納米的案例
東北林大陳文帥教授和中科院納米能源所楊亞教授等綜述：基于生物聚合物納米纖維的納米發電機研究進展
多糖和蛋白質納米纖維是地球上最主要的兩種生物聚合物納米纖維，具體包括纖維素納米纖維、甲殼素納米纖維、絲納米纖維、膠原納米纖維和明膠納米纖維。生物聚合物納米纖維的制備方法主要包括：生物材料納米解纖、從小分子中生物合成和靜電紡絲。隨后，文章重點介紹了使用不同生物聚合物納米纖維作為基本構筑單元開發納米發電機的研究進展。生物聚合物納米纖維可以通過直接利用/化學改性/復合活性單元等方法來制備薄膜、納米紙、氣凝膠、泡沫等，用于納米發電機開發；通過設計使塊體材料具有優化的孔尺寸、孔結構、粗糙度、納米纖維有序排列或堆疊、復雜結構等，以進一步優化并提升納米發電機的性能和功能。近年來，生物聚合物納米纖維除了被用于研發摩擦納米發電機和壓電納米發電機外，也被逐步應用在利用濕氣或滲透能發電的發電機領域。
生物聚合物納米纖維的開發和利用在納米發電機領域具有很大的潛力，但進一步優化納米發電機的性能和功能仍面臨著許多挑戰。如何利用更有效的方法開發不同種類的生物聚合物納米纖維，如何對生物聚合物納米纖維進行化學改性引入更多類型的活性基團，如何制造更多類型生物聚合物納米纖維衍生塊體材料用于各種類型的納米發電機開發等，仍有待于后續深入研究。
原文鏈接：
https://spj.sciencemag.org/journals/research/2021/1843061/
相關進展
東北林業大學陳文帥教授：植物細胞壁納米結構與納米纖維素的化學純化處理結合機械解纖法制備
中科院納米能源所王中林院士和楊亞研究員《Sci. Adv.》
展開 碳納米管 3D打印納米復合聚合物油墨
為了進一步開發這項技術，研究人員通常會使用碳納米管、石墨烯、金屬納米顆粒和量子點等低維納米材料，使新型3D打印材料能夠適應外部刺激，賦予電導、熱導、磁性和電化學存儲等特性。
密歇根理工大學的機械工程研究人員創造了一種方法，制造出一種使用碳納米管 (CNT) 的3D可打印納米復合聚合物油墨，并具有高拉伸強度且重量很輕。他們希望這種新型墨水可以替代環氧樹脂，邁向大規模使用。研究人員所做的不同之處在于使用聚合物納米復合材料（由環氧樹脂、碳納米管和納米粘土制成）和不犧牲材料功能性的打印工藝。
△圖1.具有不同CNT濃度的環氧樹脂、環氧樹脂-納米粘土和環氧樹脂-納米粘土-CNT納米復合油墨的流變特性。
走在市場之前
盡管聚合物納米復合材料和3D打印產品和服務的市場價值都在10億美元（約64.7億人民幣）左右，但納米材料3D打印的市場價值只有大約4300萬美元（約2.78億人民幣）。而研究領域也尚未全面了解在3D打印過程中對納米復合材料特性的控制，例如形態-特性的關系。
△圖2.使用納米復合油墨的3D打印。
技術瓶頸在于如何理解3D打印過程的宏觀力學與納米復合材料的納米級力學和物理學之間復雜的相互作用。而這項研究旨在通過探索3D打印工藝參數與納米復合打印油墨中納米材料形態之間的關系來尋找問題的關鍵。
△圖3.3D打印的環氧樹脂-納米粘土-CNT納米復合材料的SEM和TEM圖像。
納米墨水的優點
研究人員認為納米墨水的導電性能使打印的環氧樹脂具有作為電線的潛力，無論是在電路板、飛機的機翼中還是在引導血管導管的3D打印致動器。納米復合聚合物油墨的另一個特性是它的強度。
展開 為搶占納米產業先機！韓50多家企業聯合成立納米融合聯盟
韓國產業部產業政策室室長朱永俊表示：“納米技術包括信息技術、環境工程技術(ET)、是與生物技術(BT)融合創造附加值的代表性融合技術”，并稱”民間和官方很早就認識到納米技術的重要性并通力合作，目前已實現全球第四大納米技術能力，納米融合產業銷售額達到了142萬億韓元”。
朱室長預測，未來對Big3等新產業培育及實現碳中和的創新納米材料、零部件需求將大幅增加。他呼吁以今后以納米融合聯盟為中心，實現需求-供應企業的密切合作。
另外，產業部當天表示，將努力打造納米領域的小巨人企業、初創企業等不斷誕生的動態生態系統。今年三季度，將與科學技術信息通信部共同申請旨在支持納米企業的產品開發和力量強化，推動實現事業化的“納米融合2030事業”的預備可行性調查。
- END -
