Ru 界面活化 Ni(OH)2 催化剂实现安培级 FDCA 电合成
研究提出通过 Ru 诱导 Ni(OH)2 界面活化来优化 HMF 中间体与 *OH 的共吸附,实验与理论分析显示 Ru 引入调节了与 HMF 和 *OH 的相互作用、促进电子转移,并降低了决速步(HMFCA* → HMFCA* + *OH)的能垒。
研究提出通过 Ru 诱导 Ni(OH)2 界面活化来优化 HMF 中间体与 *OH 的共吸附,实验与理论分析显示 Ru 引入调节了与 HMF 和 *OH 的相互作用、促进电子转移,并降低了决速步(HMFCA* → HMFCA* + *OH)的能垒。
研究通过24个皿铸CNC膜发现,盐浓度与超声剂量共同调控蒸发诱导自组装中的胆甾相螺距、 tactoid 成核与聚并,以及动力学冻结的起始。提高NaCl浓度通常使光子响应蓝移,超声则通过打碎CNC束使其红移,且离子含量越高该效应越弱。
推荐理由:通过盐浓度与超声剂量调控CNC蒸发自组装动力学,读者可了解焦锥畴形貌与角度变色响应的可调窗口。
研究利用桉木中原生多酚,通过顶部保护、底部脱木质素并借助抗坏血酸(AA)辅助界面演化,原位构建自生长的Fe–多酚(FeP)光热界面,制成Janus蒸发器。
推荐理由:原文给出FeP/AA-DEW蒸发器在1-sun与20 wt.% NaCl下的蒸发速率和14 d稳定性,可据此判断生物基太阳能蒸发器的耐盐区间。
研究报道了一种全生理相关元素构建的柔性光电晶体管(EBOT)平台,Zn-Mg 基氧化物作半导体与介电层、Mg 作电极、可生物降解的 P34HB 作柔性基底与封装层。
推荐理由:该工作用生理相关元素构建可穿戴紫外监测器件,并利用缺陷介导的载流子俘获实现剂量累积,为柔性生物电子提供了一条材料选择思路。
采用仿五花肉分层结构的层层组装策略,制备了由CNFs、GCNs与明胶交替多层构成的全生物质复合薄膜,AM-7薄膜拉伸强度达121.20 MPa,较CF与CG薄膜分别提升266%和199%。其面内热导率达6.34 W·m⁻¹·K⁻¹,EMI屏蔽效能达56.35 dB。该设计为农业废弃物高值化利用和高性能多功能生物质复合材料提供了可持续路径。
以松香骨架与水杨醛缩合构建电子给体-受体型生物基聚集诱导发光体,发现位置异构可调节空间构象与电子耦合,从而动态调控激发态分子内质子转移(ESIPT)与扭曲分子内电荷转移(TICT)的竞争。间位取代异构体 DAMB‐SA‐m‐TPA 因具有适中的扭转自由度,随极性溶剂变化呈现最显著的 TICT 诱导红移。该类化合物可用于多刺激响应信息防伪。
研究团队通过高碘酸盐氧化与 Schiff 碱偶联在纤维素骨架上接枝带正电的 ─NH2 基团,使氧化木材的 ζ 电位由 −16.5 mV 转为 +33.5 mV,再经原位纳米聚合在细胞壁内重建 3D 凝胶网络。
推荐理由:原文给出了木材细胞壁离子化改性与原位纳米聚合的具体路线及电荷、强度、电导率数据,可供做生物基纳流体膜的研究者参考。
研究者通过环己烯氧化物与CO2的顺序开环共聚(ROCOP)和RAFT聚合合成了一系列苯并噁嗪官能化的CO2基嵌段共聚物PCHC-b-PSHPMIBZ,并借热开环聚合实现固化。
推荐理由:原文给出苯并噁嗪官能化后Tg从115升至199 °C、成炭率升至38.3 wt%的对应关系,可供判断CO2基聚碳酸酯转向耐热热固性的设计空间。
