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  • 杨博, 吕功煊, 马建泰
    录用日期: 2024-06-28
    利用太阳能等可再生能源分解水制备氢是解决人类目前的环境污染和能源短缺危机的重要途径。开发高效率、持久性和低成本催化剂是制备绿色、清洁氢能的关键。过渡金属磷化物作为一类可以代替贵金属催化剂的化合物,在太阳能制氢领域引起了人们的广泛关注。然而过渡金属磷化物在极端条件下的稳定差的特点限制了其工业级别大规模应用。本文综述了过渡金属磷化物的物化性质、制备方法、催化反应中的稳定性和稳定性提升策略。过渡金属磷化物稳定性下降的原因是其与水或者氧等发生反应,自身被氧化为金属氧化物或者氢氧化物,同时低价磷被氧化为磷酸盐,溶于反应介质,导致过渡金属磷化物中的磷流失。采用载体极性改性、表面包覆保护层、掺杂等保护手段可以提升过渡金属磷化物在反应中的稳定性。
  • 陈星, 蒋德敏, 谢昆, 刘丽君, 王堙, 王育乔
    录用日期: 2024-06-28
    开发效率高、稳定性好的超级电容器对于缓解能源危机和环境污染问题具有重要意义。过渡金属化合物通过法拉第氧化还原反应存储电荷,具有更高的比容量。然而,其面临导电性差、反应动力学缓慢、暴露的电活性位点少等问题,因此在实践应用中存在一定的困难。本文针对过渡金属化合物存在的问题,总结了形貌调控、异质结构、元素掺杂、空位工程等表界面调控策略在提升超级电容器电化学性能方面的研究进展。重点从几何结构和电子结构调控角度探讨上述方法对活性材料物理和化学性质的作用机理,进一步揭示超级电容器性能的增强机制,为研制高性能、高稳定性超级电容器提供重要理论基础。最后,总结结构设计和电子调控提高超级电容器性能的原因,展望了结构设计和电子调控在构筑高性能超级电容器方面面临的挑战。
  • 滕丽果, 张水滔, 肖铁波, 杨保民, 江玉波
    录用日期: 2024-06-28
    1,2,3-三氮唑是一类具有独特生物学及材料学特性的五元氮杂环化合物。自2002年Sharpless及Meldal等人发展的铜催化叠氮—炔偶极环加成反应以来,该类化合物在医药、农药及材料等领域发挥着越来越重要的作用。4-单取代-1,2,3-三氮唑是该类化合物家族中的重要成员之一,并具有易于修饰转化的结构优点,其合成具有重要的研究价值。本文综述了该类化合物的合成进展:合成文献按反应类型及底物特点进行分类,主要包括炔烃-叠氮化物环加成、硝基烯烃-叠氮化物环加成、腙与氨衍生物的环化、1,4-二取代-1,2,3-三氮唑去取代基等,分别讨论了底物范围、局限性、优势以及部分反应机理,并对该领域未来发展趋势进行了展望。
  • 鲁克曼·喀斯木, 李博远, 阿不都卡德尔·阿不都克尤木
    录用日期: 2024-06-28
    长余辉材料是一种特殊光致发光材料,它能在光照时储存能量,并在移除光源时以光的形式缓慢释放能量。其中无机长余辉材料因其独特的长时间余辉发光特点,而在数据存储、信息技术、照明、光催化和生物医学等多个领域发挥着重要作用。为了改善无机长余辉材料的各种性能和功能,研究人员研发了基于无机长余辉材料的多功能复合材料。然而,目前还缺乏对无机长余辉复合材料的系统而全面的总结。本文结合近年来有关无机长余辉复合材料的报道和本课题组的研究成果,首先总结了无机长余辉复合材料的制备方法,然后重点介绍了无机长余辉复合材料在光催化、生物医药、防伪加密等方面的研究和应用进展,并进一步展望了其在实际应用中面临的机遇与挑战。
  • 张耘硕, 林飞飞, 陈宇哲, 丁宁, 韦玉岚, 赵为为
    录用日期: 2024-06-28