展開 北大劉燕&化學所王鐵JACS：可變形氧化釓納米線圈改善磁共振成像納米探針的生物相容性
(c) 用SDS - PAGE定量分析吸附的牛血清白蛋白；
(d) BSA在納米線圈上吸附的示意圖
圖3. 與可變形納米線圈和其他四種形態固定納米材料一起孵育后的細胞形態
(a) 將MG - 63細胞與納米線圈、納米顆粒、納米三腳架、納米三角形和納米盤一起孵育12小時后，用鹽水作為對照的熒光圖像。圖示是MG - 63細胞的詳細形態(比例尺: 20 μm )。綠色代表肌動蛋白絲，藍色代表細胞核；
(b) 通過CCK - 8評估用不同Gd2O3納米材料培養的MG - 63的細胞活力；
(c) 與納米線圈、納米顆粒、納米三腳架、納米三角形和納米圓盤一起孵育后，caspase - 3的免疫熒光染色。caspase - 3用抗體(紅色和藍色)染色；
(d) 細胞凋亡通過caspase - 3的光密度統計來評估；
(e) 顯示超薄納米線圈的細胞內吞作用的示意圖和共聚焦圖像:紅色熒光信號代表RhB共軛納米線圈；綠色是細胞骨架，藍色代表細胞核；
(f) 顯示超小顆粒細胞內吞作用的示意圖和共聚焦熒光圖像；
圖4.
展開 
新加坡科技設計大學團隊使用激光直寫技術打印10納米級懸空納米網格
【引言】
基于雙光子聚合的三維激光直寫技術受限于衍射極限, 使得現有的成熟激光直寫技術的極限尺度被限制在100納米級別。實現更高的書寫尺度極限往往需要對實驗設備和聚合材料進行精細的調控，加大了實驗的成本和復雜度。因此，發展一個完全基于標準的3D激光直寫儀器的圖案化手段來實現極高的打印極限是非常重要的。文章中展示的方法可以非常簡單地通過調節書寫條件，直接書寫超小尺寸。
【成果簡介】
近日，新加坡科技設計大學Joel K. W. Yang教授（通訊作者）團隊，首次報道了使用激光直寫技術打印出10納米級的懸空納米網格。該團隊發現通過控制激光掃描的速度及方向，配合聚合物的張力作用，可以打印出10納米級的懸空納米線。其中最窄的線條可達7納米，幾乎媲美目前精度最高的表面圖案化技術。該方法在用于打印20納米級的懸空網格時可達到80%的成品率。利用這方法，該團隊打印出最小橫向間距為33納米的懸空納米網格。同時，這些納米網格可以用作蒸發掩板制造納米級的金屬間距。相關成果以題為 “Sub-10-nm Suspended Nano-Web Formation by Direct Laser Writing” 發表在 Nano Futures 上。
【圖文導讀】
圖1：隨機成核vs 導向成核 vs 正常交聯過程的概要和結果
（a-c）隨機成核：聚合物均勻隨機生成，形成雜亂的納米結構。往往是大結構的副產物。
（d-f）導向成核：利用低于閾值的激光進行導向，形成有規律的納米結構?？纱蛴?0納米級別的結構
（g-i）正常的交聯過程：激光強度高于閾值，產生足夠多的聚合物形成寬大的結構。這類結構往往在100納米級別。
圖2：激光掃描方向的影響及納米網格的形貌表征
（a）A和B是電子掃面顯微鏡圖片，展示了在極低的激光強度下，納米線條展現了隨掃描方向變化的非對稱性。
展開 一種提升碳納米管/聚二甲基硅氧烷納米復合材料界面熱傳輸的微結構焊接工藝
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。根據麥克斯韋方程，1 vol%的碳納米管負載應該會導致聚合物納米復合材料的導熱性增加十倍。然而，碳納米管增強納米復合材料的高界面熱阻極大地限制了碳納米管優越導熱性的利用，導致導熱系數低于理論計算的預期。
一般來說，碳納米管增強納米復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碳納米管網絡由于在結處有效的聲子和應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絡的導熱性顯著增強。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）鄭慶彬教授聯合采用實驗與分子動力學模擬相結合的方法，系統研究了界面焊接對CNT增強聚合物納米復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建三維導熱網絡(GS-w-CNT)。值得注意的是，獲得的GS負載為4.75% wt%的GS-w-CNT /聚二甲基硅氧烷(PDMS)納米復合材料保持了5.58 W/mk的高導熱系數，與純CNT/PDMS納米復合材料相比，提高了410%。利用分子動力學模擬分析了界面焊接對傳熱行為的影響，發現GS焊接程度對降低GS-w-CNT結構中的聲子散射和CNT界面處的界面熱阻都有重要作用。
