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具有七重物理通道开关的热致变色铁弹体
东南大学国际分子铁电科学与应用研究院暨江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室团队发现了具有七个物理通道开关的热致变色铁弹体。相关工作以题为“The First Chiral Thermochromic Ferroelastic with Seven Physical Channel Switches”的学术论文在化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表。此外,该论文被选为VIP(Very Important Paper)。据悉,只有不到5%的已接收论文才能获得如此积极的评价。 在信息化时代,电子智能设备的信号处理和加密显得至关重要,具有多重物理通道双稳态开关特性的多功能材料成为后起之秀。众所周知,一把钥匙对应一个锁,假如我们将财产放进保险柜中,我们就又多了一层防护。类似地,每增加一个物理通道,就是增加一层保障。基于此,我们报道了首例具有七个物理通道的手性化合物,可以对信息进行七层加密处理,使信息安全更加可靠。 图1. (a) 消旋晶体结构中的无序的CTA阳离子和手性有序的S-CTA和R-CTA阳离子;(b) (R-CTA)2CuCl4和(c) (S-CTA)2CuCl4的晶体堆积图。 早在1999年,Wataru Fujita等人在《Science》上就已经报道了磁双稳态(Science1999, 286, 261–262)。在1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl(TTTA)分子中观测到一个明显的磁双稳态回线发生在230 K到305 K温度范围内。它的高温相为顺磁相,低温相在二聚作用的影响下具有抗磁性。三年后,M. E. Itkis等人在《Science》上报道了在非那烯基中性自由基产物中发现了电、光、磁三个物理通道的双稳态特性(Science2002, 296, 1443–1445)。直到2014年,熊仁根教授团队在《Advanced Materials》上报道了高碘酸咪唑(IPI)化合物具有介电、压电、SHG和铁电和机电耦合等五个物理通道的双稳态(Adv. Mater.2014, 26, 4515–4520)。由此可见,每增加一个物理通道都面临着巨大的挑战,在分子铁电“似球-非球”原理和手性引入的指导下,我们利用手性配体进行合成,将手性开关引入其中,成功组装得到了(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4(CTA = 3-Chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium) (图1),这两个化合物在介电、电导、二阶非线性、压电、铁弹性,手性和热致变色这七个物理通道上具有开关特性。其中热致变色特征尤为耀眼,区别于传统的相变材料,这为双稳态开关提供了光谱加密的新灵感。 图2. (a) DSC曲线;(b) 介电,电导,压电和二阶非线性光学等多重双稳态示意图。 (Rac-CTA)2CuCl4,(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4的相变点分别在361, 417 和420 K附近(图2),随着温度变化,相变温度以下的低温相和相变温度以上的高温相的介电常数、电导率、压电系数、SHG信号强度均呈现出可切换的两种稳定的状态。 图3. (S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4晶体在293 K下的铁弹畴结构。 此外,这对手性化合物还具有铁弹性,铁弹相变往往伴随着铁弹畴的演化。在正交偏振光下,不同取向的铁弹畴具有不同的双折射特性,从而呈现出明暗不同的结构区域。(S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4的晶态薄膜在室温下呈现出清晰的三角形铁弹性结构。