【实验与文献汇报】2020年9月19日-组内动态-仿生智能材料研究组  
【实验与文献汇报】2020年9月19日
龙立芬 2020-9-19 5182

......

最新回复 (8)
  • 龙立芬 2020-9-19
    引用 2


    Liquid metal enabled pump

    Pub Date : 2014 Mar 4 , DOI: 10.1073/pnas.1319878111

    https://www.pnas.org/content/111/9/3304

            目前,由于相对于输入功率的有限流速及其相当复杂的制造工艺,阻碍了小型泵的集成。许多常规泵送效果需要复杂的移动元件,因此会出现这些问题。Tang等研究了一种称为液态金属泵的系统,该系统在施加适度电场的情况下,无需机械运动部件即可驱动多种液体。该泵装有一滴液态金属,可在高流速下诱导液体流动,但通过在金属表面进行电润湿/反电润湿而具有极低的功率消耗。研究了泵输送的机理,并表明其操作与其他现有泵从根本上不同。提该泵具有独特的优势,包括简单的制造过程,无需传统的运动部件即可实现高流量,低功耗。因此,该泵易于使用,成本低并且工作电压低。它也是高度可控的,并且双向作用。这种简单的泵有潜力在MEMS致动,微流体和微冷却器领域实现高度复杂但实用的应用。

    图。1。

     图2。



    Liquid metal spring: oscillating coalescence and ejection of contacting liquid metal droplets

    Pub Date : 2016-12-26 , DOI: 10.1007/s11434-015-0751-x

    https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927316304649

    Yuan等通过高速摄像机揭示了液态金属液滴的聚结和喷射现象。实验发现,当两个大小相同的金属液滴在氢氧化钠溶液中轻轻接触(而不是碰撞)时,界面破裂后会像弹簧一样振荡合并,形成毛细管波。对于两种直径明显不同的金属液滴,其聚结会引起相当不寻常的喷射现象。大液滴会吞下小液滴的一部分,然后喷射出另一个小得多的液滴。这一现象为金属液滴上存在双电层提供了直接证据。通过对录影图像的处理,量化了流体的动力学冲击行为,澄清了液态金属液滴与水滴的基本区别。初步解释了相关的理论机制。这一发现更新了对液态金属液滴的基本认识,也为应用这些基本效应来表征金属液体的粘度、表面张力和液滴的形成提供了潜在的价值。



     

     

     该内容被隐藏,只有指定用户组可见

     

     


  • weihua 2020-9-19
    引用 3

    文献 Self‐Densification of Highly Mesoporous Wood Structure into a Strong and Transparent Film

    通讯作者:qi zhou
    单位:瑞典皇家理工
    在原生木材细胞壁中,纤维素微纤丝在次生细胞壁上高度取向排列。该文章开发了一种新的制备策略,在不引入机械外力分解的情况下,实现木材细胞壁结构中纤维素微纤维的纳米纤维化。通过液氮冷冻干燥制备的介孔木材结构具有197 m2 g−1的高比表面积和249 m2 g−1的超临界干燥比表面积。这些值比通过超临界干燥法干燥的传统脱木素木材(36 m2 g−1)高57倍。这种高度介孔结构的纳米纤维素微纤维保持其自然排列和组织,可以加工成具有高孔隙率和高抗压强度的气凝胶。此外,由于纤维素微纤维在水蒸发时在毛细力驱动下自密实化,通过空气干燥可获得拉伸强度为449.1±21.8mpa、杨氏模量为51.1±5.2gpa的强薄膜。由于纤维素微纤维的自然排列,自密实薄膜还显示出高透光率(80%)和高光学雾度(70%),具有有趣的双轴光散射行为。  
         
                                       
    文献A Transparent, Skin‐Inspired Composite Film with Outstanding Tear Resistance Based on Flat Silk Cocoon
    通讯作者:hao bai
    单位:浙江大学
    柔性和透明的衬底作为先进电子器件的机械支撑起着基础性的作用。然而,常用的聚合物薄膜,如聚二甲基硅氧烷,由于其裂纹敏感性而表现出较低的抗撕裂性能。在此,受皮肤及其纤维结构良好的机械稳定性的启发,制备了一种以扁平蚕茧作为增强纤维网络的环氧树脂基复合材料。在丝纤维含量仅为1wt%的情况下,制备的复合膜的拉伸强度和模量比纯树脂提高了300%612%,同时仍然保持了柔韧性和透明度。更重要的是,复合材料显示出显著的抗撕裂性能:在≈30000次拉伸循环后没有断裂。同时也展示了这种透明复合薄膜作为柔性电子器件的机械坚固基底的潜在应用。此外,本研究提出了一种构建高性能功能复合材料的生物启发策略。

