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基于形状记忆聚合物的一种新型的 “万能抓手”策略
浙江大学航空航天学院宋吉舟教授团队,便基于形状记忆聚合物,提出了一种新型的“万能抓手”策略。这个“万能抓手”的载体非常简单,就是一块智能“塑料”。别瞧它结构简单,本领可不小,它可以把目标物体“锁”在体内,轻松地抓取1微米到1米大小之间任何形状的物体。 目前这一研究成果已发表在知名学术期刊《科学进展》(Science Advances)上,文章共同第一作者为浙江大学航空航天学院硕士生令狐昌鸿和博士生张顺,通讯作者为浙江大学航空航天学院宋吉舟教授。 宋吉舟教授团队的“万能抓手”何以做到“探囊取物”?靠的便是形状记忆聚合物。形状记忆聚合物是一种特殊的智能材料,论其特殊,就特殊在它的“逆来顺受”:在外部刺激作用(如光、热)控制下,形状记忆聚合物可软可硬,在受到一定的外力作用导致变形后,它就能保持这个变形后的形状,可谓“顺其自然”;然而在一定的外部刺激作用下,它又会变回原来的样子。目前形状记忆聚合物已经被广泛用于智能织物、电子包装管的热收缩膜、航空器太阳能帆板展开机构、智能医药器件等领域。 宋吉舟教授团队的新策略:第一步,就是抓取物体时,先在外部刺激作用下,让形状记忆聚合物变得柔软,趁此机会将物体或者物体表面的结构嵌入其中;第二步,去掉外部刺激,让形状记忆聚合物变回刚硬的状态,保持住该变形的临时形状,将物体“锁住”,从而把物体抓取起来;第三步,等把物体转移到目的地之后,再次施加外部刺激,形状记忆聚合物就会恢复初始形状,将物体“解锁”释放。 形状记忆聚合物万能抓手抓取和释放物体的流程示意图 形状记忆聚合物这块智能 “ 塑料 ” ,就好像是一把有魔力的万能锁,能锁住世间万物:为了获取 “ 猎物 ” ,它 先 变成柔软的橡皮泥,把物体柔柔地包住,然后变成坚硬的石头,把物体牢牢地锁住,等把物体 “ 押送 ” 到目的地,又会重新变成软软的橡皮泥并释放物体。宋吉舟教授介绍,这把 “ 万能锁 ” 能在典型的三维结构物体上产生很大的抓力,包括球体、方块、管状物体、螺栓、螺母、枣核、钥匙串等;更厉害的是,它还能像壁虎一样, 粘附在物体表面 ,不论物体表面光滑还是粗糙。 形状记忆聚合物万能抓手对典型宏观物体的抓力   那么对于尺寸小的物体,这个抓手又是如何发挥功效的呢?当物体尺寸小到微观尺度(100微米左右或者更小),物体受到的表面力,特别是与抓手的粘附作用强,会给物体的释放带来较大的挑战。在该设计中,抓手通过把物体或者物体表面的结构锁在其内部实现抓取,不依赖抓手的粘附力,所以当粘附力给物体释放带来挑战时,就可以在抓手表面镀上一层特殊材料,或者增加抓手表面粗糙度来减弱粘附,从而实现物体释放。这样,即使是75微米大小的不规则铁颗粒或者是直径10微米的二氧化硅球,也能顺利从形状记忆聚合物万能抓手上得到释放。 使用形状记忆聚合物万能抓手操纵75 微米的不规则铁颗粒和10微米直径的二氧化硅球 “微观抓手就像微观世界里的吊车,可以用它在微观世界里搭建‘建筑’,制作特殊的光电器件。”令狐昌鸿说,“这个抓手在微观视角下还有一个优势,就是一个抓手就是数以万计的微观吊车,可以高效地在微观世界工作。” 谈及具体应用,宋吉舟教授表示,在柔性电子制备中,最重要的一步就是微观元器件的快速组装,即把制备基底上数以万计或者更多的维纳元器件转移到柔性的使用基底上。以往的方法都依靠粘附来一次性抓取这些元器件,但是释放的时候粘附就变成了限制因素。而宋吉舟教授课题组提出的这个策略,完全不依赖粘附,为柔性电子的制备提供了一种新思路,有望推进柔性电子的工业化进程。 使用形状记忆聚合物万能抓手组装柔性电子器件的简单展示 该项目得到了国家973计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金等的支持。
浙江大学 2021-04-10
非霍奇金淋巴瘤的个体化诊治策略的创新和应用
