Mechanically Sintered Gallium–Indium Nanoparticles

https://doi.org/10.1002/adma.201404790

在科学和工程的最新进展已经证实金属纳米颗粒（MNP）的应用广泛，包括光学，应用药，存储器和半导体。当前的许多应用都需要烧结步骤，以使沉积的MNP融合以实现功能。尽管当前烧结方法的环境温度和局部温度明显低于材料的熔点，但是当将MNP与其他材料（如化学或热敏聚合物）整合到功能性器件中时，仍然会出现困难。该研究介绍了一类新型的MNP，它们在室温及低于室温的条件下进行“机械烧结”。他们采用了声波处理和硫醇自组装技术，制备了平均厚度从≈600nm到≈180nm可调的EGaInNPs。在这项研究中，展示了机械烧结的两种模式：整体烧结，能够烧结毫米级或以上的所有沉积物；以及局部/选择性烧结，能够烧结出沉积物中面积小至1μm，甚至可能更小的烧结体。最后还展示了其对喷墨打印设备的适用性，该过程不适用于含氧环境中的大量EGaIn。将这项研究的结果与EGaIn的独特特性和Ga₂O₃的半导体性质相融合它将促进广泛领域的新应用，例如软机器人，柔性电子产品，无线通信，微/纳米流体，可穿戴/可植入设备以及能量存储和运输系统。我们还证明了EGaIn MNP与可扩展的增材制造技术（例如喷墨打印）兼容，可用于制造多种长度尺度的柔性/可拉伸集成设备。

Design, fabrication and characterization of soft sensors through EGaIn for soft pneumatic actuators

https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.107996

目前，很少有软执行器同时实现应变和压力感应能力。本文提出了一种基于液体导电金属（EGaIn）的软应变和压力传感器，可轻松集成到典型的软气动执行器中，实现传感功能。本文介绍了基于EGaIn的传感器的设计、制造、表征，以及传感器化执行器使用的三个实验演示。为了克服基于EGaIn的传感器带来的挑战，首先尝试通过挤压嵌入式弹性和无弹性光纤实现的微通道来设计基于EGaIn的应变传感器，从而显著提高传感器灵敏度（最多约30）。在类似的工作应变范围内，它比报告的其他传感器（灵敏度：2~7）敏感得多。同时，低延迟性（2.23%）和高可重复性（装载：±0.92%和卸载：±1.34%）进一步证明。在制造方面，本文对失蜡（一种传统的精密制造技术）和油冲技术进行了改造，为易制造、廉价、高成功率的制造技术创造了新的机遇。由于蜡模的多样性，可以控制微通道的任意形状（例如不同的宽度和高度）。因此，不同的微通道模式很容易实现。最后，作为其潜力的展示，将它们用作曲率和力传感器，并集成到软气动执行器中。我们进行了各种主动感觉实验，包括轮廓、尺寸和柔软度检测，灵感来自真实手指的能力。

Elastic Aerogels of Cellulose Nanofibers @Metal–Organic Frameworks for Thermal Insulation and Fire Retardancy

https://doi.org/10.1007/s40820‑019‑0343‑4

本研究概述了通过逐步组装的方法制备复合CNF@MOF气凝胶，包括用连续的MOFs纳米层对纤维素纳米纤维(CNFs)进行包覆和交联。首先，在CNFs表面合成Al-MIL-53纳米层，形成具有独特核壳结构的集成纳米纤维。然后，Al-MIL-53在杂化纳米纤维上的延伸生长形成了独立的交联纳米凸轮气凝胶。交联使气凝胶具有较高的机械强度和超弹性（80%的最大可恢复应变，高比压缩模量约为200 MPa cm g，比应力约为100 MPa cm g）。所制备的轻质气凝胶具有蜂窝网络结构和分层孔隙率，使得气凝胶的导热系数相对较低，约为40 mWm K。包覆在CNFs表面的疏水性、热稳定性好的MOF纳米层具有良好的抗湿性和阻燃性。本研究为设计隔热、超弹性阻燃纳米复合材料提供了一条途径。