当温度高于相变点时,铁弹畴迅速消失,呈现出立方对称的消光特性。在随后的冷却中,规则的铁弹畴又很快显现,表现出明显的开关特性。 图4.变温固体紫外-可见吸收光谱。 除了铁弹性外,这一对手性晶体还展示出可转换的热致变色的性质。室温下,(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4晶体对光的吸收均低于540 nm,与它们呈现的黄色外观一致。随着温度的升高,电子吸收带的吸收边缘发生红移。当温度超过相变点达到423 K时,吸收边移动到580 nm,这也与晶体受热变成橙色一致。利用热致变色特征对光谱加密和信号检测进行特定的处理,这为开发新型加密技术带来新的思路。 该工作由博士生陆思祺(第一作者)等人的共同努力下完成,东南大学为第一通讯单位。该成果得到“东南大学十大科学与技术问题”启动培育基金的资助。
东南大学 2021-04-11
植物染料工业化生产及其环保染色关键技术
农村经济作物种植和配套加工产业在促进农村经济快速发展的同时,也产生了大量的废弃物,如莲蓬壳、板栗壳、板蓝根茎叶、栀子果等,此类废弃物特别之处在于蕴含着色彩丰富的天然植物色素和易转化为多孔性生物炭的生物质材料。传统的堆置焚烧低值处理浪费资源且污染环境。当前,染料工业与印染行业都面临着巨大的环保压力。如何实现废弃资源高值化利用和有害物减排,顺应绿色发展和无废社会的战略需求,也是我国相关领域一直面临的关键难题。 天然植物染料技术符合产业发展趋势,依靠农业推动工业,完成资源高效利用,实现循环发展和产业转型升级。陈群书记、纪俊玲教授带领团队在国内率先开展了“农林生物质废弃物提取植物色素关键技术研究与应用”等方面的基础研究及技术开发,相继承担了国家、江苏省、常州市等近10个纵横向项目,取得了丰富的工作积累及创新成果。 本项目针对农村经济作物废弃物高值化瓶颈问题,提出了“因物而为”高效资源化利用新思路,针对农村经济作物及废弃物发明了长间隔臂大孔强碱性树脂吸附剂,开发了低温超声高效分离-移动床吸附纯化技术,首次得到性能稳定的商品化植物染料粉体;提出植物染料微结构调控新方法,开发了全品类植物染料染色的生态纺织品,发明了提取残渣高效定向热解专用装备,开发了生物炭功能元素高值化利用新技术,实现了残渣无害化处理和高效循环利用。本项目成功研发并拥有从农村经济作物废弃物提取植物染料、制备生物炭缓释肥及其应用的成套自主知识产权技术,实现了植物染料、植物染纺织品、生物炭缓释肥等系列高值化绿色产品的稳定生产,成功实施了农村经济作物废弃物综合循环利用技术。 本项目开发的天然植物染料已获得国际上规模最大的工业与消费产品检验ITS检测认证;植物染料、染色纺织品在全球范围内具有广泛公信力的SGS报告中,获得I类纺织品认证;天然植物染料在收获→原材料→加工→最终产品过程中,所有投入物在毒性和生物降解能力方面满足GOTS国际纺织品有机绿色认证。本项目共获授权发明专利30件,牵头起草中国首个纺织用植物染料标准—团订标准T/CTES 1007-2018《纺织用植物染料 靛蓝》(已公布),技术成果在全国15家企业推广应用,累计处理量超过25万吨,开发植物染料20种。相关技术获2019年江苏省科学技术奖一等奖,“纺织之光”中国纺织联合会科技进步二等奖。
常州大学 2021-05-10
酥松纳滤膜法染料脱盐(印染废水处理技术)
墨水,印花设备,喷头是高速数码印花的三大元素。墨水作为耗材用量巨大, 影响着设备、喷头的使用寿命以及印花布质量的优劣,是破局的关键所在。国内 目前没有成熟的墨水技术来实现进口产品的替代,制约了高速数码印花技术的发展。 经过膜法处理的墨水用于印花设备,提高设备运行状态稳定和印花布印花质量。相较与传统印花,该项目的染辅料利用率高十倍以上,印花废水大大减少。 高品质墨水为印花过程带来了质量与速度的完美融合
江南大学 2021-04-13
一种花粉管装载荧光染料的方法
本发明公开了一种花粉管装载荧光染料的方法,包括以下步骤:第一步,将花粉包裹于称量纸中,放置于密闭的硅胶瓶中保存于低温冰箱中;第二步,花粉从冰箱中取出后,在常温下放置2h后加入培养液中,将其搅拌均匀后置于25℃恒温箱中培养2h,第三步,将培养液与裂解液、染色剂对应混合,避光10‑30min,然后置于25℃恒温箱中避光培养2h。本发明采用裂解液处理,破坏花粉的细胞膜,使得染色剂能够快速有效地进入细胞。本发明通过使用裂解液及染色剂(Fluo‑4AM‑ester),在常温(25℃)下对花粉管处理20min,能够对花粉管中钙离子成功染色。