    MXene即二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物,是一类新兴的二维材料,具有广阔的应用前景。层状结构的MXene具有丰富的表面端基官能团(-F, -O, 和-OH),和第二相材料具有广泛的兼容性,在构建多功能、高性能杂化材料时展现出巨大潜能。本文以Ti3C2 MXene为例,归纳了基于MXene的原位转化的杂化材料(原位衍生、金属离子杂化和MOF材料杂化)的制备以及转化机理,总结了MXene杂化材料在能源存储(锂硫电池、超级电容器和氢能存储)、传感和催化领域的应用,指出了MXene原位转化研究中尚待解决的问题,同时展望了未来的发展方向。
  • 邵豆, 秦敏, 方武, 韩宝彬, 解建业, 赵夏丹, 廖知堂, 胡嘉琪, 任恩伯
    录用日期: 2024-06-28
    有机硝酸酯(ONs)是大气中重要的一类含氮有机物。大气中的ONs主要是在氮氧化物存在的条件下,由大气氧化剂和挥发性有机物的光化学反应二次生成,其生消过程与大气氮循环、臭氧以及二次有机气溶胶的形成息息相关;部分气相ONs还可通过气粒分配或多次氧化进入颗粒相,形成颗粒相ONs,进而促进PM2.5的生成,进一步危害人体健康。现阶段,多种化学及光谱学测量技术已成功应用于大气中ONs单物种和总量的浓度测量,并在不同区域开展了多种大气成分的联合外场观测,用于探究氮氧化物参与的ONs生成机制,ONs对区域氮化学的影响以及颗粒相ONs对二次有机气溶胶的贡献等。本文从ONs的生消机制指出其在大气化学中的重要作用,归纳总结了目前已有的ONs测量方法,并指出了不同方法的特点及应用,重点阐述了和ONs相关的室内烟雾箱研究和国内外不同地区的外场观测结果,结合大气化学模型对其在大气化学中的作用进行了阐述,指出了目前研究中存在的一些不足,亟待在后续研究中不断得到完善。
  • 李培鑫, 彭牧石, 闫学慧, 余一帆, 田野
    录用日期: 2024-06-28
    纳米颗粒晶体在电学、光学、磁学等方面具有独特的性质与优越的性能,人工构建纳米颗粒晶体对于材料科学的功能突破和性能发展具有重要意义。DNA由于其具有碱基互补配对的特性,可以用于构建各种纳米级结构,组装晶体并调控结构与组成,从而实现材料特定性能的定制。目前,DNA纳米技术构建的纳米颗粒晶体材料已经在包括催化剂、光学器件、半导体材料等各个方面实现了应用,表明其构建三维晶体作为普适的周期性分子支架的基本目标正在逐步实现。在这篇综述里,我们系统性地阐述了包括了DNA瓦片、可编程原子等价物、DNA折纸在内的三种重要DNA纳米晶体构建技术的发展历程与最近的研究进展,并对利用DNA纳米技术构建晶体材料的未来发展方向进行了讨论。
  • 陈士蕃, 刘毅, 刘相, 田潜, 台国安
    录用日期: 2024-06-28
    硼烯作为一种新兴的单元素二维材料,由于其优良的特性,如高载流子迁移率、机械柔韧性、光学透明度、超高导热性和超导性,引起了研究人员的极大兴趣。这些特性使其成为能源、传感器和信息存储等领域的理想候选者。在2015年开创性实验工作的引领下,硼烯在实验合成和器件应用方面不断涌现出新的研究成果,推动着硼烯研究方向从实验合成向器件应用迈进。本文在介绍硼烯的独特性质和合成方法的基础上,重点综述了硼烯在传感器领域的最新研究进展。最后,根据硼烯当前的研究现状,对其未来研究中的潜在问题和挑战提出了一些合理的讨论。
  • 刘锶宇, 韦一可, 檀玉, 苑维铭, 梁可心, 张胜寒
    录用日期: 2024-06-28