     该内容被隐藏,只有指定用户组可见


  • xutongfei 2020-9-19
    引用 4


    文献:Quantum-Confined-Superfluidics-Enabled Moisture Actuation Based on Unilaterally Structured Graphene Oxide Papers

     

    通讯作者:Hongbo Sun

    单位:清华大学

    DOI: 10.1002/adma.201901585

     

    本文在孙洪波课题组以往工作的基础上,通过江雷所提出量子隧道-流体效应理论对GO传感器进行改性,用一种简单的软光刻方法对氧化石墨烯薄膜的QSF通道进行非对称剪裁,即引入周期光栅对氧化石墨烯纸的水分驱动作用以控制选择性的水吸附和传输。单侧结构的氧化石墨烯薄膜表现出灵敏的水分响应特性。从理论和实验两方面研究了水吸附引起的氧化石墨烯纸沿法向和反方向的膨胀。驱动器具有最先进的超快响应(1.24 cm 1 s 1),大变形度,复杂和可预测的变形,可用于仿生微型机器人,包括爬行蜈蚣和可以捕捉活瓢虫的智能树叶。该方法简单、适用于二维材料,显示出开发石墨烯智能机器人的巨大潜力。

     

     

     

    Gradient Assembly of Polymer Nanospheres and Graphene Oxide Sheets for Dual-Responsive Soft Actuators

     

    通讯作者:Hongbo Sun

    单位:清华大学

    DOI: 10.1021/acsami.9b13412

     

     

     

     

    传统驱动器多为双层异质结构,但该结构存在着层间附着力差,在长时间使用后会出现分离等不稳定现象,为解决该现象本文提出了有序组装氧化石墨烯和PMMA水溶液制备双响应石墨烯致动器。通过控制聚甲基丙烯酸甲酯纳米球的分布和数量,使聚甲基丙烯酸甲酯纳米球的梯度沿复合纸的法向连续调谐。一侧由氧化石墨烯组成,另一侧富含PMMA纳米球,形成不对称的梯度结构。由于氧化石墨烯薄片上存在大量的OCGs,非对称复合纸在氧化石墨烯一侧表现出更好的吸水能力,因此在吸湿时向富聚甲基丙烯酸甲酯纳米层一侧弯曲。在光驱动下,由于光热效应引起水分子的解吸和PMMA纳米球的热膨胀,导致复合纸两边的应变不匹配,导致复合纸向相反的方向弯曲。在潮湿和轻驱动下,实现了1.10.65 cm 1的大范围弯曲曲率。由于没有双材料界面,双响应复合纸在4000个湿、光驱动周期下的长期弯曲/伸弯变形中表现出优异的稳定性。更重要的是,复合纸具有水分诱导的自愈特性,提高了实际使用的鲁棒性。以这些GO/PMMA纳米层复合致动器为基本组件,演示了双响应纸机器人,包括抓手和蝎子机器人。


     


     


     该内容被隐藏,只有指定用户组可见

  • chexinpeng 2020-9-19
    引用 5

     该内容被隐藏,只有指定用户组可见
    [/djhide]

  • chengchaoyi 2020-9-19
    引用 6


    Chiral Cellulose Nanocrystals with Intercalated Amorphous Polysaccharides for Controlled Iridescence and Enhanced Mechanics

    链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202003597

    通讯作者:Vladimir V. T sukruk

    单位:亚特兰大理工学院

    通过添加具有相似化学组成的纳米纤维木材衍生聚合物,纤维素纳米晶体手性复合材料的机械性能增强和结构颜色可调的独特情况出现。当添加无定形多糖(普鲁兰多糖、葡聚糖和木聚糖)时,它们通过纳米晶体内和向列单层之间的间隙体积无缝地嵌入原始螺旋组织。多糖填充填充的纳米晶体之间的可用自由体积,直到达到40w%的含量,而没有发生相分离。由于纳米晶体间的嵌入,这些天然多糖-纤维素复合材料的韧性和模量增加了近两倍。除了改进的机制之外,保留的彩虹色显示出从蓝色到近红外区域的戏剧性红移,扩展了初始间距长度,而不干扰长程手性排序。在这里提出的机理模型中,单个主链首先在紧密堆积的纳米晶体之间的间隙体积中形成插层形态。此后,多糖在纳米晶体单层之间形成单层,并最终形成双层,从而逐渐展开初始手性组织。由此产生的CNC多糖膜保持了其鲜艳的彩虹色和宽阔的颜色外观,是第一批完全基于生物的复合材料,通过改进的机械性能保持了彩虹色。