非霍奇金淋巴瘤(NHL)是目前发病率增长速度最快的恶性肿瘤之一,高发于青壮年,社会危害大。 “NHL个体化诊疗策略的创新与应用”项目历经16年,依托华南肿瘤学国家重点实验室和国家抗肿瘤新药 临床试验中心,立足于针对中国NHL特点进行创新。在B细胞淋巴瘤方面,建立中国B细胞淋巴瘤新诊疗标 准,提高15-20%的治疗效果;同时发现伴乙肝者在靶向化疗中,易发生治疗相关性肝炎(中国是乙肝大 国,此问题尤为重要);创建了预防B细胞淋巴瘤靶向化疗相关性肝炎发生的新方法,使治疗相关性肝炎 发生率下降80%,显著提高了治疗的安全性。NK/T细胞淋巴瘤在中国等亚洲国家相对常见,而在欧美国家 罕见。该项目通过构建危险分级和临床分期,制定了NK/T细胞淋巴瘤个体化分层治疗策略,使低危者不用 接受过度治疗,高危者通过提高治疗强度改善生存期;通过研发新的治疗方案和综合治疗模式,建立NK/ T细胞淋巴瘤新的治疗标准,使5年生存率提高约20%。
中山大学 2021-04-10
基于内在表型的中国人慢性鼻-鼻窦炎精准诊疗策略的构建
已有样品/n甲状腺肿瘤发病率居高不下,临床上尚缺乏相关分子标记物对患者 进行危险分层,无法准确区分有颈部淋巴结转移的高危患者,导致高危 患者治疗效果不理想,复发率高。反之,部分低危患者由于不可控的因 素接受了颈部淋巴结清扫,遭受了不必要的并发症和经济损失。阐明新 lncRNA 在甲状腺癌高危转移中的作用机制,评估其用于预测患者肿瘤复 发转移风险的可行性,可以为筛选甲状腺癌高危复发转移患者,定制个 体化治疗提供新思路。该项目还在研发阶段,基于我们的前期基础还需 进一步扩大临床样本量进行验证,在动物实验
华中科技大学 2021-01-12
西湖大学刘志常团队提出合成三叶结新策略|Nature Synthesis报道
刘志常经常调侃自己是一个在分子层面“纠结”的人。在西湖大学,他带领着一个“异想天开”给分子打结的实验室。被打了结的分子,除了空间结构的变化,还会如同弯弓一样呈现出张力,科学家得以借此调控分子的性质,并探索新应用可能。
西湖大学 2022-10-21
一种利用压力来调控贵金属纳米材料晶相含量的新策略
自然界中,贵金属金(Au)的块体只能以其热力学稳定结构面心立方(fcc)相存在。只有在纳米尺度,利用湿法化学合成方法,人们才能获得具有独特光学性质的,密排六方hcp-4H结构的Au纳米材料。虽然通过配体交换或外延生长贵金属的方式,可以在溶液中诱导4H相的Au变为fcc结构,获得更多的结构信息。但是,具体的结构性质和相转变过程仍然无法确定。本工作利用金刚石对顶砧(DAC)技术对4H相的Au纳米材料进行研究,探索其结构和相变过程,达到高压贵金属相工程的目的。 高压X射线衍射表明,压力在1.2 – 26.1 GPa之间,Au的4H结构逐渐转变为fcc相。同时,该过程的不可逆性使得贵金属高压相工程成为了可能。即通过控制最高压力,获得不同4H/fcc相含量的Au纳米材料。同时,相比纯4H相的Au纳米带,具有4H与fcc相交替多相结构的4H/fcc Au纳米棒更容易发生高压相变。这主要是由于4H/fcc多相Au纳米棒中大量相边界提供的相变成核位点,可以促进4H-fcc的相变过程。此外,课题组通过高分辨透射电子显微技术和密度泛函理论(DFT)计算的结合,首次观测到了原子尺度的Au相变路径。发现Au由4H-fcc的相变机理为(-112)4H晶面的整平,并伴随着密堆积方向的改变。这与以往观测到的金属高压hcp-fcc相的相变机制完全不同。该工作不仅对Au纳米结构的稳定性和相变提出了新的见解,而且提供了一种利用压力来调控贵金属纳米材料晶相含量的新策略,该策略可用于研究基于晶相的催化、表面增强拉曼散射、波导、光热疗法、传感、清洁能源等领域中。
南方科技大学 2021-04-13
汽车主动安全预警系统
同济大学电信学院刘富强教授团队研制的汽车主动安全预警系统能综合运用视频检 测与识别技术、传感器信息获取技术、CAN 总线数据挖掘技术、信息集成融合技术,提 取车辆及其周边环境信息,对可能发生的危险状况进行预测并主动的发出预警信号从而 保证交通安全。 其中视频检测识别技术通过对视频图像进行实时处理与分析具备以下功能:通过驾 驶员的闭(眨)眼状态判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态;提取前方道路标志线环境信 息并反馈给驾驶员和汽车用于车辆行驶状态提示;捕获障碍物(如道路中的车辆和行人) 在车道中的位置和与本车的距离和相对运动信息从而避免潜在的碰撞事故。传感器技术 综合使用多种传感器,其中超声波距离传感器可以近距离测量传感器与目标之间的距离; 而激光雷达可以大范围远距离的距离测量从而弥补超声波和视频的不足;加速度仪可用 来测量汽车行驶过程中的加速度;而方向盘转角能够实时获得驾驶员对车辆的操控,同 时也能推算车道的曲率半径。控制器局域网 CAN 技术可以获得车辆运行状态信息(车速、 油门开度、转向灯状态等。上述技术获得的一些车辆的信息数据经过信息集成融合技术 融合成事先设定的数据格式,使之成为所需要的数据地图。由此可以判断汽车是否处于 危险状态或者是否会造成潜在事故从而给出预警信号。
