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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
教创赛专家报告荟萃⑥ | 西北工业大学国际合作处处长孔杰:互为镜像 同构创新——中外合作办学与境外合作办学的互动实践
中外合作办学与境外办学是服务教育强国建设的重要路径,两者相辅相成,共同服务于国家战略与高校发展。
高等教育博览会 2025-09-28
一种利用对染料吸附程度分析碳纳米管羧基化程度的方法
专利名称:
天津工业大学 2021-01-12
一种用于脱汞的废弃物衍生吸附剂制备方法及产品
本发明公开了一种用于脱汞的废弃物衍生吸附剂制备方法及产品,属于城市生活废弃物资源利用技术领域。该方法具体为:将含卤素废弃物与生物质废弃物混合发生热解反应,含卤素废弃物中的卤素释放并固定于生物质废弃物上,生成用于脱汞的废弃物衍生吸附剂。应用本发明方法,一方面减少含卤素废弃物热解过程中的卤素释放,另一方面转化成汞吸附剂上有用的卤素,实现废弃物资源化和生成脱汞吸附剂的双重目的。
华中科技大学 2021-04-14
一种sp2碳共轭有机框架吸附剂的制备及改性方法
本发明属于共价有机框架技术领域,具体涉及一种sp<supgt;2</supgt;碳共轭有机框架吸附剂的制备方法及其改性方法,包括将TFPPy、PDAN、三甲苯、1,4‑二氧六环和NaOH水溶液加入石英管中,超声分散均匀;通过冷冻‑泵抽‑解冻循环进行脱气处理后,在真空密封条件下,于90℃加热3天;反应完成后冷却至室温,离心收集沉淀,并依次用水和THF洗涤,随后在THF中索氏提取2天;最后将产物真空干燥,得到红色晶体COF材料TFPPy‑PDAN。表面氨基修饰方法包括将TFPPy‑PDAN加入无水乙醇中反应一定时间,然后加入NH<subgt;2</subgt;OH·HCl和N(CH<subgt;2</subgt;CH<subgt;3</subgt;)<subgt;3</subgt;,于85℃下磁力搅拌;并真空干燥,最终得到橘红色的氨基化修饰COF材料(TFPPy‑PDAN‑AO)。本发明中共价有机框架(COF)材料具备优良的催化性能和修饰功能,能够去除水中短链全氟化合物。
南京工程学院 2021-01-12
斜生纤孔菌鲨烯合酶基因及其编码的蛋白质和应用
本发明公开了一种斜生纤孔菌鲨烯合酶基因及其编码的蛋白质与用途,本发明所提供的鲨烯合酶基因具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列或者添加、取代、插入或缺失一个或多个核苷酸的同源序列或其等位基因及其衍生的核苷酸序列。所示基因编码的蛋白质具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列或者添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸的同源序列。本发明提供的鲨烯合酶基因可以通过基因工程技术提高斜生纤孔菌中桦褐孔菌醇的含量,可用于利用转基因技术来提高斜生纤孔菌中桦褐孔菌醇含量的研究和产业化中。而这些次生代谢产物在临床上具有抗肿瘤、防治艾滋病等潜在的应用价值,对保护人民的健康生长有所帮助。因而本发明具有很大的应用前景。
江苏师范大学 2021-04-11
一种深孔加工用超细硬质合金刀具材料的制备方法
本发明公开了一种深孔加工用超细硬质合金刀具材料的制备方法,其特征是采用VC-Co饱和固溶体为粘结相,并通过超声分散和pH值调节使表面包覆吐温80分子膜;采用(WC,VC)二元复合粉末实现VC对WC晶界面迁移抑制;控制用于提高红硬性的(W,Ta)C粉末的重量*平均粒度=(WC,VC)粉末的重量*平均粒度,使二者颗粒数匹配。
四川大学 2017-12-28
