仿生纳米结构实现纤维素纤维蜘蛛丝级韧性:断裂应变41%+拉伸强度553 MPa
安徽农业大学叶冬冬团队与浙江大学朱树正团队在Nature Communications发表研究,受樱桃树皮螺旋纳米结构启发,通过微流控纺丝技术制备出双轴取向再生纤维素纤维。该纤维断裂应变达41%,拉伸强度553 MPa,韧性184 MJ/m³,较传统纤维素纤维(通常低于50 MJ/m³)提升约3.7倍,力学性能达到天然蜘蛛丝量级,适用于纺织、汽车和航空航天领域。
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安徽农业大学叶冬冬团队与浙江大学朱树正团队在Nature Communications发表研究,受樱桃树皮螺旋纳米结构启发,通过微流控纺丝技术制备出双轴取向再生纤维素纤维。该纤维断裂应变达41%,拉伸强度553 MPa,韧性184 MJ/m³,较传统纤维素纤维(通常低于50 MJ/m³)提升约3.7倍,力学性能达到天然蜘蛛丝量级,适用于纺织、汽车和航空航天领域。
布朗大学Lai-Sheng Wang团队经过20年探索,首次利用光电子能谱观测到80原子硼富勒烯(B80)——碳富勒烯C60的硼类似物。研究发表于Chemical Science,显示B80的电子结构和化学键合与C60高度相似。2007年理论计算曾预测B80无法稳定存在,实验结果推翻了这一判断。突破的关键在于优化团簇冷却条件(氦气+20%氩气),使原本模糊的光电子谱变得清晰可辨。
韩国首尔国立大学Tae-Woo Lee和Jeong-Yun Sun联合团队在Nature Materials发表研究,通过引入丁二腈(高介电常数固态添加剂),将单离子导电聚电解质弹性体的室温离子电导率提升超过两个数量级(100倍以上)。该策略同时满足增加解离离子密度和提高离子迁移率两个条件,在聚阳离子和聚阴离子体系中均有效,为固态电池和柔性电子领域提供了新型离子导体设计方案。
上海交通大学陈春超团队在Nature Communications发表研究,通过设计非对称自组装分子PhBr-4PACz抑制分子聚集,结合离子液体AVIMCl原位交联技术,在共沉积倒置钙钛矿太阳能电池中获得27.03%的认证光电转换效率,为该架构迄今最高值。器件在85°C下2000小时保持90%以上效率,展示了优异的稳定性。该成果为钙钛矿电池大规模商业化提供了关键工艺突破口。
芬兰水处理化学品公司Kemira与AI材料科学公司CuspAI合作,首次将生成式AI端到端应用于PFAS(永久化学品)修复材料的设计。该项目探索了约300万亿种金属有机框架(MOF)结构的设计空间,生成超过5000个候选设计方案,将传统需要数年的发现过程压缩至6个月。项目现已进入下一阶段的开发和测试。
波兰波兹南医科大学Kujawska教授领衔的国际研究团队发现,石墨烯量子点(GQDs)可有效抑制α-突触核蛋白的纤维化聚集,并能直接触发已成熟纤维蛋白解聚。动物实验显示,经鼻给予GQDs可穿透小鼠血脑屏障,显著减少有毒蛋白聚集体,并激活细胞自噬途径保护多巴胺能神经元。研究发表于《Science and Technology of Advanced Materials》(DOI: 10.1080/14686996.2026.2662693),为纳米材料干预神经退行性疾病提供了新的实验依据。
丹麦技术大学(DTU)等机构的研究者在arXiv发表论文,首次实现了金属亚氮化物(metal sulfonitride)的薄膜生长。他们制备的Zr2SN2薄膜展现出罕见的光电组合性能:在可见光范围内具有超高平均折射率2.95,远超传统透明导电材料的水平,同时在整个可见光区间保持良好的透明性。更重要的是,该薄膜表现出简并n型导电特性,载流子浓度超过10的20次方每立方厘米,晶粒内迁移率超过8 cm2/(V·s),接近已成熟的透明导电氧化物水平。这一发现表明强光-物质相互作用、光学透明性和导电性可以在单一材料体系中兼容,开辟了高折射率透明导体这一新类别。
剑桥大学Cavendish实验室团队在Nature发表研究,首次利用有机分子天线9-ACA(9-蒽甲酸)将电能通过三线态能量转移导入绝缘的镧系掺杂纳米粒子(LnNPs),能量转移效率超过98%,成功构建近红外LED器件。器件在约5伏电压下运行,峰值外量子效率超过0.6%,光纯度远超量子点。该技术在医学成像、光通信和传感领域具有应用前景。
圣路易斯华盛顿大学张福中团队利用合成生物学开发出SAM(丝素-淀粉样蛋白-贻贝蛋白)杂合纤维材料,可在甲酸溶液中数秒溶解回收并保持原有强度。该材料由基因工程微生物在生物反应器中生产,为纺织业提供替代石油基化纤的可回收方案,研究成果发表于Advanced Materials。
大阪大学研究团队在Science Advances发表论文,通过在纤维素纳米纤维(CNF)表面引入离子液体阳离子,首次实现纳米粒子聚集体的热成型加工,且保持颗粒形态和晶体结构不变。该策略还成功应用于氧化石墨烯体系,为替代传统石油基和金属基热塑性材料开辟新路径。
南佛罗里达大学David Simmons教授团队通过1500次分子动力学模拟(相当于15年计算时间),揭示了碳黑增强橡胶强度提升的根本机制:碳黑颗粒阻止橡胶拉伸时变薄,迫使体积膨胀,产生自对抗效应。该发现发表在《PNAS》,有望改变全球2600亿美元轮胎产业的试错式研发模式。
不列颠哥伦比亚大学Curtis P. Berlinguette团队在ACS Energy Letters发表研究,开发连续电化学反应器在60°C常压下制备水泥前驱体,650°C即可生成贝利特相,使用废水泥时每吨熟料CO2排放仅20kg,减排98%。
香港大学黄明欣教授团队开发出名为SS-H2的特殊不锈钢,采用顺序双钝化策略,在高电位下形成锰基第二保护层,使材料在含氯环境中承受高达1700 mV的超高电位。该材料性能可媲美工业电解槽中的钛基结构材料,有望将结构材料成本降低约40倍,推动海水直接电解制绿氢的大规模应用。
德国研究团队利用硼烷单一前驱体,通过两步超高真空化学气相沉积法,在Ir(111)基底上成功合成硼烯与六方氮化硼的垂直异质结构,晶粒达微米级,为二维材料规模化制备提供新路径。
Trillium Renewable Chemicals计划在美国德州INEOS Nitriles旗下Green Lake工厂建设全球首座生物基丙烯腾示范装置Project Falcon,已为项目融资1300万美元。
研究团队将声子超表面与基底定制机电特性相结合,产生具有强横向限制和零辐射损耗的剪切水平表面共振模式,消除了传统SAW器件对反射器的依赖。该器件在含水负载条件下品质因子显著优于传统SAW器件,并展示了通过实时监测细胞死亡的生物传感应用。发表于arXiv(2604.24436)。