    Dynamically Controlled Iridescence of Cholesteric Cellulose

    Nanocrystal Suspensions Using Electric Fields

    链接:https://doi.org/10.1002/adma.201606208

    通讯作者:Bruno Frka-Petesic

    单位:剑桥大学

    非极性溶剂中的纤维素纳米晶体悬浮液可以用电场来操纵,以惊人的效率将其自组装精细地定制成虹彩手性向列相。首先,在低电场下控制胆甾相的取向,在中间电场下调节彩虹色,在高电场下形成纯向列相。其次,量化了胆甾相发生退绕的临界电场,由此估算了胆甾相的K22扭转能量密度。介绍了电场退火处理的效果,使用快场或慢场环路在零场中产生高度定向或均匀取向的胆甾相。测试结果表明,当电场在低频(f < 0.1赫兹)变化时,时间调制电场能够实现动态颜色变化,而更快和更大的电场调制产生可切换的稳态结构白色散射样品。此处描述的胶体液晶的简单有效的电场操作提供了对结构和相关性质的增强控制,并作为多用途平台添加到自组装工具箱中。最近,对浸入胆甾醇型液晶中的胶体粒子的排列的电控制显示出强滞后行为,使得节能液晶显示器所需的双稳态成为可能。对于这个例子,这一系列工作为响应和可调系统的应用以及有序纳米复合材料的设计铺平了道路。

  • hanxiao 2020-9-19
    引用 7

    【文献分享】

    Biodegradable and Insoluble Cellulose Photonic Crystals and Metasurfaces

    https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c03224

    ACS Nano 2020.6.19

    通讯作者:José Alejandro Heredia-Guerrero

    单位 意大利理工学院Istituto Italiano di Tecnologia

    纤维素纳晶一方面作为天然高分子材料,具有可生物降解的优势,另一方面作为良好的光子晶体可用于各种光学器件的开发。然而,由于纤维素的高吸湿性和水溶性,使得纤维素的光学结构难以保持,导致丧失在潮湿环境中的工作能力。

    本文作者通过复制模塑法,以纤维素和一种纤维素与可可豆荚的混合物作为原料,得到了一种微米级的光子结构(Photonic Structure)和纳米级的超表面(Metasurface)。其中,拥有微米光子结构的纯纤维素薄膜不溶于水,且在水中显示出高质量的光子晶体特性,拓展了材料的应用范围(如等离子环境和光子感测等潮湿或液体环境)。而纤维素与可可豆荚混合物制备的薄膜则被观察到周期性的晶格阵列,可以作为光栅产生高质量的衍射图像。在获得的纳米结构超表面的等离子色可调可控,并从而增强材料的拉曼散射。最后作者探究了材料的生物降解性能。

     


    Multifunctional Bio‐Nanocomposite Coatings for Perishable Fruits https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201908291

    AM 2020.5

    通讯作者: Pulickel M. Ajayan

    单位 美国莱斯大学

    本文作者用卵清蛋白和纤维素纳米纤维制备了一种复合纳米材料,具有较好的机械强度、抗菌性和阻气性,能作为水果保鲜涂料

     image

     

     该内容被隐藏,只有指定用户组可见
     



  • yushanyu 2020-9-19
    引用 8

    Electromagnetic interference shielding with 2D transition metal carbides (MXenes)

    DOI: 10.1126/science.aag2421

    本文献是探究MXene电磁屏蔽性能最早的一篇发表在Science上,很多探究MXene电磁屏蔽性能的文献都引用了此文献,所以具有一定的指导意义。研究者探究了几种MXene及其聚合物复合材料在电磁屏蔽方面的潜力。厚度为45um的Ti3C2Tx膜表现出的EMI屏蔽效能为92 dB(对于2.5um的膜而言> 50dB)。此性能源于Ti3C2Tx薄膜的出色电导率(4600 S/cm)和独立薄膜中Ti3C2Tx薄片的多次内部反射。 MXenes及其复合材料提供的机械灵活性和易于涂覆的能力使它们能够屏蔽任何形状的表面,在添加SA以形成聚合物复合膜之后,保持了优异的屏蔽能力。随着电子设备的小型化,这允许使用非常薄的薄膜进行屏蔽,以帮助消除电磁辐射。这项研究将为大范围的2D材料铺平道路。