    氨作为重要的化工产品和化工原料广泛用于工业、农业、医药等行业,在全球经济发展中有不可替代的作用。目前,工业合成氨主要采用传统的哈伯工艺(Haber-Bosch),该工艺消耗大量的化石能源,且平衡转化率相对较低。电催化氮气还原合成氨反应可以在常温常压下将N2与H2O转化为NH3,且操作简易,原料易于获取成为科研领域重要研究方向。其中,以d区过渡金属为代表的如非贵金属过渡金属基氧化物、氮化物、硫化物、双金属催化剂和杂原子基催化剂展现出了良好的催化性能。本文重点综述了过渡金属基电催化氮还原反应(E-NRR)电催化制氨的最新进展,包括其面临的挑战、反应机理、E-NRR催化剂的不同材料,重点研究了结构-性能关系。从合成方案、结构修饰、活性、选择性增强和反应机制等方面介绍了提高E-NRR性能的策略和未来发展前景,为E-NRR研究领域提供指导。
  • 李航, 王莉, 宋有志, 张稚国, 杜爱民, 何向明
    录用日期: 2024-06-28
    层状过渡金属氧化物正极材料(LiTMO2)因其高理论比容量,是高比能量锂离子电池广泛应用的一类正极材料。然而,LiTMO2在脱嵌锂过程中存在的化学-机械协同作用导致电池的循环失效问题突出,阻碍了其进一步发展。研究人员对此失效行为开展了大量研究,并提出掺杂、包覆、表面及晶界改性等各种正极材料改性策略,但是合成过程中形成的晶格缺陷和异质结构往往对此失效行为具有重要影响。因此,深入了解合成过程中各种控制因素对材料结构的影响很有必要。本文旨在阐明合成过程中前驱体、锂盐、烧结温度、保温时间和烧结气氛等因素对LiTMO2材料结构的影响效果及机理,以期为同业者优化合成获得高性能LiTMO2材料提供参考和依据。
  • 李春燕, 林鑫, 王文, 甄红宇
    录用日期: 2024-06-28
    近年来,由于窄带隙小分子受体的快速发展,以及高性能聚合物给体不断出现,非富勒烯有机太阳能电池(NF-OSCs)取得了突破性进展,其能量转换效率(PCE)已接近20%。然而,随着D-A交替共聚聚合物材料设计逐渐饱和,人们迫切的需要开发更高效的共轭聚合物材料。而利用无规共聚策略制备的D-A型无规共聚物具有能级易调节、有宽且强的吸收以及较高的吸光系数等优势,因此备受人们的关注。本文首先讨论了无规D-A共聚策略在调控聚合物性质和器件性能方面的优势。其次,分别从无规聚合物给体材料和受体材料两方面综述了无规共聚策略在活性层材料的应用研究。最后,对于三元无规聚合物在有机太阳能电池中的进一步发展进行了总结与展望。
  • 邴研, 姚旭森, 毛兵, 庄向阳, 姜鸿基
    录用日期: 2024-06-28
    具有大的共轭结构的有机发光材料的光电性能与分子结构以及分子间相互作用密切相关。作为介于大π共轭和C=X之间的基本刚性共轭单元,苯环具有热稳定性高、结构简单以及结构与性能之间关系直接等特点,是研究发光体激发态性质的最佳模型化合物。但室温环境下苯是液体,在苛刻低温条件下才会成为固体。如果将苯环固定到各种含杂原子的环境响应性骨架中,大范围开展其凝聚态结构和激发态性质研究,将解决在不同聚集态下苯基发光体到底能怎么发光这一重要科学问题。本文从化学改性角度首先总结了近年来通过杂环、苯环共轭拓展、苯环外围杂原子取代、苯环之间桥和连其他组合策略对苯进行化学改性的研究进展。在此基础上,按照不同发光机制综述了改性苯环在合成荧光材料、金属有机配合物或簇合物磷光材料、热激活延迟荧光材料、聚集诱导发光材料、纯有机室温磷光材料等有机多功能发光材料中的应用。最后,还展望了基于改性苯环的有机多功能发光材料未来的研究重点和发展前景。
  • 郝璐琦, 朱新宇, 李永健, 黄擎, 李宁, 苏岳锋
    录用日期: 2024-06-28
