組裝膜的案例
基于Materials Studio（MS）軟件對金表面自組裝膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化
Au（111）表面磺酸甜菜堿封端封端癸烷基硫醇自組裝單層膜MS結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程
盒子尺寸：34.609×29.970×91.91874?
水層：20 ?，水密度為1g/cm3
真空層：40 ?（以避免鏡像重疊，更好地模擬表面）
分子力學(xué)模擬設(shè)置
分子力場采用COMPASS，截斷半徑為12.5 ?，計算范德華作用和庫侖力作用的加和方法采用Atom Based，迭代方法采用Smart Minimizer。
計算結(jié)果
華東理工：鍵合強(qiáng)度對鈣鈦礦太陽能電池錨定基自組裝單分子膜的調(diào)節(jié)
然而，雖然ASA單分子膜的致密性對PSCs的效率和穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用，但其界面的空穴提取和電子阻塞性能卻高度依賴于其致密性，而這一點在很大程度上被忽視了。
在這里，華東理工大學(xué)的研究人員引入了具有不同錨定基團(tuán)的全孔傳輸分子，研究了鍵合強(qiáng)度對單層膜質(zhì)量的影響，并將其與p-i-n結(jié)構(gòu)的PSC的性能進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明，具有較強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度的錨定基團(tuán)有利于提高ASA單分子膜的組裝速率、密度和致密性，從而增強(qiáng)電荷收集，抑制界面復(fù)合。基于優(yōu)化的ASA單層的PSCs原型獲得了21.43%(0.09cm2)的高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)。更令人振奮的是，當(dāng)器件面積擴(kuò)大10倍時，可以獲得20.09%(1.0cm2)的可比PCE，這表明ASA策略在實際應(yīng)用中是有用的。ASA單層的堅固錨定還增強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定性，在三個月后可保留90%的初始PCE。這項研究為有效和穩(wěn)定的PSCs的ASA電荷傳輸單分子膜提供了重要的見解。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202103847
綜上所述，本文揭示了錨定基團(tuán)對p-i-n結(jié)構(gòu)PSCs中基于ASA的空穴傳輸單分子膜性能的影響。開發(fā)了一系列含有不同錨基(-SO3H、-COOH和-PO3H2)的吩噻嗪分子高溫超導(dǎo)材料(TPT-S6、TPT-C6和TPT-P6)，系統(tǒng)地研究了它們對器件性能的影響。結(jié)果表明，具有較強(qiáng)鍵合強(qiáng)度的錨定基團(tuán)不僅提高了組裝速率和吸附密度，而且使有機(jī)HTL對鈣鈦礦沉積具有很高的耐受性，從而大大提高了ASA單層在成套器件中的致密性。本文的ASA策略為PSC和其他光電器件提供了一種節(jié)省材料、可擴(kuò)展和高效的電荷傳輸層的有效且現(xiàn)實的方法。
展開 陽離子擴(kuò)散引導(dǎo)組裝的氧化石墨烯膜及其在乙醇脫水中的應(yīng)用
氧化石墨烯片層組裝中的結(jié)構(gòu)調(diào)控已有廣泛的研究涉及，對于應(yīng)用在分離過程的氧化石墨烯薄膜來說，其微結(jié)構(gòu)在化學(xué)環(huán)境中的穩(wěn)定性和有效性是實現(xiàn)分子分離的一個重要基礎(chǔ)。金屬陽離子因其和氧化石墨烯片層上的六元環(huán)區(qū)域和氧化官能團(tuán)區(qū)域具有相互作用而能加強(qiáng)氧化石墨烯材料的結(jié)構(gòu)物化性質(zhì)。