同济大学 2021-04-11
汽车辅助安全驾驶预警系统
主要利用行车记录仪视频数据,进行道路检测,包括:车道偏离、障碍物检测、限速标志识别等。 技术指标: ? 视频分辨率1080P; ? 处理速度:15fps; ? 告警:虚警率<10%
电子科技大学 2021-04-10
湖南安全技术职业学院
湖南安全技术职业学院位于长沙市万家丽北路304号,是由国家安全生产监督管理总局与湖南省人民政府共同建设的一所全日制综合性高等职业学院。学院前身是长沙煤矿安全技术培训中心,创建于1984年,中心由我国政府与联合国国际劳工组织共同创建,是国家安监总局的两个直属培训基地之一,是国家一级安全生产培训机构和国家一级煤矿安全培训机构。30余年来,共培训国内外安全技术管理人员80000余名。 学院教学队伍过硬,现有教职工387人,其中教师283人,教师中研究生218人(其中博士20人);副高以上职称教师85人(其中教授18人);“双师素质”教师174人。 学院教学设施先进,拥有地质测量、电子技术、有机无机分析、烟花燃放、计算机、多功能经贸模拟等59个专业实验实训室;全面建成了多媒体教室、数字化图书馆、现代化语音室;生活条件持续改善,建成了带空调的学生公寓,校园网实现WIFI全院无缝覆盖。 学院毕业生就业率稳定在90%以上,连续多年被评为湖南省就业工作先进单位。学院全面推行“订单式”培养,与二十三冶建设集团、熊猫烟花、中国黄金集团、中石化、中石油、上海轨道交通集团、深圳华为、中国核工业集团、湖南海利集团、通程集团、华星建设监理等100余家知名企业合作培养人才,建立了79个稳定的校外实训基地,为学生实习与就业创造了良好的外部条件。 国家兴盛,人才为本;人才培养,教育为本,随着国家、社会对安全生产的日益重视,安全专业人才的就业前景和薪酬待遇被持续看好。学院将固安全之本、强技能之基,为国家安全生产和地方经济社会发展贡献自己的力量。
湖南安全技术职业学院 2021-02-01
污染耕地安全利用与修复技术
"重金属的环境风险与土壤中重金属的有效态含量而非总量密切相关。原位钝化修复通过在土壤中添加不同比例磷基、炭基等材料组成的新型环境友好钝化剂,通过提高pH、沉淀、吸附等作用降低重金属的生物有效性。稳定化修复是一种操作简单、成本低廉且具备良好应用潜力的原位修复技术。植物修复技术由于其环境友好性和潜在的经济价值,科学选择修复植物并辅以绿色化学、生物强化方法提高其修复效率,在污染耕地修复、替代种植等方面具有重要的推广价值。 本成果研发的系列钝化剂可以有效降低植物对重金属的吸收,通过田间试验验证,一次施加,持续有效长达十余年,而且芦蒿重金属含量达到《食品中污染物限量》标准。 开发的以柳树为核心的植物修复技术,在高效去除土壤重金属、改善土壤质量的同时,收获的柳树可用于绿化、岸边缓冲带建设等领域,具有很好的环境和经济效益。 同时,钝化剂在江苏、湖南、安徽等地推广,使中轻度污染土壤中水稻的重金属含量达到国家标准。以柳树为核心的植物修复技术在江苏、河南等地推广应用,取得了很好的环境和经济效益。"
南京大学 2021-04-10
一种矿工安全帽
本发明提供一种矿工安全帽,涉及采矿防护领域。该矿工安全帽,包括安全帽本体,所述安全帽本体的顶部设置有第一减震带,所述安全帽本体的顶部设置有第二减震带。该矿工安全帽,通过定位器可以对矿工在井下的作业方位进行定位,从而若有意外发生,通过定位器可快速找准矿工的位置,便于及时援救,提升了本安全帽使用的安全性,通过在安全帽本体的底部设置按摩器,通过按摩头的转动,可在危急情况下刺激使用者头皮,从而使使用者保持清醒,便于救援,按摩器便于拆卸,通过螺纹柱即可与安全帽本体相连接,信号灯使用较少的电量即可闪烁显示,从而方便在危急情况下节约电能以及便于井下矿工互相确认队友的所在位置。
西安科技大学 2021-04-10
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