    高镍锂镍锰钴氧化物(NMC)三元正极活性材料具有高比容量、高功率等优点,被认为是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而目前大多数的高镍三元层状材料为多晶颗粒,其表现出的体积能量密度、循环稳定性等并不令人满意。因此,独立且分散良好的单晶高镍三元层状材料(SC-NMCs)可作为替代多晶高镍三元正极的最佳候选材料。本文首先系统地从前驱体制备、材料烧结和锂盐补充等角度综述了如何合成SC-NMCs及其与单晶材料性能的构效关系。第二,综合性地总结了SC-NMCs相比于多晶材料的性能优势,特别是,颗粒间无裂纹的形貌表现出良好的循环性能。第三,针对目前SC-NMCs的劣势与挑战,全面地介绍了关于SC-NMCs的元素掺杂、表面改性、双重改性等改性策略。本综述对SC-NMCs的合成与改性提出了创新性的观点,对下一代锂离子电池单晶高镍三元正极材料的应用与发展提供了方向性指导。
  • 李罗钱, 饶睦敏, 陈宏, 廖世军
    录用日期: 2024-06-28
    随着电动汽车及个人智能电子设备的快速发展,发展高能量密度的锂离子电池已成为十分紧迫的重要课题,使用高电压的电极材料、提高电池的工作电压是实现高能量密度的一个重要途径。传统的碳酸酯电解液在高于4.3 V的电压时会发生氧化等反应导致电解液分解,已成为发展高压电池的主要瓶颈之一。为了解决这一问题,近年来人们在高压电解液设计及开发方面开展了大量的探索工作,取得了许多重要的研究成果。本文阐述了锂离子电池在高电压下的失效机制,以及电解液的变化对于电池性能的影响和机理;详细介绍了近年来国内外学者在高电压电解液开发及抑制高电压衰减的策略方面的研究进展,并指出了高压电解液目前仍然存在的困难及挑战,以及未来解决这些问题和挑战的研究方向。
  • 苗君萍, 张昭乾, 辛少鹏, 胡云霞
    录用日期: 2024-06-28
    膜分离技术具有可常温运行、操作简便、容易集成及分离效率高等特点,被广泛应用于液体与气体的分离纯化。蛋白因具有独特的结构与功能,如含有特定的水分子/离子通道、金属离子结合位点、规则纳米结构或抗菌耐污染性能等,被用于制备分离膜,赋予膜优异的渗透选择性能或独特的分离性能或抗菌耐污染等功能特性。本文简要介绍了用于制膜的关键功能蛋白的结构与性能,总结分析了几种常用的蛋白膜制备方法,详细综述了目前几种关键蛋白分离膜的研究进展,深刻分析了蛋白膜研制存在的问题,最后展望了未来蛋白膜的研究方向。
  • 谢宇煊, 汪隽, 唐雨青, 朱芸, 田泽辉, 周达诚, 陈超
    录用日期: 2024-06-28
    在全球气候变化和人为污染的背景下,湖库型水源地因富营养化暴发水华的风险显著提高,严重影响城市供水安全。因此,有必要构建基于藻类生长影响因子的数学模型,以实现藻类浓度预测和水华预警。本文分物理、化学和生物三个层面归纳了影响藻类生长的主要因子,并在此基础上总结概述了现有预测模型的构建思路和应用场景。根据建模方法可将预测模型分为过程机理模型和数据驱动模型两大类。两种建模方法都已有广泛的研究,也在部分湖泊水库实现了应用。前者基于自然过程的研究和解析,具有可解释性和一般性,但有一定的研究和测试门槛且成本较高。后者基于机器学习等人工智能方法,建模方法灵活多样,但依赖数据质量,缺乏机理支持且具有地点特异性。为了进一步提高模型性能,今后的研究工作需要提高数据监测的频率和质量,同时将过程机理与人工智能方法相结合。
  • 李晨阳, 苏丽, 王青磊, 上官雪慧, 高丽君, 李法强
    录用日期: 2024-06-28
    锂金属具有极高的理论比容量和最低的氧化还原电势,被誉为最具发展潜力的负极材料,然而锂金属负极中的枝晶生长、固体电解质界面(SEI)层不稳定和锂循环过程中无限体积膨胀等挑战阻碍了锂金属电池的进一步商业应用。针对锂金属负极中出现的问题,研究人员提出了大量的解决方案,其中三维集流体不仅可以降低电流密度,缓解枝晶生长,还可以容纳锂沉积/剥离过程中的体积变化。本综述基于锂负极存在的问题,分别讨论了三维集流体结构设计和亲锂化改性用于稳定锂负极的作用机理,并总结了其最新研究进展。最后,对用于高性能锂金属负极的三维集流体的未来研究方向进行了展望。