研究者在类聚乙烯聚酯主链中引入位阻不对称吡咯烷酮单元,通过结晶调控把可断裂酯键从晶区移至非晶区,同时保留半结晶增强效果。所得聚合物拉伸强度超过 18.7 MPa、搭接剪切粘附达 15.3 MPa,可在常压甲醇解下完全解聚为易分离的可溶低聚物,即使在混合塑料流中也能实现闭环回收。极性单元在非晶区富集还加快了生物降解,矿化速率达到常规类似物的 2.3 倍。
推荐理由:通过把酯键从晶区移到非晶区,这类类聚乙烯聚酯同时兼顾力学强度、温和甲醇解回收与更快生物降解。
研究以氰尿酸(CA)作为 P34HB 的有机小分子成核剂,在 10 °C/min 降温下使结晶温度从 88.0 升至 109.1 °C,半结晶时间从 1.77 降至 0.45 min。
推荐理由:原文给出 CA 与 P34HB 晶格错配仅 1.33% 的量化依据,可据此理解快速冷却下成核效率为何能保持。
生物质 DNA 正从天然生物资源走向大规模工程材料,可转化为三维交联水凝胶基质,并进一步加工为可回收生物塑料以支撑碳中和。该综述以"生物质 DNA 树"为框架,还涵盖有机凝胶、纤维及超级电容器、电池和界面层等储能应用,并延伸至催化、软体机器人、OLED、医用贴片、神经形态器件和光电导体。
研究团队以蜘蛛丝结构为灵感,制备了由单宁酸(TA)和聚己内酯(PCL)组成的无溶剂超分子胶粘剂,通过调控结晶度调节粘接性能。该胶粘剂在25°C下粘接强度最高达8.5 MPa,在−196°C低温下为6.6 MPa,并在酸性、碱性、盐溶液及有机溶剂中保持稳定。作者称其性能优于现有商用热熔胶,并认为该生物启发设计可为超分子材料的规模化生产提供路径。
推荐理由:原文给出单宁酸与PCL超分子胶粘剂在25°C与−196°C的粘接强度,读者可据此判断其在极端环境下的适用区间。
研究者用向日葵花粉经脱脂和温和脱酯化制成可加工微凝胶并成纸,再功能化出介电层与导电层,构建超薄多层液滴能量收集器(PDEH),其中非可再生固体材料仅占24 wt%。
推荐理由:花粉经脱脂与温和脱酯化制成可加工微凝胶纸,作者给出液滴发电的电压、效率与成本数据,可供判断生物基能量收集器件的可行性。
以再生纤维素纳米纤维膜(R-CNF)为基底、引入氨基硅烷中间层,借硅醇基团接枝氟化并靠N–H···F–C氢键增强层间结合,制得氟化再生纤维素纳米纤维膜(F-R-CNF),13天降解率约0.96%。
研究合成了一种双交联生物基聚氨酯离子弹性体,工作温度下Diels–Alder共价键维持热固性结构完整性,离子液体介导的离子-偶极相互作用作为动态物理交联,加热时可发生拓扑重排,应力恢复率达90.62%并可重复再加工。
推荐理由:原文给出双交联生物基聚氨酯离子弹性体的自修复效率与传感灵敏度,读者可据此判断其在宽压区触觉传感中的适用性。
通过蒸发诱导 PVA、植酸(PA)与木质素磺酸盐(LS)共组装,制得低含水量超分子凝胶 PLPG,蒸发过程重构出三元氢键网络。优化 LS 含量的 PLPG-L0.5 拉伸强度达 267 kPa、离子电导率 0.2676 S m⁻¹,在 −20 °C 放置 7 天后仍保持柔性与导电性;作为应变传感器经 3000 s 循环加载仍有电响应,可监测人体运动。