南京工業(yè)大學(xué)金萬勤課題組近期在Science China Materials上發(fā)表論文，他們采用負(fù)載了金屬陽離子的基膜用于抽濾氧化石墨烯分散液沉積成膜，在此過程中，水相里氧化石墨烯片層的堆疊和陽離子的擴(kuò)散同時發(fā)生且不會因為陽離子的引入而導(dǎo)致氧化石墨烯分散液絮凝。通過這種制備方法，最終得到了薄而均勻的分離膜層。論文研究了二價和一價陽離子對氧化石墨烯膜層形成的影響以及膜性能的變化，其中二價陽離子修飾后的氧化石墨烯膜表現(xiàn)出了更為顯著的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和分離性能。該簡便有效的制備和改性方法對于其他二維材料的結(jié)構(gòu)組裝控制也具有一定意義。
圖1 抽濾氧化石墨烯分散液沉積成膜示意圖
該研究成果最近發(fā)表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9401-1。
展開 吉林大學(xué)孫俊奇教授ACS Appl. Mater. Interfaces：聚合物薄膜寬且深的損傷的自
層層自組裝聚合物復(fù)合膜受到機(jī)械損傷后，在保留它們的結(jié)構(gòu)和功能表現(xiàn)出了巨大的潛力。更重要的是，精確控制層層自組裝膜的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和聚合物鏈的構(gòu)象，可以制備不同的功能性自修復(fù)膜，以及對自修復(fù)機(jī)理進(jìn)行研究。雖然層層自組裝膜的修復(fù)的機(jī)理已經(jīng)被完全證實，但聚合物薄膜的寬且深的損傷的修復(fù)的因素還沒被深入研究。
【成果簡介】
近日，吉林大學(xué)的孫俊奇教授（通訊作者）、博士生王燕（第一作者）等在學(xué)術(shù)期刊ACS Appl. Mater. Interfaces上發(fā)表了題為Polymers with a Coiled Conformation Enable Healing of Wide and Deep Damages in Polymeric Films的文章。該文用簡便的方法開發(fā)了具有卷曲構(gòu)象的聚合物，制備了能修復(fù)自身的寬的損傷的層層自組裝聚合物膜。這種膜由交替沉積的帶正電荷的、具有卷曲構(gòu)象的聚氨酯和聚丙烯酸組成。聚氨酯的構(gòu)象從卷曲構(gòu)象轉(zhuǎn)化為舒展構(gòu)象，使聚氨酯和聚丙烯酸鏈發(fā)生遷移，從而修復(fù)聚氨酯/聚丙烯酸膜的寬度是膜厚6倍的損傷。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1.（a）聚氨酯的結(jié)構(gòu)；
（b）聚氨酯分別在水中（左）、在乙醇/水混合物中（右）；
（c）聚氨酯在水中和在乙醇中的示意圖；
（d）乙醇的摩爾濃度不同的乙醇/水混合物中的聚氨酯納米顆粒的水力學(xué)直徑；
（e）聚氨酯在乙醇/水混合物中的透光率
示意圖1.采用旋涂-逐層自組裝技術(shù)制備(PAA/PU)*n-water film的示意圖
圖2.
展開 
北化徐福建教授/俞丙然教授團(tuán)隊、北京協(xié)和醫(yī)院睢瑞芳教授 AFM：靶向性光動力抗菌納米組裝材料用于多藥耐藥生物膜感染的角膜炎治療
該論文通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合(RAFT)合成了α-D半乳糖與光敏劑酸性紅（RB）的嵌段聚合物PαGal
50
-
b
-PGRB
n
，其中α-D半乳糖對銅綠假單胞菌凝集素A（Lec A）具有特異靶向性，光敏劑RB在光照的條件下產(chǎn)生
活性氧（
ROS
）
，兩者共同實現(xiàn)對多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的解散與殺傷。