  • 王慧静, 孙蝶, 王睿颖, 张卉
    录用日期: 2024-06-28
    肿瘤小细胞外囊泡是由肿瘤细胞释放的粒径小于200 nm的膜性囊泡,其表面和内部携带各种生物分子信息并参与细胞间通信,是公认的最重要的癌症液体活检物之一。肿瘤小细胞外囊泡表面含有多种蛋白,这些蛋白可以与其相对应的抗体或核酸适配体相结合,利用光学或电化学方法可以实现对肿瘤小细胞外囊泡的定量检测。由于小细胞外囊泡的高度异质性和复杂性,单一生物标志物的识别容易受到外界干扰产生假阳性或假阴性信号,因此依靠单一的蛋白很难实现对肿瘤小细胞外囊泡的精准检测。同时分析多种生物标志物可以有效的解决该问题并提供更准确的癌症诊断和预后指导。本文论述了基于表面蛋白的肿瘤小细胞外囊泡的检测方法,比如荧光法、比色法、电化学方法以及电致化学发光等,并从多蛋白多信号比例输出、多蛋白逻辑门的使用以及多蛋白邻近连接反应的角度重点论述了基于表面多蛋白的小细胞外囊泡的高灵敏度的精确检测。
  • 郑赛, 官小玉, 张炳原, 朱晏霞, 李东平, 韩庆鑫, 王学川
    录用日期: 2024-06-28
    以生物质为基体的新型离子热电材料因具有较高的离子塞贝克系数、较好的柔韧性,成本低,绿色可生物降解等优势,在构建安全、稳定、高效的柔性可穿戴热电器件方面具有广阔的应用前景。本文综述了以纤维素、明胶等生物质材料为基体的离子热电电容器和离子热电池的制备方法、热电原理、热电性能及其近五年在可穿戴体热收集装置、柔性温度传感器和自驱动人体监测系统领域的最新应用。结合当前研究现状,进一步总结了生物质基离子热电材料研究的难点与不足,以及生物质基离子热电器件未来推广应用面临的困难与挑战,并就上述存在的问题提出了针对性的解决思路,为本领域相关研究提供重要的理论指导与技术借鉴。
  • 潘光誉, 胡欣, 殷杰, 刘一寰, 郭凯, 朱宁
    录用日期: 2024-06-28
    生物质转化制备生物基高分子材料成为化学和材料等领域的研究热点。环烯烃开环易位聚合是构筑主链含有不饱和双键聚烯烃的有效策略。近年来,国内外学者设计合成了不同结构的生物基环烯烃单体,通过开环易位聚合获得了性能优异的生物基聚烯烃新材料。本文以纤维素、半纤维素、木质素、萜、植物油和氨基酸等生物质原料分类,介绍了降冰片烯衍生物、氧杂降冰片烯衍生物、环辛烯衍生物、大环烯烃等生物基环烯烃单体的合成,总结了生物基环烯烃开环易位聚合制备功能化聚烯烃的研究进展,并对该领域的前景与挑战进行了探讨和展望。
  • 肖鹏程, 聂赛群, 罗明亮, 陈佳瑶, 罗伏利, 赵田, 刘跃军
    录用日期: 2024-06-28
    近年来,随着新能源行业的快速发展,对于各种不同高性能电池的研究已成为当下的热点。隔膜作为电池的重要组成部分之一,能有效防止电池正负极直接接触并为离子传输提供有利通道。然而,传统聚合物电池隔膜通常存在热稳定性不足、离子输运能力差、电解液浸润性差等问题。金属-有机框架材料(MOFs)作为一种新型的多孔晶体材料,由于其高孔隙率、高比表面积和出色的热稳定性,已成为当前高性能电池隔膜的研究热点。本文综述了各种MOFs或MOFs基材料在电池隔膜中的应用,并全面讨论了MOFs基电池隔膜的优缺点。最后,介绍了MOFs基电池隔膜领域亟待解决的问题以及MOFs在电池隔膜上的发展前景。
  • 卢柏舟, 方战强
    录用日期: 2024-06-27
    ZVI/H2O2类芬顿技术克服了传统均相Fenton反应中存在的一些问题,并能有效地去除水中的抗生素,具有良好的应用潜力。然而,单独的ZVI/H2O2类芬顿技术对水中抗生素的降解效能及其矿化率有待提高。因此,研究者们采用了不同的强化措施来提升ZVI/H2O2类芬顿技术的去污效能及其对污染物的矿化率。本文统计分析了国内外ZVI/H2O2类芬顿技术去除水中抗生素的研究现状;总结了目前ZVI/H2O2类芬顿技术的主要强化措施及其对体系的影响效果;阐述并分析了不同强化措施协同ZVI/H2O2类芬顿技术对水中抗生素的降解效能、作用机理以及优缺点。最后,本文对ZVI/H2O2类芬顿技术降解水中抗生素的未来发展做出展望,提出了进一步研究工作的相关建议。