采用反应性喷雾干燥,以非挥发性水溶性无毒聚碳二亚胺为交联剂,将颗粒成型与原位交联耦合,制得聚碳二亚胺交联羧甲基纤维素微凝胶(PCM)。FTIR与XPS证实聚碳二亚胺与CMC之间形成稳定的N-酰脲键,弱酸性条件促进交联;PCM溶胀比超过2000,具pH响应溶胀行为,并在盐性条件下保持优异力学稳定性。PCM处理粗砂后持水能力显著提升,苋菜幼苗生物量增加、干旱存活率提高。
以蓖麻油基聚氨酯为包膜、Poloxamer 407(F127)为热开关的热响应生物基控释肥料 TRBF10(包膜率 3 wt.%、F127 含量 10 wt.%)在约 20°C 呈现尖锐可逆相变。数字折光法测定其 30 天累积氮释放量在 10°C 时被抑制至 9.22%,30°C 时提高 8.7 倍至 80.32%,分别对应作物休眠与活跃生长期。
研究以微生物生产的聚(ε-赖氨酸)(PLys)为原料,用带不同侧基的异硫氰酸酯改性α-碳上的氨基,得到硫脲功能化PLys衍生物,再经酸介导环化反应选择性断裂硫脲基团,解聚为环状赖氨酸衍生物。
推荐理由:作者用异硫氰酸酯改性微生物来源的聚(ε-赖氨酸),把酸触发解聚与力学性能放在同一体系里讨论,可看分子设计如何兼顾两者。
50/50 P34HB/PLA 共混物经生物基多功能环氧化合物 TE3 反应性增容后,在 65 °C 下双向拉伸至 3 × 3 并于 90 °C 退火,拉伸使 P34HB 取向因子升至 0.792、SAXS 长周期由 5.92 nm 增至 7.14 nm,退火后取向因子仍保持 0.789。
采用分子模拟指导的水合低共熔溶剂(H-DES)策略解构大麻秆,草酸基 H-DES 去除 81.9% 半纤维素和 53.8% 木质素并保留纤维素 I 结晶度。经球磨制得平均直径 37.5 nm、zeta 电位 −29.8 mV 的分散稳定木质纤维素纳米纤丝(LCNFs)。
研究通过将磷光发色团与聚合物基体一步共组装进手性纤维素纳米晶膜,得到室温磷光寿命最高4.242 s的生物基薄膜。借助手性光子晶体滤光片的光路设计,该长寿命膜在不牺牲磷光性能的前提下获得−0.7093的g lum值。掺杂客体荧光团后经FRET实现多色圆偏振室温磷光与可控白光发射,作者认为这类可切换多模光学特性适用于动态光学防伪。
推荐理由:纤维素纳米晶手性膜同时做到4.242 s磷光寿命与g lum −0.7093,读者可了解生物基体系如何绕开寿命与不对称因子的取舍。
研究报道了一类不含丙烯酸酯的光固化树脂,基于二硫键与酯键的双动态体系,用生物基硫辛酸(LA)功能化脂肪族聚酯并与低分子量连接剂组合,得到性能可调的一系列树脂。UV 固化时 LA 开环形成含聚酯主链和二硫键动态交联的网络,经两次热再加工仍保持良好力学性能,两次再加工后的材料在温和条件下实现闭环化学回收,原始光反应树脂组分回收率超过 85%。加速条件下的短期降解实验表明该网络可通过水解降解。
推荐理由:原文展示了双动态酯键与二硫键网络在两次热再加工后仍保持力学性能,并在温和条件下回收原始光反应树脂组分。
研究团队以单一生物基双官能单元(含酰胺氢键位点与香兰素衍生共轭紫外吸收基团)经Knoevenagel缩聚合成一系列三嵌段聚酯酰胺弹性体,用可逆氢键网络补偿共轭单元带来的刚性化。FTIR定量显示PHNB60%样品的有效氢键含量为39.47%,AFM观察到明确的纳米微相分离结构。该弹性体同时具备高拉伸性、接近99%的弹性回复、200–430 nm广谱紫外屏蔽、抗紫外老化及可见光透明性。
