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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
电子科技大学极低温制冷模组采购项目竞争性磋商
电子科技大学极低温制冷模组采购项目竞争性磋商
电子科技大学 2022-05-27
面向硬岩开采用硬质合金截齿稀土催化低温渗氮机理研究
截齿表面化学热处理方法有渗氮、渗碳、碳氮共渗等。渗氮与其它表面化学热处理工艺相比,主要优点在于其较低的热处理温度(500-600℃),理想温度为580℃,可在完全调质与回火的条件下对零件进行渗氮,而不会对基体的组织及主要性能造成负面影响,是一个快速便捷、灵活方便、经济高效、可控性强的工艺过程。低温渗氮的另一个优点在于降低了产生变形的可能性。这样,零件就可以通过机械加工得到最终的尺寸,而无须花费昂贵的精加工过程。因此,低温渗氮的实用性和有效性, 一直受到国内外广泛研究。
安徽理工大学 2021-04-11
半焦焦末中低温催化石墨化制备功能化石墨粉技术
半焦是利用低变质非炼焦煤低温干馏所制得的固体产物,以其固定碳含量高( >82% )、电阻率高、化学活性高、灰分低( <6% )、低铝、低硫( <0.3% )、低磷等特性,已逐步取代冶金焦而广泛应用于电石、铁合金、碳化硅等产品的生产。在半焦生产过程中,约有 10% 的半焦焦粉因粒度小,不符合生产工艺要求而未能加以利用。本项目 通过在半焦焦末中添加金属、金属化合物或非金属及其化合物并进行中低温热处理,在比通常石墨化所必要的温度更低时进行石墨化,并且因为金属或非金属粒子与碳原子的结合可同时实现功能化石墨粉的制备。可作为功能材料、添加剂、电极材料、贮氢材料等,广泛应用于国防和民用领域,成为现代工业及高、新、尖技术发展必不可少的非金属材料。
西安科技大学 2021-04-11
一种低温煅烧插层高岭土制备碱激发胶凝材料的方法
煅烧高岭土基碱激发胶凝材料是指利用活性低钙Si-Al质材料与高碱性溶液反应制备出的一种结构上具有空间三维网络状结构的新型无机Si-Al质胶凝材料,该材料制备工艺简单,生产能耗低且制备过程中二氧化碳排放量少,是一种绿色环保型胶凝材料,具有耐腐蚀、耐高温、耐久性好、干燥收缩低、早期强度高和优异的力学性能等特点,在汽车及航空工业、土木工程、交通及快速抢修、封堵核废料及重金属固化等方面,具有广阔的应用前景,已成为碱激发胶凝材料研究的焦点。
重庆大学 2021-04-14
人工关节软骨材料——半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体
北京科技大学材料科学与工程学院生物医用材料研究室研制开发的半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体是一种新型医用生物材料,可用于人关节软骨的修复或替代。本项目成果属国内外首创,其应用和推广不但会产生100万元/年的经济效益,而且能带来巨大的社会效益。利用反复冷冻-融化法可将聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,缩写PVA)水溶液凝胶化而制成聚乙烯醇水凝胶弹性体(PVA hydrogel elastomers, 缩写PVAHE),由于其PVA结晶度为50%-60%,因此又称为半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体。1998年以来,这种人工关节软骨材料通过三次动物实验(共19个月)表明生物相容性很好,植入材料(PVAHE)周围组织未产生任何炎性反应和退变。2000年6月至2001年10月曾在中国药品生物制品检定所动物实验室进行PVAHE生物学评价并通过产品注册检测。目前,已达到临床应用的水平。从1996年以来,本项目的研究和研制开发工作是在北京市自然科学基金(3962006)、国家自然科学基金(59775038)和北京市科技项目合同(954020400)资助下历时5年完成的。多年实验室试验和动物试验表明,半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体是一种很有产业化前景的医用表面修复材料,它具有以下特点:(1)润滑性能良好(摩擦系数0.05,磨损系数小于10-7mm3/Nm);(2)充分的吸震能力(含水率70%-80%,多微孔);(3)很好的生物相客性;(4)弹性大,强度高(压缩模量14MPa,压缩强度4MPa);(5)能与宿主骨(软骨下骨)牢固连接(界面剪切强度1MPa)。 半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体的结构和性能非常接近于人关节软骨,其主要用途是在矫形外科手术中用于修复或替代关节软骨。典型产品为厚度2~3mm的平板状水凝胶弹性体(白色、不透明、触感类似于橡胶)。