  • 王行, 薛小盼, 蒋友淑, 张文娟, 马艳平, 孙文华
    录用日期: 2024-06-27
    脂肪族聚酯是重要的可降解材料,可以基于生物质转化获得环酯单体制备的大宗聚合物材料;环酯单体到聚酯转化的技术关键是催化剂,新型均相催化剂不仅高效地催化环酯开环聚合而且能够实现所得聚酯分子量及结构的控制。目前普遍关注基于席夫碱配位的金属化合物,其中含有磷氮键配体的多齿配位金属化合物用于环酯开环聚合较少,而氮与磷元素的相似电子结构却差异的电负性,有效地帮助调控金属配位作用并提升了其环酯开环聚合的催化性能。无论含有氮磷单键还是双键,配体与金属配位过程中优先氮原子配位,磷更多地帮助调控邻近配位氮原子的空间位阻与电子效应,可提高催化活性的同时实现对所得聚酯结构的剪裁。本文集中讨论近年来含磷氮键的金属配合物催化环酯开环聚合,基于配体特征总结了其催化性能与聚酯产物的结构,以求帮助科技界发展新型高效配合物催化剂,引导产业界筛选出具有实用价值的催化剂,推动相关科学与产业化的发展。
  • 于思珂, 鲍艳, 高璐, 张文博
    录用日期: 2024-06-27
    红外探测设备的高速发展对军事设备造成了巨大的威胁,红外隐身技术是提升军事设备生存、打击和突围能力的重要途径,在国防工业的发展中起着至关重要的作用。然而,战场环境复杂多变,仅具有红外隐身性能的材料在面临雷达探测、雨林、山地、海洋、沙漠等环境时难以满足实际需求。因此,开发多功能红外隐身材料势在必行。本文从红外隐身材料的机理出发,综述了不同红外隐身材料的最新研究进展,例如,低发射率材料、温度控制材料、可变发射率材料以及协同工作模式材料,讨论了不同红外隐身材料的调控手段;其次,重点介绍了适用于不同场景的多功能红外隐身材料,例如,多波段隐身、电磁屏蔽、抗菌防水、耐高温、防腐蚀以及阻燃性能的红外隐身材料,并对其设计机理进行了探讨;最后,对多功能红外隐身材料在未来的发展趋势进行了总结与展望。
  • 李煜斌, 代国亮, 范杰, 肖红
    录用日期: 2024-06-27
    MXene是由MAX相材料经化学刻蚀后超声或插层处理而得到的一种二维过渡金属碳/氮化合物或碳氮化合物。其具有二维原子层结构、丰富的组分、金属导电性、大比表面积及活性表面等特性,在近红外和中\远红外波段具有截然不同的红外吸收率,近年来在红外伪装、光热转换、光电效应等多个红外应用领域引起研究人员的广泛关注。本文详细综述了MXene材料在红外波段的性能,包括近红外波段的高吸收率及局域表面等离子体共振效应和中\远红外波段的红外低发特性。进一步基于其红外特性,综述其在红外伪装、宽带吸收器、被动辐射加热、光热转换和光电效应等热门领域的应用研究进展。最后,对当前MXene材料在红外领域研究存在的主要问题及未来的发展方向进行了展望。
  • 张浩, 张雷, 王志永, 周新宇, 郜瑞潇
    录用日期: 2024-06-27
    干扰细菌的铁代谢是一种不易引起细菌耐药性的非抗生素类抗菌策略。本文首先介绍了一种即能杀死耐药细菌,又不易引起细菌耐药性的铁阻断抗菌疗法;接着从细菌的铁摄取途径和血红素摄取途径分别阐述了铁阻断抗菌疗法的机理;然后重点评述了镓盐类和卟啉镓类铁阻断抗菌剂的种类、体外抗菌性和活体治疗效果;最后对基于铁阻断机理的抗菌剂的研发趋势及应用前景进行了展望。
  • 孙笑言, 阴亚楠, 陈辉, 赵雷, 王诚, 王建龙
    录用日期: 2024-06-27