圖1. a.多藥耐藥銅綠假單胞菌靶向性光動力納米組裝材料的合成路線以及生物學(xué)應(yīng)用。b. PαGal50-b-PGRBn多藥耐藥銅綠假單胞菌選擇性結(jié)合與殺傷。c. PαGal50-b-PGRBn殺菌機(jī)制研究。d. PαGal50-b-PGRBn殺菌機(jī)制示意圖。
首先通過激光共聚焦觀察發(fā)現(xiàn)，負(fù)電性的PαGal50-b-PGRBn可以通過α-D半乳糖與銅綠假單胞菌的Lec A凝集素特異性結(jié)合進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部。體外抗菌實驗證明，在光照的情況下PαGal50-b-PGRBn可以通過ROS機(jī)制特異性殺傷銅綠假單胞菌，而不對同為革蘭氏陰性菌的大腸桿菌殺傷。體內(nèi)外生物安全性實驗證明PαGal50-b-PGRBn傾向于跟銅綠假單胞菌結(jié)合而不跟正常細(xì)胞結(jié)合，因為表現(xiàn)出較好的生物相容性。同時，PαGal50-b-PGRBn在15分鐘內(nèi)可以實現(xiàn)對多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的快速滲透，在30分內(nèi)可以有效解散生物膜。在滲透和消散后，再結(jié)合光動力殺菌，可以有效實現(xiàn)對多藥耐藥銅綠假單胞菌生物膜的清除。
此外，作者在兔眼角膜耐藥菌感染模型上進(jìn)一步驗證了材料的殺菌抗生物膜性能。實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的光動力抗菌材料可以有效的殺死來自臨床的多藥耐藥銅綠假單胞菌，并降低感染部位炎癥因子的表達(dá)。
展開 50-600nm厚度的高遷移率、柔性大面積石墨烯薄膜
50-600nm厚度的高遷移率、柔性大面積石墨烯薄膜
50-600nm厚度的高遷移率、柔性大面積石墨烯薄膜
來源 | Nano-Micro Letters 原文 | https://doi.org/10.1007/s40820-023-01032-6 01 背景介紹 石墨烯納米膜是石墨烯的體相形態(tài)之一，其繼承了單層石墨烯的原子結(jié)構(gòu)和電子、聲子行為特征，同時具有寬的作用截面、長的載流子弛豫時間，是良好的熱學(xué)、電學(xué)以及光電研究平臺。目前，石墨烯納米膜的可控制備尚未實現(xiàn)。本文以氧化石墨烯(GO，杭州高稀科技)/聚丙烯腈(PAN)復(fù)合薄膜為前驅(qū)體，利用基底替換和協(xié)同石墨化策略，制備了大面積、密堆積的組裝石墨烯納米膜(nMAG)(橫向尺寸，20cm；厚度范圍，50-600 nm)。nMAG具有良好的電學(xué)性能：載流子遷移率，1540 cm2V?1 s?1；電導(dǎo)率，2.04 MS m?1；載流子壽命4.7 ps。將其應(yīng)用于電磁屏蔽，nMAG的高電導(dǎo)率降低了其最低商用厚度(100 nm，20 dB)；將其應(yīng)用于紅外探測，nMAG的強(qiáng)光致熱發(fā)射效應(yīng)將石墨烯/硅二極管的響應(yīng)波長從1.5 μm擴(kuò)展到了4 μm。此外，作者將nMAG(200 nm)和聚乙烯醇(PVA)層層組裝成10 μm厚的石墨烯膜，通過PVA的分解構(gòu)建nMAG氣體逸散通道，抑制氣囊的產(chǎn)生、降低組裝石墨烯厚膜的褶皺密度，進(jìn)而提升薄膜導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力。 展到了4 μm。此外，作者將nMAG(200 nm)和聚乙烯醇(PVA)層層組裝成10 μm厚的石墨烯膜，通過PVA的分解構(gòu)建nMAG氣體逸散通道，抑制氣囊的產(chǎn)生、降低組裝石墨烯厚膜的褶皺密度，進(jìn)而提升薄膜導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力。 02 成果掠影 浙江大學(xué)高超課題組以氧化石墨烯(GO，28 μm，杭州高稀科技)/聚丙烯腈(PAN)薄膜為前驅(qū)體，利用基底替換和協(xié)同石墨化策略，制備了大尺寸和緊密堆疊的組裝石墨烯納米膜(nMAG，橫向尺寸20 cm，厚度范圍50-600 nm)。