推荐理由:原文给出氢键有效含量与弹性回复的对应关系,读者可据此理解透明紫外屏蔽弹性体如何兼顾光学与力学。
研究团队构建了一种源自高等植物的太阳能蒸发器,由炭黑涂覆的多孔超薄木片、纳米纤维素气凝胶和垂直排列的麦秆组成,在1 sun下蒸发速率达3.2 kg m⁻² h⁻¹。户外0.5至0.9 sun条件下,组装器件从海水中每日产淡水最高10.9 kg m⁻²,并演示了材料可放大与连续集水能力。
推荐理由:该蒸发器以木材、纳米纤维素气凝胶和麦秆构建低迂曲度水通道,并给出1 sun与户外条件下的产水数据。
研究以 2,5-噻吩二甲酸(TDCA)、1,4-丁二醇(BDO)和二甘醇(DEG)合成生物基共聚酯 PBThD,利用 DEG 醚键的自由旋转提升分子链柔性,并结合噻吩基聚酯的阻隔性面向塑料包装需求。
推荐理由:PBThD 共聚酯在 10–50 mol% DEG 范围内保持热稳定性,其 CO2 阻隔性为 PET 的 33.4 倍,可供包装材料选型参考。
研究者用木屑重构水凝胶电解质,将纤维素与木质素分离,纤维素形成水合网络,提取的木质素作为外层保水层,模仿植物的纤维—树皮层级结构。
推荐理由:从木屑重构的水凝胶电解质给出三重 Zn2+ 限域机制,并附 600 h 循环与 124.9 mW cm−2 数据,可据此判断柔性锌空电池的寿命瓶颈。
在富水 AlCl3 溶液中,DMSO、DMA、DMF 通过氢键与 Al 配位水发生偶极–偶极作用,扭曲 [Al(H2O)6]3+ 溶剂化壳层,从而在不直接配位的情况下提高 Lewis 酸性 Al 中心的可及性,去屏蔽能力依次为 DMF < DMA < DMSO。
研究报道了一种由衣康酸与尸胺合成的吡咯烷酮基星形聚酰胺,其凝聚层在 Ca²⁺ 诱导的反常盐溶效应下形成带正电表面,光散射体的分散稳定性比常规 PNIPAM 高 20 倍以上,并在 5 mol/L 盐浓度下保持稳定。
推荐理由:星形生物聚酰胺凝聚层在 5 mol/L 盐浓度下仍保持分散稳定,为电热响应智能窗提供了一种不同于 PNIPAM 的体系。
研究团队提出一种仿海黄瓜真皮的胶原-海藻酸盐双网络弹性体水凝胶(CoDE),将共价交联的胶原冷冻凝胶骨架与离子交联的海藻酸盐牺牲网络结合,兼具生物相容性与可生物降解性。
推荐理由:原文给出胶原-海藻酸盐双网络水凝胶的压缩致密化与离子锁定机制,可了解其可编程力学区间。
研究团队提出一种以氨基甲酸酯为反应中间体的 CO2 介导合成策略,可在温和条件下 1 分钟内由 CO2 和氨基酸制得 NCA 单体,并实现超快可控 NCA 聚合,得到分子量可预测的氨基酸聚合物。
推荐理由:原文给出 CO2 介导合成氨基酸聚合物的闭环路线与 1 分钟成单体、91.2% 回收率等关键数据,可判断其可控性与回收可行性。
研究以三种 minispidroin 重组蛛丝蛋白为对象,发现其中间凝聚相具有亚稳态,会随时间演化并伴随蛋白二级结构变化,形成动力学受阻状态。纺丝前体系演化方式不同,部分变体的最终力学性能明显不同,屈服强度和杨氏模量受蛋白亚稳态影响。作者认为纺丝液亚稳态是仿生蛛丝纤维纺丝中需要考虑的关键参数,控制亚稳态可用于调控和改善工程化蛛丝基材料的性能。