    有机废物(Organic waste)产量的不断提升为废物处理处置带来难题。由于富含多糖、蛋白质和矿物质等营养物质,有有机废物的生物资源化备受关注。目前,传统发酵系统(Traditional fermentation system)处理有机废物存在发酵周期长、产物产量低、产物选择性差、有机废物降解率低等问题。将电化学系统(Electrochemical system)应用到传统发酵系统中形成的电发酵技术(Electro-fermentation technology),可以通过电化学手段调控微生物反应的氧化还原平衡,克服传统发酵的热力学局限性,强化微生物电子传递,促进有机废物的降解和资源化产物的生成,实现有机废物的高效资源化。本文系统梳理了电发酵技术促进有机废物资源化的基本原理,综述了电极材料、微生物、反应器结构、以及提升系统运行的方法,介绍了电发酵技术强化有机废物资源化产物(包括甲烷、氢气、醇、短链脂肪酸、中链脂肪酸、聚羟基丁酸酯、聚羟基烷酸脂等)生成的研究现状,并总结和展望了电发酵技术在有机废物资源化应用中的发展前景和面临挑战。
  • 齐琨, 代云玲, 欧康康, 王梦婷, 苏宇, 王鸿博
    录用日期: 2024-06-27
    近年来,材料科学、微/纳结构设计和加工技术的发展赋予纤维和纺织品各种功能,使其在生理监测、医疗诊断、触觉感知和人机交互等领域具有广泛的应用前景。为进一步推动纤维和纺织品在可穿戴设备领域的应用,本文综述了近几年纺织结构力敏传感器的研究和发展现状及应用。首先,分别从纤维、纱线和纺织品层次出发对纺织结构力敏传感器进行分类,简要介绍了不同纺织结构力敏传感器的优缺点。其次,从制备工艺角度重点讨论了纺织结构力敏传感器的制备方法,包括纺丝技术、涂层技术和织物成型技术,并分析了各种制备方法的优劣。随后,对纺织结构力敏传感器在运动和体育训练、健康监测和人机交互等领域的应用进行了系统总结。最后,展望了纺织结构力敏传感器在智能可穿戴领域的未来发展趋势,以期为新一代可穿戴力敏传感器的研究提供新的思路。
  • 周苏秦, 贾潞, 石传晋, 张爱琴, 刘淑强, 王华
    录用日期: 2024-06-27
    新型二维金属碳/氮化物MXene由于其特殊的二维结构和性能,可以和多种纺织材料进行复合,赋予纺织复合材料优异的导电性、力学性能等,在传感、电磁屏蔽、储能等领域展现出巨大的发展潜力。本文首先介绍了MXene的结构、制备方法和性能,对MXene基功能纺织复合材料的制备方法进行了总结,主要包括涂层法、静电纺丝、湿法纺丝、真空过滤法等;概述了MXene基功能纺织复合材料的结构(包覆式、嵌入式、混合式)对性能的影响,并对其在传感器、电磁屏蔽、能量传输和转化等方向的应用进行综述;最后对MXene基功能纺织复合材料研究领域的发展趋势进行展望。
  • 钟兴平, 陈艳霞, 陈晨, 秦雷, 张学记
    录用日期: 2024-06-27
    随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,医疗健康已具有重要的战略地位。生物传感技术作为一种重要分析检测手段,在医疗健康领域发挥着关键作用。压电生物传感器是利用压电材料进行生物分析的一种新型生物传感器,具有稳定性好、检测速度快、精确度高、操作简单的优良特性,在生物医学、健康监护和疾病防控等领域具有重要的应用价值。在这里,我们综述了近年来国内外压电生物传感器的研究进展,介绍了基于石英晶体微天平压电效应的压电生物传感器的工作原理及常用的压电材料,包括无机压电材料、有机压电材料、压电复合材料以及生物压电材料。此外,还介绍了压电生物传感器在人体健康监护与疾病防控方面的应用,如心率、脉搏等生理性体征的监测,生物标志物及新冠肺炎等流行病毒的检测。最后,总结了目前压电生物传感器面临的问题,并对其未来的发展进行了展望。