展開 ：超疏水力誘導(dǎo)的超快速(5秒)界面納米粒子宏觀單層自組裝及其納米薄膜工程化技術(shù)
研究者發(fā)現(xiàn)，在納米粒子組裝體系中引入具有超低表面能的全氟分子(全氟癸硫醇)，賦予納米粒子超高接觸角(>130°)，將動力學(xué)和熱力學(xué)吸附勢壘降低至極限，可以在5秒內(nèi)實現(xiàn)超快速、宏觀大面積、二維單層膜組裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)建(圖1b, c)。值得一提的是，超過粒子所需配體1000倍的全氟分子用量，不僅提供了粒子超快速組裝的強(qiáng)大“燃料動力”，全氟分子間的范德華力及疏水力作用為粒子單層密集組裝起到了決定性作用。而且，組裝面積可滿足工程技術(shù)成本要求(>4英寸)，達(dá)工程應(yīng)用級別(4.3英寸)，粒子成膜利用率高達(dá)98.5%。與傳統(tǒng)局限性界面自組裝不同，這種組裝技術(shù)可普適到多種納米及微米粒子的快速大面積界面自組裝。不同形貌、不同種類及表面性質(zhì)的貴金屬納米粒子(正電Au NPs, 負(fù)電Au NPs, Ag NPs, 納米金棒)、核殼結(jié)構(gòu)(Au NPs@PANI)、氧化物(SiO2, Fe3O4)、碳材料(CNTs)、量子點(CQDs)、聚合物(聚苯乙烯微球)等均可通過這種超快速界面組裝技術(shù)，獲得宏觀大面積二維組裝結(jié)構(gòu)。
圖1
.
動力學(xué)和熱力學(xué)調(diào)控的納米粒子在液
-液界面自組裝。
更有趣的是，這種單層膜均勻二維膜有讓人意想不到的轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)印性能！納米薄膜制造技術(shù)是現(xiàn)代工程中必不可少的制造手段。黃又舉教授團(tuán)隊通過一種“l(fā)ift-on”策略，可實現(xiàn)自組裝單層膜到任意基底上的無損轉(zhuǎn)移。基于全氟修飾的納米粒子單層膜與PDMS印章的低界面能釋放速率，該單層膜在不同的基材(PDMS、塑料、玻璃、紙張等)表面都有優(yōu)異的保形涂覆性能。
展開 天津大學(xué)仰大勇教授課題組：DNA功能材料可控組裝/解組裝助力精準(zhǔn)醫(yī)療
在腫瘤細(xì)胞內(nèi)，納米復(fù)合體系通過可控的程序化解組裝實現(xiàn)了藥物的精準(zhǔn)高效釋放：1）在溶酶體微酸性環(huán)境中，單寧酸與DNA間的氫鍵作用消失，納米復(fù)合體系解離并實現(xiàn)溶酶體逃逸，將單寧酸和樹枝狀DNA釋放到細(xì)胞質(zhì)中；2）在細(xì)胞質(zhì)中，脫氧核糖核酸酶I和過表達(dá)的谷胱甘肽進(jìn)一步觸發(fā)樹枝狀DNA解組裝，并特異性地將治療性基因從樹枝狀DNA骨架中釋放出來，發(fā)揮基因治療的功效。相關(guān)成果發(fā)表于Biomaterials, 2021, 273, 120846。
圖1. DNA納米復(fù)合體系模塊化組裝路線及其在腫瘤細(xì)胞內(nèi)可控的程序化解組裝過程。A）單寧酸介導(dǎo)樹枝狀DNA納米結(jié)構(gòu)定向組裝實現(xiàn)核酸藥物的高效負(fù)載。B）納米復(fù)合體系在腫瘤細(xì)胞內(nèi)可控解組裝實現(xiàn)核酸藥物的高效精準(zhǔn)釋放。