An ultralow-temperature superelastic polymer aerogel with high strength as a great thermal insulator under extreme conditions

DOI: 10.1039/d0ta05542e

本文提出了一种新的结构弹性策略，用低成本的原料制备具有高度取向的纳米薄片和分层蜂窝结构的超低温弹性聚合物气凝胶。这种方法使聚合物气凝胶在液氮温度（196℃）下具有超弹性和高强度，当应变为50%时，强度为140KPa以上，气凝胶可以承受超过其自身重量1万倍的重量，并且经过力去除后可以反复恢复到原来的尺寸。通过有限元模拟计算，揭示了结构的弹性机理。所制备的气凝胶还表现出优良的极端条件下的隔热性能，在从液氮到火灾的恶劣外部环境下，温度变化很小。它结合了超低温超弹性、机械强度高、在极端恶劣条件下具有良好的隔热性能、阻燃性和性能稳定性等特点。这些结果为超低温度下高强度的高级超弹性聚合物绝缘子的开发提供了新的思路。

文献：Significantly Enhanced Uranium Extraction from Seawater with Mass Produced Fully Amidoximated Nanofiber Adsorbent

通讯作者：Ning Wang

单位：海南大学

海洋中的铀含量是陆地矿石的数百倍。纤维吸附法被认为是实现海水提铀工业化的最有前途的方法。在这项工作中，一个预胺肟化和吹纺纱策略被开发用于大规模生产聚（酰亚胺二氧肟）纳米纤维（PIDO-NF）吸附剂，其具有许多螯合位点、良好的亲水性、三维多孔结构和良好的机械性能。13C-NMR谱的结构证据表明，铀酰结合的主要官能团不是酰胺肟，而是环状的酰亚胺二肟，PIDO-NF吸附剂在含铀（8ppm）的天然海水中对铀的吸附量达到951mg-U/g-Ads。在天然海水中通过流动柱系统暴露56d后，平均吸附量为8.7mg-U/g-Ads。此外，高达98.5%的吸附铀可以快速洗脱出来，吸附剂可以再生并重复使用8个以上的吸附-解吸循环。这种新型吹纺PIDO纳米织物显示出作为新一代海水提铀吸附剂的巨大潜力。

文献：Graphene oxide based dopamine mussel-like crosslinked polyethylene imine nanocomposite coating with enhanced hexavalent uranium adsorption

通讯作者：Zhanhu Guo

单位：郑州大学材料加工与模具实验室

由贻贝物质多巴胺（DA）自聚合制备的聚多巴胺（pDA）诱导嫁接聚乙烯亚胺（PEI）在氧化石墨烯（GO）层间形成GO-pDA-PEI吸附剂为了捕捉U（VI）。制备的GO-pDA-PEI对六价铀（U（VI））的吸附容量为530.6mg g ^{- 1}，比原GO高177%。热力学和动力学研究表明是自发的放热化学吸附过程。即使经过5个周期的吸附-解吸过程，吸附剂仍显示良好的吸附能力和稳定性。增强型U（VI）的吸附能力是由于纳米吸附剂的独特特性，即为U（VI）的吸附提供足够的运动空间和高活性位点。

文献：Ultrahigh and economical uranium extraction from seawater via interconnected open-pore architecture poly(amidoxime) fiber