北京科技大学 2021-04-11
聚四氟乙烯改性亲水膜工艺及处理应用
随着城市规模迅速膨胀,淡水资源严重缺乏、工业废水处理率低,城市的生态环境恶化成为制约城市发展的主要问题。以北京为例,数据显示目前人均占有用水量不足300 立方米,不及国际公认的缺水下限的1/3,仅为全国平均水平的1/8。这其中,工业用水量所占的比重很大。而冷却水用量占工业用水的60~65%。因而,解决好冷却水循环回用的问题,可以对城市的发展带来促进作用。在冷却水处理中,需要去除水中的钙镁等结垢性离子。这些离子通常是通过水处理剂使之沉淀,再利用固液分离技术来实现的。传统的固液分离技术(如澄清池等)中存在占地体积大、分离效率低、适用面窄、操作弹性小、对微细颗粒无法去除等缺点。由于传统固液分离技术缺点较多,人们一直关注新型分离技术的开发及应用,因此利用膜实现的微滤技术得到了迅速的发展。微滤技术是利用微孔膜本身极小的微孔(孔径一般为0.1~10 微米)对颗粒的吸附、截留、筛分等作用进行分离。微滤技术的核心为膜材料的选择,在众多的膜材料中,由于聚四氟乙烯(PTFE)不吸水、熔点高(327℃)、使用温度范围广(-200~260℃),具有不燃性及热稳定性、摩擦系数小,尤其具有耐化学性(能耐许多高腐蚀性介质)、耐气候性及抗电性等,因此成为国内外表面过滤首选材料。PTFE 膜极低的表面张力可以降低膜污染,并使膜的清洗操作更为简便。但PTFE 膜的强疏水性却限制了其在水溶液体系处理中的应用。本技术基于配位键合理论对常规的聚四氟乙烯疏水膜进行改性,得到亲水性聚四氟乙烯膜,用于水处理领域中的微滤技术,新技术应用前景广阔。 技术指标:1、过滤后溶液SS<1mg/L;2、可在强酸、强碱、强氧化性、强溶剂性条件下应用;3、操作压力0.05~0.15Mpa;4、处理温度5~150℃;5、处理通量1~1.1m3/m2·hr;6、使用寿命≥1 年。应用范围:可以适用于工厂循环水处理、污水处理及其它涉及固液分离过滤技术的领域。市场分析:随着人们环保意识的增强、各项环保制度规定的日益严格、水资源的严重缺乏,对工业及生活废水的资源化处理已成为当务之急,尤其是对于工业废水的处理迫在眉睫。而本工艺具有过程简单易行、能耗低、分离速度快、分离效率高、使用周期长等优点,因此,本项目具有广泛市场应用前景。效益分析:利用本技术改性的亲水聚四氟乙烯膜,成本较低,整个处理工艺设备简单,投资少,操作成本低,与传统技术相比能耗大大降低,具有显著的经济效益。
北京化工大学 2021-02-01
一种地表水的水处理系统及水处理方法
其他成果/n一种地表水的水处理系统及水处理方法。该水处理系统包括:电絮凝装置、超滤膜分离装置和混合液内回流单元;所述电絮凝装置和所述超滤膜分离装置连通,所述混合液内回流单元设置于所述电絮凝装置和所述超滤膜分离装置之间。本发明的水处理方法:采用电絮凝‑超滤耦合并辅以混合液内回流去除地表水体中有机污染物,使处理后的出水能满足我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749‑2006)要求,该工艺结构简单,有机污染物去除比例高,超滤膜的膜装置运行压力损失小、膜通量衰减速度低、膜组件反洗频率低。
武汉轻工大学 2021-01-12
一种从丹参水提醇沉物中制备水苏糖的方法
【发 明 人】 郑云枫;程建明;丁宁;彭国平【技术领域】  本发明属于中药技术领域,具体涉及一种从丹参水提醇沉物中制备水苏糖的方法【摘要】本发明公开了一种从丹参水提醇沉物中制备水苏糖的方法,是将丹参水提醇沉后得到的水提醇沉物,通过加水溶解,调节pH,离心或滤过使药液澄清,再通过除杂脱色,药液减压浓缩、喷雾干燥即得水苏糖固体粉末,纯度为70-95%.
南京中医药大学 2021-04-13
用于同时去除水污泥中多种重金属的改性污泥活性碳
本发明公开了一种用于同时去除污水污泥中多种重金属的改性污泥活性炭,其原料组分及其重量百分比含量为海藻酸钠0.01~13.00wt%,污泥87.00~99.99wt%。制备步骤为:①制备海藻酸钠溶液;②制备污泥活性炭;③制备海藻酸钠改性污泥活性炭。本发明首次采用天然高分子材料海藻酸钠改性污泥活性炭,并将其用于同时去除污水污泥中多种重金属的改性污泥活性炭。
天津城建大学 2021-01-12
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