進(jìn)一步，仰大勇教授課題組發(fā)展了天然多酚藥物介導(dǎo)樹枝狀DNA/RNA和細(xì)胞膜共組裝策略，實現(xiàn)了納米復(fù)合體系在靶細(xì)胞內(nèi)時空可控的解組裝和基因調(diào)控。為實現(xiàn)高效的RNA干擾治療效果，將治療性RNA片段（siPLK）作為連接單元觸發(fā)樹枝狀DNA的精準(zhǔn)組裝，并在單寧酸的作用下形成納米復(fù)合體系。單寧酸與細(xì)胞膜表面抗原之間的強(qiáng)親和力，納米復(fù)合體系表面的單寧酸分子進(jìn)一步介導(dǎo)細(xì)胞膜的高效組裝，形成細(xì)胞膜偽裝的核酸納米復(fù)合體系。由于同源腫瘤細(xì)胞膜的靶向特異性和體內(nèi)穩(wěn)定性，核酸納米復(fù)合體系不僅可高效靶向腫瘤部位，而且能顯著延長納米復(fù)合體系的體內(nèi)血液循環(huán)時間，并降低免疫系統(tǒng)清除。在腫瘤細(xì)胞內(nèi)，溶酶體酸性微環(huán)境和細(xì)胞質(zhì)中核糖核酸酶H（RNase H）會特異性地觸發(fā)納米復(fù)合體系時空可控的動態(tài)解組裝過程，實現(xiàn)優(yōu)異的化學(xué)/基因協(xié)同治療效果，單寧酸特異性地誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，凋亡率高達(dá)80%，核酸藥物siPLK特異性抑制致病基因表達(dá)，抑制效率高達(dá)70%。
展開 浙江大學(xué)黃小軍團(tuán)隊關(guān)于梯度孔膜智能傳感新成果：基于梯度中空纖維膜的MOFs-酶膜新型電化學(xué)生物傳感陣列
針對現(xiàn)有生物酶催化活性低、靈敏性差等問題，浙江大學(xué)黃小軍團(tuán)隊基于中空纖維膜（HFM）膜材料高比表面積的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過可控的物理包埋方法將納米酶-天然酶雜化納米體系有效的組裝到導(dǎo)電梯度膜電極上。如圖1所示，將三價鐵離子摻雜到代表性的MOFs中，鐵離子的引入賦予了MOFs粒子類過氧化物酶性質(zhì)。通過靜電吸附作用將MOFs與氧化酶耦合，構(gòu)建尺寸為300 nm左右的MOF-酶雜化納米體系，賦予其級聯(lián)催化性能。在HFM載體上原位合成導(dǎo)電聚苯胺納米顆粒(PANI NPs)，并通過物理包埋方法將MOFs-酶雜化納米體系組裝在膜孔的受限空間中。HFM中的大量微孔空間促進(jìn)了受限微孔空間中MOFs-酶的更高密度堆積。此外，HFM對復(fù)雜的流體（例如血液）顯示出良好的分離性能。導(dǎo)電互連網(wǎng)絡(luò)的納米結(jié)構(gòu)充當(dāng)與級聯(lián)催化MOFs-酶體系接觸的錨點，從而大大提高信號傳導(dǎo)和生物傳感器信號收集的能力。
圖1 基于導(dǎo)電中空纖維膜的MOFs-酶膜生物傳感器制備及工作原理
如圖2所示，由MOFs-酶雜化納米催化體系、梯度多孔載體和納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)集成的酶膜傳感器可以拓展成多通路陣列傳感設(shè)備。構(gòu)建PDMS基底，并在基底上組裝不同生物酶種類的酶膜傳感器，可用于對各種微量分析物進(jìn)行同步即時檢測，為未來復(fù)雜標(biāo)志物的智能化、一體化檢測提供了新思路。
展開 2017新材料10大技術(shù)突破
4、浙大高超教授團(tuán)隊發(fā)明高導(dǎo)熱超柔性石墨烯膜
（1）簡介
浙江大學(xué)高分子系高超教授團(tuán)隊研發(fā)出一種高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜，通過將石墨烯膜高溫加熱，膜中的含氧官能團(tuán)在高溫下分解釋放出氣體，石墨烯膜內(nèi)部形成微氣囊；再經(jīng)過機(jī)械輥壓成膜，微氣囊的氣體被排出，形成微褶皺，從而使新型石墨烯膜由“脆”變“柔”，并兼顧了良好的導(dǎo)熱性能。
（2）優(yōu)勢
導(dǎo)熱率接近理想單層石墨烯導(dǎo)熱率的40%，可反復(fù)折疊6000次、彎曲十萬次，有望應(yīng)用在電子元件導(dǎo)熱、新一代柔性電子器件及航空航天等領(lǐng)域。
5、中南大學(xué)研發(fā)出耐3000℃燒蝕的新材料或為高超聲速飛行器研制鋪平道路
（1）簡介