通讯作者：hongjuan ma

单位：上海应用物理研究所

有效应对全球变暖需要快速转变能源消耗方式，而核能产生的碳排放量非常低。从海洋等非常规铀矿资源中高效提取铀，可以为核电站提供稳定、长期的核燃料供应。本文采用自上而下的设计方法，报道了一种具有PAO纳米粒子和纳米通道结构（AO-OpNpNc）的互连开孔结构聚胺肟（PAO）纤维。在天然海水中，铀的吸附容量为17.57mg-U/g，超长使用寿命至少为30个循环，是目前已知的吸附剂中最高的。扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）拟合和密度泛函理论（DFT）计算表明，PAO结合铀酰是一种协同螯合模型。更重要的是，使用这种纤维，铀生产成本可以降低到每公斤铀80.70-86.25美元，这与每公斤铀86.68美元的铀现货价格相似，也低于目前所有可用吸附剂的成本。AO-OpNpNc纤维的特殊耐久性表明了从海洋中经济生产核燃料的可能性。

Graphene hybrid colloidal crystal arrays with photo-controllable structural colors

DOI: 10.1039/c9nr03250a

通讯作者：赵远锦

单位：东南大学

将氧化石墨烯（GO）添加到胶体颗粒溶液中，开发了一种具有光控功能的智能结构彩色水凝胶。 GO的高电荷特性可以显着增强相邻颗粒之间的静电排斥作用，并促进胶体颗粒的有序组装。 通过将GO集成到系统中，开发了一种具有光控结构颜色的智能非封闭式胶体晶体阵列（CCA）结构。非紧凑型CCA结构和GO的集成产生了具有鲜明特征的结构色料。与其他石墨烯或其衍生物，杂化结构彩色材料相比，氧化石墨烯具有稳定非密闭CCA系统的能力。这提供了一种新的策略和简单的方法来制备具有强的粒子间排斥力的那些响应性非紧密堆积的CCA结构。通过调整预凝胶悬浮液中二氧化硅纳米颗粒和GO的浓度，可以获得一系列具有不同结构颜色和反射光谱峰的非紧密堆积CCA结构。此外，所得的具有少量rGO的杂化水凝胶表现出角度依赖性和发亮的结构颜色，而具有较高rGO添加的水凝胶表现出与角度无关的特征。此外，通过使用对温度敏感的聚合物组分，设计的结构彩色水凝胶同时具有NIR和电响应特性。非紧密包装的CCA结构彩色水凝胶的这些特征表明了它们在制备显示光学器件，防伪设备，智能传感器以及其他相关应用中的潜在价值。

Colors of graphene and graphene-oxide multilayers on various substrates

DOI:10.1088/0957-4484/23/2/025708

通讯作者：Kyong-Yop Rhee

单位：庆熙大学

  研究了沉积在各种介电层上的石墨烯和氧化石墨烯多层的颜色。特别是，分析了材料厚度，介电层类型和背面硅衬底的存在的影响。发现随着材料厚度的增加，SiO / Si衬底上的氧化石墨烯层的颜色会定期变化。然而，同一基板上的石墨烯层的颜色变得饱和，而没有类似的周期性变化。通过测定沉积在各种基材上的石墨烯和氧化石墨烯多层膜的光学反射率和透射率，并通过颜色计算程序计算了相关颜色。由于氧化石墨烯的消光系数值比石墨烯低，因此氧化石墨烯的反射率在较宽的材料厚度范围内更明显地波动。因此，所得到的氧化石墨烯的颜色根据材料厚度而反复变化，但是石墨烯多层的颜色在没有这种周期性重复的情况下变得饱和。应用光学显微镜和轮廓测定法，以实验的方式证实了氧化石墨烯的计算颜色。因此，可以将颜色潜在地用作易于检测和简单评估石墨烯和氧化石墨烯多层系统厚度的工具。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.0c00038