展開 都柏林大學張楠、蘇大周宇陽《Nano Letters》：多級復合納米結構納米材料高效抗新冠高分子薄膜
目前，張楠博士牽頭申請歐盟地平線計劃（Horizon Europe），聯合歐盟兩所大學，十余家納米材料及納米制造企業，致力于實現此項技術從實驗室級別到中試及量產，應用于抗新冠的食品包裝、醫療防護用品、冷鏈運輸運輸及公共場所個人防護。
圖1 抗新冠病毒微納米薄膜結構設計。
圖2 （a）表面接觸角，（b）光投性，（c）耐磨性，（d）表面微納米結構。
圖3 新冠病毒與多級微納米結構PE和PET薄膜接觸1h內濃度變化。其中，AAO模板P1和P2的頂直徑-底直徑-高度（納米）分別為125-040-250和450-100-1500；4號樣品噴涂層數為50，其余為20；12號樣品納米銀粒徑為40納米，其余為10納米。
圖4 抗新冠薄膜工業化生產示意圖，（1）膜前處理，（2）納米壓印，（3）超聲霧化噴涂。
展開 諾菲納米：1600mm最寬幅納米銀導電膜正式投入運營
近日，由蘇州諾菲納米科技有限公司主導建設的首條世界最寬幅1600mm納米銀生產線已正式投入運營。1600mm的寬幅，已達到目前世界透明導電膜最大寬幅的極值，其研發過程中極難攻克的2關在于：寬幅提升后的均勻性需控制在10%以內、MD方向與TD方向阻抗一致的調節。環顧全球，有能力并且已攻克這一技術難題的企業屈指可數，諾菲納米堪稱科技工業領域的翹楚。
該項目自2017年12月開始籌建，歷時10個月，總投資超1億元，可廣泛應用于最大120寸電容屏、智能建筑窗膜、車載觸控等。諾菲納米是國內規模最大、技術最領先的納米銀產業基地，是全球高性能納米銀線材料領軍企業。
過去的10個月中，諾菲納米根據自有的生產工藝條件，從設計、到產線的調整、到整線的試運行，都在不斷挑戰自己、突破工業極限。諾菲生產的納米銀線的主要技術指標包括直徑，長徑比及均一性都取得了長足的進步。在第九屆“中國國際納米技術產業博覽會”(CHInano)上發布的最新的納米銀產品11納米銀線，徹底解決了納米銀線在手機應用上的外觀瓶頸，是納米銀線柔性手機屏產品化的革命性創新。
創始人兼CTO潘克菲與第一卷1600mm寬幅納米導電膜
如此驕人成績的背后，更是有著一份成就它的必然性！無論從設備的先進性、工藝的成熟性、還是從人員整體的技術高水準來說，諾菲納米都位居全球領先地位。
就工藝層面而言，從納米銀線的提純、合成到墨水的配置、到涂布工藝的優化，每一步工藝都在原有的基礎上不斷的調整、挑戰、突破、再優化。
再就人員配置而言，公司初創團隊匯聚了來自普林斯頓、斯坦福、通用電氣、麥肯錫等世界著名學府和五百強企業的國內外精英。
展開 用于提高熱管理能力的高導熱且電絕緣的聚合物/氮化硼納米片納米復合薄膜
本文報告使用靜電紡絲，經過簡單折疊和熱壓，制備出高導熱但電絕緣的熱塑性聚合物基BNNS納米復合薄膜，具有簡單性和適應性以用于商業生產。聚偏二氟乙烯（PVDF）用作基體，BNNSs沿聚合物薄膜的面內方向取向和相互連接，使PVDF / BNNS納米復合薄膜在33wt％BNNS負載量時具有超高的面內導熱系數16.3 W/（m·K）。此外，納米復合膜具有比原始PVDF更好的電絕緣性能。通過實驗和模擬，證明了這種納米復合薄膜在電源熱管理中的潛在應用。
【圖文導讀】
圖1 PVDF / BNNS納米復合薄膜的制備方案
圖2 纖維和納米復合材料薄膜的微觀結構或形態圖
a）PVDF纖維的SEM圖像;
具有20wt％（b）和33wt％（c）BNNS的納米復合纖維的SEM圖像;
（d，e）具有33wt％BNNS的納米復合纖維的TEM圖像，d）中的插圖是互連和線性排序的BNNS的模擬形態；
具有33wt％（f）和20wt％（g）BNNS的垂直折疊的納米復合纖維的SEM圖像;
具有33wt％BNNS的納米復合膜的SEM圖像（h）和照片（i）。