8月21日從中南大學(xué)獲悉，中南大學(xué)黃伯云院士團(tuán)隊通過大量實驗，開發(fā)了一種新型的耐3000℃燒蝕的陶瓷涂層及其復(fù)合材料。這種陶瓷是一種多元含硼單相碳化物，具有穩(wěn)定的碳化物晶體結(jié)構(gòu)，由Zr、Ti、C和B四種元素組成。研發(fā)團(tuán)隊采用熔滲工藝將多元陶瓷相引入到多孔炭/炭復(fù)合材料中，進(jìn)而獲得一種非常有潛力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂層改性的炭/炭復(fù)合材料。
（2）優(yōu)勢
這種新型陶瓷涂層及其復(fù)合材料可耐3000℃燒蝕，這一發(fā)現(xiàn)有可能為高超聲速飛行器的研制鋪平道路。
6、上海交大研制出超強(qiáng)納米陶瓷鋁合金或成下一代航空新材料
（1）簡介
上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院教授王浩偉領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊研制出超強(qiáng)納米陶瓷鋁合金，讓鋁里“長”出陶瓷。該材料的研發(fā)采用“原位自生技術(shù)”，通過熔體控制自生，陶瓷顆粒的尺寸由幾十微米降低到納米級，突破了外加陶瓷鋁基復(fù)合材料塑性低、加工難等應(yīng)用瓶頸。
展開 東南大學(xué)葛麗芹教授/劉玲教授《Small》：運(yùn)動驅(qū)動的層層自組裝“修理器”用于自供電刺激內(nèi)源性傷口愈合及生理環(huán)境響應(yīng)性抗炎
該研究通過層層自組裝方法制備出了一種人體運(yùn)動驅(qū)動的自供電納米復(fù)合“修理器”，用于電刺激內(nèi)源性傷口愈合及生理環(huán)境響應(yīng)性清除活性氧，緩解體內(nèi)炎癥反應(yīng)（ToC圖）。與傳統(tǒng)的被動治療方式相比，這種模式提供了一種集運(yùn)動信號轉(zhuǎn)化為電信號和pH響應(yīng)性層層自組裝薄膜于一體的有效愈合創(chuàng)面的新策略，無疑為患者帶了福音。
ToC 圖 運(yùn)動驅(qū)動的層層自組裝“修理器”，用于自供電刺激內(nèi)源性傷口愈合及生理環(huán)境響應(yīng)性抗炎的相關(guān)機(jī)制。
圖 1 生物力學(xué)運(yùn)動驅(qū)動自供電LBL納米復(fù)合“修理器”用于傷口愈合。（a） HAP/SN是由多層薄膜（HAP）和自供電納米發(fā)電機(jī)（SN）組成的；（b）受傷人員行走時佩戴HAP/SN醫(yī)療器件，插圖：自供電刺激和納米顆粒的響應(yīng)性釋放協(xié)同促進(jìn)受損組織的有效愈合示意圖；（c） SN 系統(tǒng)在運(yùn)動的激活下電刺激使受損皮膚康復(fù)；（d）HAP層層自組裝薄膜用于pH-響應(yīng)性清除ROS使成纖維細(xì)胞恢復(fù)到正常的生長狀態(tài)。
在這項工作中，該課題組致力于設(shè)計一種基于摩擦電納米發(fā)電機(jī)和治療性納米顆粒響應(yīng)性釋放模型的便攜式自供電納米復(fù)合傷口“修理器”。將逐層涂覆2-羥丙基三甲基氯化銨-殼聚糖（HTCC）、海藻酸鈉（ALG）和聚多巴胺/Fe3+納米顆粒（PFNs）組裝的膜與通過生物力學(xué)運(yùn)動驅(qū)動的自供電納米發(fā)電機(jī)（SN）組合到納米復(fù)合修復(fù)器（HAP/SN-NR）中（圖1a，b）。這個位于HAP/SN-NR頂層的SN系統(tǒng)可以提供適當(dāng)?shù)碾妶鰪?qiáng)度，刺激表皮再生，有利于血管生成和皮膚的快速主動愈合（圖1c）。更重要的是，受基于摩擦帶電的接觸分離型納米發(fā)電機(jī)的啟發(fā)，他們已經(jīng)證明SN作為一種可持續(xù)的可穿戴傳感器可以將人體運(yùn)動的生物力學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號。
展開 
綜述熱管理材料—石墨烯