青岛农业大学 2021-04-13
颗粒化微生物吸附剂用于废水染料回收
Ø 含染料废水的脱色一直是印染行业和染料工业所面临的重大问题之一。目前用于该类废水脱色处理的工艺和技术如活性炭吸附、化学絮凝、臭氧氧化、光催化氧化等,虽然具有较好的脱色性能,但处理成本高,难以广泛使用;并且它们只能用于废水脱色,不能完成染料回收。如果能对上述有色废水中的染料进行回收,尤其是对那些含高浓度染料且组分相对简单的工序废水进行单独处理和染料回收,不但解决了其脱色问题,还具有较好的经济效益,应用前景可观。利用颗粒化微生物吸附回收废水染料正是基于这一思路而开发的染料废水处理新技术本技术
北京理工大学 2021-01-12
一种生物基酸性染料及其制备方法
本发明涉及一种生物基蒽醌类酸性染料及其制备方法,属于染料化工和纺织印染领域。本发明所述的含生物基胺或生物基氨基酸的蒽醌类酸性染料制备方法简单,可用于羊毛纤维的染色。具体的制备方法是:溴氨酸在催化剂的作用下与生物基胺或生物基氨基酸发生缩合,得到生物基酸性染料。利用此类酸性染料对羊毛织物进行染色,可以得到较高的上染率和良好的匀染性,提高织物的耐洗牢度、耐摩擦牢度和耐光牢度等,各项染色牢度达到4级以上。本发明所述的酸性染料制备方法简单,反应条件温和,原料易得、污染少,是一种生物基、绿色、环保产品,具有节约石油资源和保护环境的双重功效。
南京工业大学 2021-01-12
以二胺为桥基的叶酸修饰荧光染料探针的方法
本发明提供一种以二胺为桥基的叶酸修饰荧光染料探针的方法,该方法以一定C链长度的直链二胺为桥基,在叶酸修饰荧光染料探针的合成路线中,通过二胺两端的-NH2分别与荧光染料及叶酸上的-COOH基团之间的酰胺反应而实现三者的相连,从而构成荧光染料-二胺-叶酸结构的荧光染料探针。本发明的效果为该方法在叶酸修饰荧光染料探针的合成路线中,添加二胺作为桥基,增加荧光染料和叶酸之间的C链长度,减小染料分子和叶酸之间的空间位阻效应,提高叶酸修饰的荧光染料探针合成产率。
天津城建大学 2021-04-11
高性能有机染料及重金属离子吸附剂
利于镣基层状双氢氧化物LDH纳米材料比表面积大、层间阴离子可以交换的 特点,先后研发了 NiFe系、NiCo系、CoFe系LDH吸附剂,实现了对有机染料 亚甲基橙色M0、重金属离子Cr6+、As3+的吸附
重庆大学 2021-04-11
颗粒化微生物吸附剂用于废水染料回收(技术)
成果简介:含染料废水的脱色一直是印染行业和染料工业所面临的重大问题之一。目前用于该类废水脱色处理的工艺和技术如活性炭吸附、化学絮凝、 臭氧氧化、光催化氧化等,虽然具有较好的脱色性能,但处理成本高,难以广泛使用;并且它们只能用于废水脱色,不能完成染料回收。如果能对上述有色废水中的染料进行回收,尤其是对那些含高浓度染料且组分相对简单的 工序废水进行单独处理和染料回收,不但解决了其脱色问题,还具有较好的 经济效益,应用前景可观。利用颗粒化微生物吸附回收废水染料正是基于这一思路而开发的染料废水处理新技术本
北京理工大学 2021-04-14
三氧化钨/聚苯胺核壳纳米线阵列变色薄膜及其制备方法
本发明提供了一种三氧化钨/聚苯胺核壳纳米线阵列变色薄膜及其制备方法,其方法包括:将白钨酸溶于过氧化氢水溶液,配制成过氧化钨酸溶液;将过氧化钨酸溶液涂在清洁干净的导电基底的导电面上;将钨盐溶于醇中,形成前躯体溶液,将导电基底固定于反应釜中,将前躯体溶液加入反应釜中,在150~250℃反应8~16h,取出后再在300~450℃热处理1~3h,得到三氧化钨纳米线阵列;将苯胺与稀硫酸混合,形成用于制备聚苯胺的电解液,电聚合聚苯胺即得。该制备工艺控制方便,制造成本较低,易于实现工业化。该薄膜具有光谱调节范围大、变色种类丰富、着色效率高、响应速度快、循环寿命长等优点。
浙江大学 2021-04-13
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