展開 ACS Nano: 用納米球透鏡光刻法制備的偏振選擇III族氮化物橢圓納米棒發光二極管
由III族氮化物半導體制成的不對稱納米結構，如納米線或納米光柵，也被證明能發射偏振光。這些納米結構是通過自下而上或自上而下的方法制造的。對于自下而上的方法，納米線通常用等離子體輔助分子束外延(PAMBE)系統生長。這些納米線通常直徑很小(30 nm)，通常呈現對稱的橫截面。為了從頂部觀察極化發射，這些納米線必須水平放置，這表明這些納米線必須從生長的襯底上移除并放置在目標襯底上。然而，這很難將高產率的納米線的兩端進行電接觸，因為這通常是納米線重新定位的隨機過程。自上而下的方法通常包括金屬硬掩模的納米圖案化和隨后的干蝕刻。然而，干法蝕刻通常會在蝕刻面上產生缺陷，并降低器件的性能。科研人員提出濕法刻蝕可以有效地去除由干蝕刻產生的這些缺陷。自上而下的方法可以用來制造不對稱納米棒，最小的特征通常在100 nm左右。這些相對較大的納米棒的物理強度足以保留在生長襯底上，這意味著只需要一次電接觸。此外，納米棒的位置是預先定義的，因此可以制造頂部觸點。因此，如果納米發光二極管打算大規模生產，采用自上而下的方法進行納米制造是有利的方法。找到可靠的方法來制造電觸點并獲得電致發光(EL)將有助于這些特殊的發光二極管找到合適的工業應用?？蒲腥藛T已經證明了幾種連接各個垂直排列納米棒的頂部電極的方法。然而，不管制造方法如何，來自這些納米結構的極化發射大多是在光學上而非電學上激發的。對于工業應用來說，大規模和高通量的制造技術也是非常重要的。因此，諸如電子束光刻(EBL)和聚焦離子束研磨(FIB)之類的精密納米制造方法是不利的。
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域的應用:深入理解和調控激子和
在摻雜半導體納米晶體體系，MCD技術能夠直接測量Zeeman分裂的增強效應；對于貴金屬納米結構，MCD技術揭示了局域SPR的對稱性起源，以上為調控磁光效應奠定了基礎。然而，需要指出的是，盡管MCD具有重要的應用價值，由于缺乏及時的總結，目前研究人員對于MCD技術在納米體系中的應用仍缺乏廣泛的認知和理解。
【成果簡介】
磁性圓二色譜( MCD )在揭示材料電子態信息方面具有獨特優勢，為探索納米光學材料的結構和磁光特性之間的關系提供了新的機會。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技術在半導體和貴金屬納米材料中應用的代表性研究。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構中的等離激元共振的結構信息方面具有不可取代的作用。憑借這些優勢，MCD技術在評估具有不同化學成分、幾何形狀、組裝構象和耦合效應的納米材料的激子和等離激元光學活性的磁調制方面顯示出無可匹敵的能力。了解利用MCD技術調控納米尺度磁光效應的關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、納米光子學等領域的應用。
展開 
Mater.》透明木材納米復合材料的便捷加工，具有結構顏色的等離子納米顆粒
【科研摘要】
木材是一種生態友好且豐富的基材，并且可以通過大規模納米技術進行功能化。但是，木材中的分層結構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。
透明生物復合材料由具有結構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，從而預先設計了它們在纖維“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構進行研究，以確定粒徑，粒徑分布以及結構與性質之間的關系。光學特性，包括對偏振光的響應，是特別令人關注的。
相關論文以題為
Facile Processing of Transparent Wood Nanocomposites with Structural Color from Plasmonic Nanoparticles
發表在《
C
hemistry of Materials
》上。
【主圖導讀】
圖
1.