此外，與PGS的制造相比，GFs的組裝方法為膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了更大的靈活性。例如，商用PGS的厚度限制在10-100 μm，這給客戶的選擇更少。對于GFs，可以很容易地實現(xiàn)從幾百納米到毫米的不同厚度，這可以滿足從微電子到軍事和空間探索等不同應(yīng)用的各種要求。此外，隨著薄膜厚度的增加，商用PGS的密度逐漸降低。先前關(guān)于聚酰亞胺(PI)熱解過程的研究也報道，在厚PGS(大于25μm)的情況下，由于曲率和層錯配的增加，石墨層織構(gòu)的取向變得更差。因此，當(dāng)膜密度達(dá)到2.1g/cm3時，工業(yè)上制造的PGS厚度通常限制在25μm以內(nèi)，以獲得取向良好的石墨層織構(gòu)。與PGS不同的是，GFs是由單個氧化石墨烯薄片預(yù)組裝而成的，并且在水平方向上具有更好的取向。因此，厚度的增加不會導(dǎo)致GFs中層錯配的增加。當(dāng)石墨烯厚度大于25μm時，石墨烯取向良好的石墨烯層結(jié)構(gòu)和高密度使得石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)大大高于PGS。
是否可以進(jìn)一步提高石墨烯薄膜的導(dǎo)熱系數(shù)，使其達(dá)到更高的值是仍然需要解決的科學(xué)問題。理論研究表明，在完美且無缺陷的結(jié)構(gòu)下，石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可以接近10000W/(mK)。通過控制渦層狀態(tài)、無缺陷、無皺紋、排列良好的結(jié)構(gòu)以及大晶粒尺寸目前是推動石墨烯薄膜導(dǎo)熱性優(yōu)化的正確策略。
2.1.2 LPE石墨烯薄膜散熱器
液相剝離（LPE）是對膠帶輔助機(jī)械剝離、CVD和升華方法的一種非常重要的補(bǔ)充
懸浮形式的石墨烯。該方法從石墨顆粒開始，允許以低成本大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯。因此，它具有許多應(yīng)用前景，包括涂料，復(fù)合材料，油墨，纖維，散熱材料等。LPE工藝有兩種類型，一種是純機(jī)械剝離，在液體中使用剪切力或名義力，例如通過超聲，克服石墨中的范德華力，直接產(chǎn)生原始的石墨烯薄片。
展開 湖南大學(xué)譚蔚泓院士團(tuán)隊劉巧玲課題組 Angew：可調(diào)控的DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用于操控細(xì)胞間相互作用
作為一種生物材料，DNA分子具有序列可編程性并且可與其他功能分子耦合實現(xiàn)多級次組裝，在細(xì)胞表面工程化及細(xì)胞相互作用調(diào)控等方面具有良好的應(yīng)用前景。然而，由于細(xì)胞對納米材料的內(nèi)吞作用以及細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)高度動態(tài)的特性，利用DNA納米結(jié)構(gòu)對活細(xì)胞膜表面進(jìn)行可控組裝進(jìn)而精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)胞間相互作用仍然存在一定的困難。
圖1 活細(xì)胞膜表面構(gòu)筑可調(diào)控的多層DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
近期，湖南大學(xué)譚蔚泓院士團(tuán)隊劉巧玲課題組采用經(jīng)典的DNA納米三棱柱（TP）和DNA納米分支聚合物（BP）作為結(jié)構(gòu)單元，利用DNA分子自組裝技術(shù)在細(xì)胞膜表面設(shè)計了一種全新的靈活可調(diào)控的DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用于操控細(xì)胞間的相互作用（圖1）。源于互補(bǔ)DNA鏈的堿基之間形成的可預(yù)測和穩(wěn)定的配對結(jié)構(gòu)，這些DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的相互作用增加了DNA納米結(jié)構(gòu)在細(xì)胞膜表面的穩(wěn)定性并且克服了細(xì)胞內(nèi)化的問題。