    这篇文献介绍了基于钬元素掺杂聚合物的无色和全色磁性纳米颗粒的制备，而用传统的深色氧化铁磁性纳米颗粒很难制备出色彩丰富的亚微米级磁性纳米颗粒。低着色性和强磁矩的稀土元素钬与构建在亚微米级二氧化硅颗粒表面的聚(甲基丙烯酸2-乙酰氧基乙酯)可以形成无色的磁性纳米颗粒。这些无色磁性纳米粒子在溶剂中分散良好，人眼几乎看不见，这使得它们在磁性墨水和防伪材料等应用中非常有用，同时这些无色纳米颗粒对磁铁的响应速度很快。此外，将甲基丙烯酸2-乙酰氧基乙酯与染料单体共聚得到的不同颜色的磁性纳米颗粒混合在一起，得到了光亮的全色磁性纳米颗粒。由于可以通过钬掺杂容易地控制磁性的存在或不存在，因此可以控制包括透明色的产生在内的各种颜色。本文献提出的明亮且可以磁控制的彩色纳米颗粒可能对实际物质和应用（例如墨水，生物医学和设备应用）产生重大影响。

Fabrication and Manipulation of Ionotropic Hydrogels Cross-Linked

by Paramagnetic Ions

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cm062626f

本文献介绍了由与顺磁性金属离子（例如Ho^{3 +}）交联的离子化水凝胶制成的毫米级微球的制备。这些离子型水凝胶在磁场梯度中经受的力的大小与交联聚合物的顺磁性阳离子的浓度有关。顺磁水凝胶球在磁场梯度中组装，可以作为一个矩阵引入可回收传感器或试剂到水混合物中。与其他磁性水凝胶相比，此材料有几个优点，包括(1)它们是半透明的，因此易于测定;(2)它们快速成胶(与顺磁阳离子溶液接触的时间小于1秒)，可以简单快速地制造;并且(3)它们能够纳入固体材料，并作为传感器或吸附剂使用。可以使用简单的条形磁铁将这些球体与抗磁性材料的异质混合物分离。本文献展示了使用这些可回收水凝胶球体的两种应用：（i）当用嵌入在纸上的嵌入指示剂染料制备时，这些球体用作pH的比色传感器。 （ii）用嵌入的活性炭粉末制备时，它们用于从水溶液中去除有机物质。

Bioinspired Smart Moisture Actuators Based on Nanoscale Cellulose Materials and Porous, Hydrophilic EVOH Nanofibrous Membranes

DOI: 10.1021/acsami.8b17538

致动器的纳米级结构增强了暴露区域对刺激的反应，并实现了对致动行为的通用控制。该研究以聚乙烯醇-共乙烯(EVOH)纳米纤维为基材，以超亲水性纳米尺度纤维素材料(纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素)为活性物质，通过均匀混合或表面沉积法制备了独立、灵活、多孔的水驱动执行器。研究了EVOH纳米纤维基材、纳米级纤维素材料的结构和浓度以及不同的环境刺激(如湿度和温度)对执行器性能的影响。从宏观和分子层面以及吉布斯自由能和机械能的分析，提出了水驱动的驱动机理。当环境湿度发生变化时，执行器可以弯曲到180度，并且在100多个循环中恢复时间不超过1秒。此外，通过改变纳米级材料的取向，可以很好地调整水刺激致动器的多维变形行为。

TiO2-pattern-modulated actuation of an agarose@CNT/agarose bilayer induced by light and

humidity

DOI: 10.1039/c8ta01967c

该文利用碳纳米管（CNT）和琼脂糖（AG）的性质设计了一种多功能复合双分子层。AG作为吸湿基质提供了双分子层对湿度的高灵敏度。同时，CNTs可优化吸湿性，提高机械强度，增强光热效应。因此，这种双分子层不仅能够转换阳光，还能够通过机械驱动转换更弱的白光。暴露在光下，AG@ cnt侧开始发生光热效应，热量被传导到AG层，导致脱水，导致双层向AG层收缩。光变形的双层膜可以再水合物，并通过使用环境湿度恢复到原来的形状。重要的是，通过在AG@CNT/AG双层表面引入TiO2图案，可以产生空间选择性光热效应，从而诱导形状程序化运动。。此外，TiO2模式对湿度驱动的运动也有有效的调节作用。在双层条带的AG - CNT表面引入TiO2图案，使其能够在潮湿的衬底上进行手性扭转运动，不像无图案条带的不规则运动。