（a）結構化的TW處理的示意圖：脫木質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，并固化成具有結構顏色的TW復合材料。（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 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
【 結論】
鉆石碳納米線最近加入了碳納米新材料的大家族，它具有嚴格的一維結構，同時擁有極高的力學強度。在研究過程中，借助強大的計算能力，通過第一性原理計算，可以研究可能的碳納米線原子分子結構，同時也能輔助進行實驗結果的解讀，對實驗結果進行深入的細致分析。碳納米線，以及諸多其他有趣的碳納米結構的新性質，還等待更多的理論計算與實驗驗證來探索。
來源：材料人
在靜電紡絲納米纖維上“長出”納米顆粒，用作電池陰極材料
納米顆粒通常具有與本體材料不同的光學，電學，磁學或催化性質。然而，通常納米顆粒的團聚會嚴重影響這些特殊的納米特性，因此，使納米顆粒相互分開，可以長時間地穩定其性能。
加州理工學院化學與化學工程系Giapis教授組利用無針靜電紡絲技術，通過將電解質磷酸二氫銫（CDP）與聚乙烯吡咯烷酮（PVP）或聚乙烯醇（PVA）聚合物溶液混合，并加入少量以DMF為溶劑的聚苯胺（PANI）溶液來增加樣品的電導率。在靜電紡絲后高溫熱處理納米纖維樣品，成功制得了可用于固體酸性燃料電池（SAFCs）的納米纖維電極。
在靜電紡絲過程中，DMF較低的蒸汽壓導致其不易揮發。磷酸二氫銫（CDP）由于不溶于DMF，在靜電紡絲末期易形成過飽和狀態，會在PVP或PVA納米纖維內部及表面成核結晶“長出”納米顆粒。同機械壓制磷酸二氫銫（CDP）粉末生產的陰極相比，該納米纖維電極在每個電流密度下都具有更高的電池電壓，其原因是納米纖維電極表面積（21m2/g）相比于傳統陰極表面積（2.4m2/g）更大，約為9倍。同時因為PVP和PVA在氧化還原反應中沒有活性，所以需要通過300℃高溫熱處理去除。在該實驗中，PVP與PVA不同的熱解性質導致了PVP基納米纖維相比于PVA基納米纖維具有更好的電化學性能。該方法維持了納米顆粒的分散狀態，為在納米纖維表面附著納米顆粒提供了新的思路。
該研究成果近期發表于《Nature Communications》上。
圖文速遞
圖1.靜電紡絲過程的示意圖。納米顆粒修飾的納米纖維由透明聚合物溶液一步制成，溶液中含有溶解的磷酸二氫銫（CDP）和聚合物。在浸入溶液中的旋轉電極上會形成多個泰勒錐。在收集電極上吹熱空氣，使得靜電紡絲能夠在低聚合物濃度下進行。具有CDP納米顆粒的纖維會大面積地沉積到收集電極上。
圖2.橫截面掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。
展開 半導體 | 臺積電2023年5納米產能將提升至去年4倍，2納米工廠正在規劃
來源 ：鉅亨網
晶圓代工龍頭臺積電
營運組織資深副總經理秦永沛6月2日表示，2023 年 5 納米產能與 2020 年相較，將大增逾 4 倍；而為提高 3 納米與 2 納米開發與生產效率，原先計劃的研發中心將改為晶圓十二廠第八期、第九期，其中第八期將于今年完成，也計劃建造 2 納米制程晶圓廠，正進行土地取得程序。
臺積電今日舉辦 2021 年技術論壇，秦永沛指出，臺積電承諾持續投資產能，以支援全球客戶需求，迅速提升 7 納米、7 納米強化版與 6 納米產能，今年 7 納米系列產能與 2018 年相比，將會大幅成長超過 4 倍，而 2023 年 5 納米產能與 2020 年相較，同樣將大幅成長逾 4 倍；2018 年至 2021 年，先進制程技術產能增加 3 成以上。
秦永沛表示，5 納米制程 D0 值 (平均缺陷密度) 比 7 納米同期的表現還好，已低于 0.1，廣泛采用 EUV 是其中一項重要因素，而 4 納米初期 D0 值表現也相當不錯，預期 2022 年會跟 5 納米一樣好。
秦永沛指出，去年臺積電裝設的 EUV 機臺設備，約占全球 EUV 技術產能的一半，占全球累計晶圓數量的 65%，且今年臺積電的 EUV 光罩護膜產能將是 2019 年的 20 倍，以滿足大量量產需求。
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