通過對DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的識別單元進(jìn)行合理設(shè)計，研究人員對細(xì)胞間的特異性識別、刺激響應(yīng)性識別以及動態(tài)可逆相互作用進(jìn)行了人為設(shè)計和操控，并且實現(xiàn)細(xì)胞間物質(zhì)傳輸?shù)恼{(diào)控（圖2）。
圖2 利用DNA結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)操控多種形式的細(xì)胞間相互作用
綜上所述，這種DNA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予了可調(diào)控的細(xì)胞識別能力，為人為操控細(xì)胞間相互作用提供了一種簡單、普適的策略，有助于拓展基于DNA分子的人工識別體系在細(xì)胞表面工程、合成生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。該工作以“Manipulation of Multiple Cell-Cell Interactions by Tunable DNA Scaffold Networks”為題發(fā)表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。
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展開 浙大高超教授團(tuán)隊實現(xiàn)高溫穩(wěn)定高導(dǎo)電石墨烯膜，可用于電磁屏蔽防護(hù)
然而，宏觀組裝石墨烯膜中石墨烯片層間存在強(qiáng)電子耦合效應(yīng)，導(dǎo)致其僅僅只有~106 S/m的導(dǎo)電率。目前，利用化學(xué)摻雜提高宏觀石墨烯材料的載流子濃度和抑制層間耦合效應(yīng)，已成為常用的策略。該課題組組曾報道通過氯化鉬（MoCl5）插層石墨烯膜可顯著的提高其導(dǎo)電率達(dá)到1.73×107 S/m，且實現(xiàn)了在空氣中性能保持穩(wěn)定。但是，在高溫環(huán)境中，MoCl5摻雜劑也極易從石墨烯層間脫除，從而導(dǎo)致石墨烯插層膜導(dǎo)電率嚴(yán)重降低，限制了其在許多極端環(huán)境中的電磁屏蔽應(yīng)用。
本文亮點
（1）制備了低密度、結(jié)構(gòu)均勻的氯化銅（CuCl2）摻雜石墨烯膜（GF），證實了其導(dǎo)電率可達(dá)到1.09×107 S/m，比導(dǎo)電率超過大部分金屬材料。
（2）解決了摻雜石墨烯材料溫度穩(wěn)定性差的難題，發(fā)現(xiàn)了GF-CuCl2的溫阻系數(shù)僅有4.31×10-4 K-1，熱穩(wěn)定性可達(dá)到400 ℃，可長時間在200 ℃環(huán)境中工作使用，導(dǎo)電率基本維持不變；通過DFT計算揭示了其高溫穩(wěn)定性的原理。
（3）證明了35 μm摻雜石墨烯膜的電磁屏蔽效能可達(dá)到126 dB，在相同的厚度下其屏蔽性能高于大多數(shù)文獻(xiàn)報道的材料；且發(fā)現(xiàn)此材料在超低溫、高溫及腐蝕性環(huán)境中都可保持性能穩(wěn)定。
浙江大學(xué)高分子系高超教授、許震研究員、劉英軍副研究員團(tuán)隊，利用氯化銅作為摻雜劑，實現(xiàn)了低密度、高柔性、耐高溫、高導(dǎo)電摻雜石墨烯膜材料的制備。相比于純石墨烯膜，其載流子濃度、載流子遷移率均有所提高，比導(dǎo)電率超過大部分金屬。此外，摻雜石墨烯膜具有極高的電磁屏蔽效能，在高低溫、腐蝕性等極端環(huán)境中都可穩(wěn)定使用。
圖1 (A) GF-CuCl2的制備示意圖。
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