一种超大长径比深孔类零件的金属增材制造方法
本发明公开一种超大长径比深孔类零件的金属增材制造方法, 首先通过金属增材制造沉积一层金属,然后铣削成平面,最后钻孔加 工孔径,形成“沉积金属,铣削平面,钻孔成形”的工艺过程。其特 点是在增材制造每层金属的过程中进行深孔的加工,变深孔加工为厚 度约 1~3mm 的浅孔加工,因而可以有效地解决直径小到 1mm 的超大 长径比深孔无法加工的问题,避免了传统深孔加工中切削散热难、刀 具易走偏等技术难题,制造成本较低,零件成形
华中科技大学 2021-04-14
一种利用亲水改性无机填料作为致孔剂制备多孔膜的方法
研发阶段/n本发明涉及一种利用亲水改性无机填料作致孔剂制备多孔膜的方法,该方法是在成膜过程中使用水或水溶液将亲水改性的无机填料以固体状态从聚合物膜中析出得到多孔膜的方法,该亲水改性的无机填料是使用能溶于水且能与无机填料形成配位键或氢键的聚合物或小分子化合物改性制备的,其特征在于,该方法包括如下工序:无机填料的亲水改性工序,该亲水改性工序可以在配制膜液前完成或在膜液配制过程中完成;使用水或水溶液作为凝胶浴在浸没沉淀相转化的成膜过程中将亲水改性的无机填料以固体状态从膜中析出的工序。这种方法制膜时不仅可以
湖北工业大学 2021-01-12
聚氯乙烯热可逆交联技术
以双环戊二烯二甲酸盐(由石油裂解副产物环戊二烯合成得到)或含叔胺侧基聚合物为交联剂,在PVC树脂配料时加入体系中,于加工成型过程中发生交联反应,获得交联PVC材料或制品。此类交联PVC的交联键是热可逆的,即温度低于150℃时处于交联状态,而在160~180℃加工温度下解交联,冷却后又重新交联,所以交联的PVC材料可进行反复热塑再加工。对于软PVC材料(100份树脂,40份DOP),当交联剂添加量为1份时,拉伸强度可提高20%,断裂伸长率提高70%。对于硬PVC材料,100份PVC树脂添加0.5份交联剂,抗拉强度提高20%,维卡耐热提高2~3℃,200℃热失重减少65%。因此,热可逆交联技术在改善PVC力学性能的同时可改善其热稳定性。 由于交联反应和解交联反应的平衡只受温度和剪切力控制,无需任何催化剂,因此只需在配料时额外添加热可逆交联剂这一种成分即可显著提高PVC材料的性能。本技术不需要对现有PVC加工设备和工艺进行重大调整,而且交联剂用量仅占树脂的0.5~2%,对制品成本影响不大,便于推广应用。 用疏松-3型树脂制得的热可逆交联PVC软制品性能达到以超高分子量树脂(聚合度2500)制得的PVC软制品性能;热可逆交联PVC硬制品强度提高15~25%(取决于交联剂用量)。热可逆交联技术既适合于软制品如PVC弹性体制品、软性片材制品、电缆料、电缆护套等,也适合于硬制品如板材、管件、窗框、百叶窗等。此外,普通PVC树脂经热可逆交联后可替代价格较高、又较难加工的高聚合度PVC树脂,从而降低有关制品的成本。 全国PVC消耗量达1000万吨,若1%PVC产品采用热可逆交联技术,即有10万吨规模。全国电缆行业消耗PVC约50万吨,采用热可逆技术可以提高PVC电缆绝缘层的耐热等级和力学性能,市场前景良好。 交联剂成本约50元/Kg。对于软制品,以交联剂用量为1%计,每吨制品交联剂成本约500元,用常规PVC树脂替代超高分子量PVC树脂(价格至少比常规树脂高1000元/吨)可节约总成本500元/吨制品,生产1000吨软制品可增加50万元效益。对于硬制品,以交联剂用量为0.5%计,每吨制品交联剂成本约250元,因强度提高可以减少厚度约20%,即同类硬制品可节省用料20%,以PVC树脂售价为5000元/吨估算,可节约1000元,近似估算采用热可逆交联剂后可增效750元,生产1000吨硬制品可增加经济效益75万元。合作开发热可逆交联PVC软制品或硬制品。
北京化工大学 2021-02-01
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