    Tunable Magnetic Response in 2D Materials via Reversible Intercalation of Paramagnetic Ions

     

    DOI: 10.1002/aelm.201900040

     

    二维材料的独特属性推动了基础研究和先进技术的发展,人们非常希望将磁性结合到各种2D材料中以实现主动的磁响应。在这篇文献的工作中,展示了一种可逆的磁化方法,该方法可将磁响应引入到各种二维材料多层结构中。从氧化石墨烯(GO)到蒙脱石,碳化钛(MXene),二硫化钼(MoS2)以及金属-有机骨架,通过离子(Ho3+)的脱去/嵌入。通过简单地控制样品在钬离子溶液中的浸泡时间,可以将所有2D材料的磁化率提高到八到十倍。此外,通过在稀酸中进行冲洗过程以及恢复2D材料的固有物理化学性质,可以快速逆转磁响应。总而言之,我们展示了一种通用的可逆磁化方法,用于赋予对各种二维材料多层(包括GOMMTMXeneMOFMoS2)的主动磁响应。Ho3 +嵌入方法可能会扩展到其他纳米材料,并且这些磁响应复合物可以推动重要技术应用的发展,包括2D材料选择性膜,高活性电化学电极和磁响应机器人骨架。改善的磁响应允许操纵磁化的2D材料,从而能够开发用于大面积2D材料膜的磁辅助转移工艺以及制造磁响应2D材料致动器。



     该内容被隐藏,只有指定用户组可见

    最后于 2020-9-21 被yushanyu编辑 ,原因:
  • 安雪 2020-9-19
    引用 9

    Superhydrophobic Cellulose Nanofifiber-Assembled Aerogels for Highly Effiffifficient Water-in-Oil Emulsions Separation https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.8b00079 通讯作者:Xueming Zhang, Feng Xu 单位:北京林业大学 本文报告了一个简单的策略,通过冷冻干燥硅烷化纤维素纳米纤维和二氧化硅纳米颗粒混合悬浮液来制备超疏水气凝胶。制备的气凝胶具有层次多孔结构,具有高粗糙度和低表面能。层次化的粗糙结构和较低的表面能使得气凝胶具有超疏水性(水接触角可达168.4°)。重要的是,该复合气凝胶能够在没有外部压力的情况下分离出表面活性剂稳定的油包水乳液,具有较高的分离效率(>99%)和高通量(1910±60 L m¬-2h-1)。气凝胶易于回收利用,具有良好的防污性能,可以满足长期使用的要求。我们还组装了一个简单的装置,用所得到的气凝胶和自吸泵直接从油包水乳液中收集油,这些超疏水气凝胶在有机溶剂的纯化和油水乳液的分离等方面显示出巨大的应用潜力。本研究所制备的复合气凝胶为制备用于油包水型乳液分离的纤维素复合材料提供了一种通用的方法。


    Highly Compressible, Anisotropic Aerogel with Aligned Cellulose Nanofifibers

    https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b04246

    通讯作者:Yiju LiLiangbing Hu

    单位:美国马里兰大学

    气凝胶具有大表面积、低密度、低导热系数、高孔隙率等优良性能,在生物仪器、储能装置、传感器、污染物处理、保温材料等领域具有广泛的应用前景。本文报道了一种简便有效的自顶向下方法,通过简单的化学处理直接从天然木材中制备各向异性木材气凝胶。木质气凝胶由于木质素和半纤维素的去除而破坏了细胞壁,具有各向异性的层状结构。层状结构使各向异性木材气凝胶具有良好的机械压缩性和抗脆性,10000次压缩循环后可逆压缩率高达60%,应力保持率达90%。此外,木质气凝胶的各向异性结构是弯曲层层叠加,每层内排列的纤维素纳米纤维,使得木质气凝胶具有各向异性导热系数为4.3的热各向异性。垂直于纤维素排列方向的导热系数极低,为0.028 W/m·K,沿着纤维素排列方向的导热系数为0.12 W/m·K其导热系数不仅远低于天然木材材料(约为其3.6),而且也低于大多数商用保温材料。自顶向下的方法成本低、可扩展、简单、有效,是制造高质量气凝胶材料的一个有前途的方向。

     该内容被隐藏,只有指定用户组可见
     该内容被隐藏,只有指定用户组可见

  • 游客
    10
返回