推荐理由:原文给出重组蛛丝蛋白凝聚相亚稳态与纤维屈服强度、杨氏模量的对应关系,可供仿生纺丝工艺参考。
研究提出一种由聚丙烯酸和羧甲基纤维素经柠檬酸交联的无氟水加工粘结剂,网络同时包含氢键、共价键和离子键,在粘结剂链、活性颗粒与集流体之间提供强粘附,并具备良好的氧化稳定性和热稳定性。
推荐理由:无氟水系粘结剂在LiFePO4正极上给出与PVDF相当的初始容量和更好的循环稳定性,并支持直接回收。
研究以玉米薄壁组织为原料,将浓度调控与凝固过程中的高速剪切结合,通过自下而上路线制备出粒径 10−50 nm、边缘不规则的再生纤维素颗粒。所得纳米纤维素膜的杨氏模量为 3.10 GPa,断裂功为 39.83 MJ m−3。
推荐理由:原文给出玉米薄壁组织经凝固期高速剪切制备纳米纤维素的条件与结晶度、力学数据,可作农业废弃物制纳米纤维素的路线参考。
研究者报道了 α-MoC/Fe–N4 催化剂,将 α-MoC 纳米颗粒与氮掺杂碳载体上的 Fe–N4 单原子位点界面结合,通过从 Fe 位点抽取电子密度削弱氧中间体吸附,并促进水解离提供局部质子,推动 *OH 向 H2O 转化。
推荐理由:原文给出 α-MoC 与 Fe–N4 界面协同调控电子与质子的设计思路,可迁移到其他 M–N–C 单原子催化体系。
研究报道了一种稻秆一体化升级策略,将微晶纤维素转化为纳米纤维素(NC)并掺入罗丹明B(RhB)静电纺成非织造纤维网络,该网络凭借富羟基结构对CO2的选择性优于CH4,并能在酸性蒸气下调制RhB荧光。同时低密度木质素自组装成粒径314 ± 66 nm的木质素纳米颗粒,具广谱紫外屏蔽和抗氧化活性(IC50 = 0.25 mg mL−1),添加仅5 wt%即可将防晒霜SPF从32.5提升至104。
推荐理由:稻秆纤维素与木质素被同时转化为静电纺纳米纤维传感器和木质素纳米颗粒,读者可看到一条生物质多产品利用路线。
研究团队报道了一种水加工、可降解的电子皮肤贴片,以明胶为皮肤匹配基底,仅需一滴水即可无胶贴合,无需耦合凝胶或表面预处理。其淀粉主导导电墨水含高达 99.05 vol% 淀粉,在 0.95–4.37 vol% 的低 Ti3C2Tx MXene 用量下实现 11.3 S/m 的电导率。
推荐理由:该可降解电子皮肤以淀粉主导导电墨水在低 MXene 用量下实现 11.3 S/m,并给出心电、肌电与手势识别数据。
链霉菌 Streptomyces sp. NA07271 中 ligiamycin 的生物合成被解析:分散型 PKS–NRPS 途径经 LigO1 羟化、LigQ 介导的 Dieckmann 环化与 LigN 催化的 Diels–Alder 环化构建含四胺酸的 trans-十氢萘骨架。
研究报道了一种内源 pH 时钟编程、热可执行的三态界面,将生物质纤维与碱固化硅酸盐基体之间被动形成的界面过渡区变为分阶段功能界面。
推荐理由:生物质纤维/硅酸盐复合材料的界面被设计成随水化 pH 与温度依次切换的三态结构,读者可据此了解界面时序调控的思路。
生物质气凝胶的导热系数约 13–170 mW m⁻¹ K⁻¹、密度 8–260 kg m⁻³,但结构不稳定、吸湿失效、阻燃性依赖配方、界面退化与高能耗工艺制约其转化为建筑产品。