在油水分離領(lǐng)域中的發(fā)展和應(yīng)用。因此，開發(fā)新型的分離膜材料，解決分離膜材料的污染問題，是實現(xiàn)油水的高效、快速以及穩(wěn)定分離的關(guān)鍵所在。
圖1兩親離子性納米水凝膠接枝改性PVDF多孔膜（ZNG-g-PVDF）示意圖。
近期，為了解決膜分離材料的抗污染問題，中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所靳健研究員課題組在前期工作的基礎(chǔ)上，設(shè)計和制備了一種磺基甜菜堿型兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜（ZNG-g-PVDF）（如圖1所示）。這一兩親離子性納米水凝膠的尺寸~50nm，這一納米級尺寸有助于納米水凝膠的快速浸潤和吸水，從而賦予了PVDF多孔膜超親水的性質(zhì)。由于兩親離子性納米水凝膠同時具有水凝膠的高保水性能以及兩親離子性聚電解質(zhì)的強水合能力，能夠在PVDF多孔膜的表面構(gòu)筑出牢固的水合層以及近中性的表面。這一超親水的近中性表面賦予了PVDF多孔膜在水下對原油近乎零粘附的效果（如圖2所示）。此外，磺基甜菜堿型兩親離子性納米水凝膠具有優(yōu)異的抗鹽性以及耐酸堿性能，保證了兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜在不同種類的鹽溶液中以及寬泛的pH范圍內(nèi)均能夠保持超親水特性以及水下超低油粘附效果。為了進一步考察這一分離膜材料的抗污染性能，研究人員通過模擬現(xiàn)實的乳化油水，利用這一兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜來分離含有表面活性劑、蛋白質(zhì)以及生物有機質(zhì)（NOM）的油水乳液并監(jiān)測其多次循環(huán)過程中通量的變化情況。實驗結(jié)果表明（如圖3所示），這一兩親離子性納米水凝膠接枝改性的PVDF多孔膜具有優(yōu)異的綜合性抗污染能力，循環(huán)過程中通量的恢復(fù)率幾乎高達100%。這一工作所使用的親水改性策略相對溫和、簡單，為制備高效油水分離膜材料提供了新的視角。
展開 納米復(fù)合材料或?qū)⒊蔀橄乱淮娇?em>材料
納米復(fù)合材料或?qū)⒊蔀橄乱淮娇?em>材料
一代材料，一代飛機
1903年，萊特兄弟制造的世界上第一架飛機“飛行者一號”邁出了人類征服空天的第一步，彼時的飛機機體主要由木材和布制成。
20世紀20年代，高強度的鋼和鋁合金逐漸代替了木材，為飛機插上了鋼鐵之翼。
50年代，耐熱性更好的鈦合金開始登上歷史舞臺。
80年代，高性能鋁合金以其輕質(zhì)高強的特性逐漸獲得人們的青睞，成為飛機機體的主要結(jié)構(gòu)材料。
21世紀，復(fù)合材料以其更低的密度、更高的強度以及強大的可設(shè)計性等諸多特點開始代替部分傳統(tǒng)材料，大型客機A350和B787上高性能復(fù)合材料用量均達到飛機結(jié)構(gòu)用量的50%以上。
未來，航空材料又將走向何方？歐洲最大的飛機制造商——空中客車公司，將目光轉(zhuǎn)向了納米材料。
納米材料研發(fā)
8月31日，空客（北京）工程技術(shù)中心與中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所（以下簡稱蘇州納米所）在蘇州舉行了合作簽約儀式，正式成立航空納米材料聯(lián)合實驗室，主要合作內(nèi)容包括航空納米復(fù)合材料高導電、高韌性化技術(shù)以及在線高精度監(jiān)測技術(shù)開發(fā)等。“這是空中客車中國公司在航空納米復(fù)合材料領(lǐng)域與中國研究團隊的第一次合作。”空客（北京）工程技術(shù)中心總經(jīng)理程龍說。
蘇州納米所長期專注納米材料研發(fā)，在國際上較早開展高性能碳納米纖維與薄膜等材料研發(fā)和工程化，其產(chǎn)品性能和產(chǎn)能目前均處于國際先進水平。這與空中客車中國公司在航空先進材料方面的發(fā)展規(guī)劃高度切合，也為雙方合作奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
“目前飛機上應(yīng)用最多的復(fù)合材料為碳纖維復(fù)合材料。
展開 中科院寧波材料所：納米硅基負極材料研究取得進展
【成果簡介】
相對于傳統(tǒng)石墨負極材料（372 mAh/g），硅負極材料具有極高的理論比容量（3580 mAh/g），是未來高能量密度動力鋰離子電池負極材料首選。但硅負極材料在充放電循環(huán)過程中存在體積變化（高達3倍以上），造成硅顆粒粉化，從而引發(fā)SEI膜反復(fù)再生庫倫效率低，電接觸變差極化增大，使實際硅負極材料循環(huán)壽命和倍率性能較差。
中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所動力鋰電池工程實驗室自2011年開展硅基負極材料的研究開發(fā)，已取得系列進展。2012年報道了一種三維多孔的納米硅/石墨烯復(fù)合負極材料。近日，又報道了一種新型二維納米硅/二氧化硅復(fù)合負極材料（2D nano-Si/SiO2）。該工作利用層狀結(jié)構(gòu)CaSi2的拓撲轉(zhuǎn)變，在酸性溶液中化學剝離Ca原子，留下單原子層褶皺狀硅烯，由于Si原子只存在sp3雜化，硅烯極不穩(wěn)定，在水溶液中氧化得到亞穩(wěn)態(tài)二維硅氧烯，二維硅氧烯經(jīng)過合適的熱處理條件脫水歧化得到二維納米硅/二氧化硅復(fù)合負極材料（2D nano-Si/SiO2），其中納米硅均勻分散于無定型硅氧化物。二維結(jié)構(gòu)可有效減少鋰離子遷移路程，納米硅和硅氧化物可有效降低了體積膨脹率，因此采用該方法制備的2D nano-Si/SiO2@C表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。該研究工作以“Two-dimensional silicon suboxides nanostructures with Si nanodomains confined in amorphous SiO2 derived from siloxene as high performance anode for Li-ion batteries”為題發(fā)表在Nano Energy上。
【圖文導讀】
圖1 示意圖及性能表征
（a）硅氧烯剝離過程示意圖。
（b）硅氧烯分子結(jié)構(gòu)示意圖。
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