科研进展

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2022 03.09

苏州纳米所吴晓东团队许晶晶等Adv. Funct. Mater. :宽温度高电压锂金属电池安全电解液

高电压锂金属电池被视为下一代极具前景的高能量密度储能器件之一，并且不断朝着电动汽车、太空探索、海底作业和大规模电网储能等应用领域发展。这意味着储能电池需要兼顾高能量密度，高安全性和宽的应用温度范围。但是目前广泛使用的商业碳酸酯类电解液很难满足上述需求：一方面，商业电解液中碳酸酯类溶剂较高的熔点和低的电化学窗口会大大限制电池在低温和高电压条件下的性能；另一方面，锂金属表面不稳定的固体电解质中间相(SEI)会导致锂枝晶的生长，极易刺穿隔膜，导致电池发生内短路从而引起热失控，同时碳酸酯类有机溶剂极易参与燃烧反应，从而造成严重的安全隐患。为了解决上述问题，中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所吴晓东团队许晶晶项目研究员和王志诚博士生在不可燃电解液和安全锂金属电池方面取得一系列研究进展。他们从调控锂离子溶剂化结构的角度出发，采用高浓度锂盐搭配离子液体溶剂和低粘度有机溶剂构建了双阴离子型阻燃电解液，并成功应用于高电压锂金属电池体系(Energy Storage Materials, 2020, 30, 228-237)。为了改善电解液的润湿性和锂金属电池倍率性能，研究团队进一步采用非极性氢氟醚稀释剂的
2022 03.09

苏州纳米所张学同团队ACS Nano：微凝胶悬浮3D打印气凝胶的通用策略

气凝胶是一种具有三维连通网络的纳米多孔固体，具有超大比表面积、超低密度、高孔隙率等特点，在汽车和航空航天组件的隔热/隔音、环境处理、储能器件和医疗设备等方面有着重要应用。气凝胶的应用场景，无论是作为设备的功能组件还是作为单个使用对象，通常都具有不规则的外观。因此在气凝胶各种应用中，不仅需要展示其非凡的功能，还需要具有任意形状的外观结构。鉴于此，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张学同研究员领导的气凝胶团队开发了一种通用的微凝胶辅助悬浮打印（MSP）策略，用于按需构筑各种具有任意立体结构的介孔气凝胶。作为概念证明，采用去质子化的凯夫拉纳米纤维（KNF）分散液为墨水，选用经合理设计的微凝胶作为辅助基质，通过基于挤出的3D打印技术，将KNF墨水按预先设定的结构逐层沉积到微凝胶基质中。如图1所示，后经基质去除、溶剂交换和超临界CO2干燥，获得了由随机缠结纳米纤维组成的3D打印Kevlar气凝胶（3D-KA）。在MSP策略中，可打印墨水的储能模量（G′）、屈服应力（τy）和表观粘度（ηa）必须相互匹配，以确保墨水顺利从喷嘴挤出；相应微凝胶基质的G′、τy和ηa也要相互匹配，以确保针头的稳定移
2022 03.07

中国科学院合肥物质科学研究院科研团队成功制备出兼具室温拉伸塑性和高强度的纯钨块材

近期，中科院合肥研究院固体所内耗与固体缺陷研究部与西安交通大学合作在高性能钨材料研究方面取得新进展，通过多尺度微结构调控策略，在纯钨块材中实现室温韧性和高强度。相关成果发表在金属材料顶级期刊Acta Materialia上。聚变堆材料问题，特别是面向等离子体材料（PFM）问题，是制约聚变能发展的瓶颈之一。钨（W）具有高熔点、高热导率等优点，成为PFMs最佳的候选材料。然而，纯钨存在低温脆性、高温再结晶脆性和辐照脆性等缺点，因此亟待发展兼具低温韧性和高强度的钨材料。国内外研究人员通过弥散强化、轧制、拉拔等物理和化学手段提高钨材料的低温韧性和强度，制备出了具有室温塑性的钨薄片、钨丝和第二相弥散强化钨合金。但是，在大块纯钨中同时实现室温拉伸塑性和高强度仍是一个巨大挑战，这主要是由于经过常规的高温烧结和后续热形变，钨晶粒易粗化，难以细化到微米或亚微米级。鉴于此，研究团队在前期高性能W-ZrC块体合金的基础上，受其微结构特征的启发，提出了多尺度微结构调控策略，成功制备出兼具室温拉伸塑性和高强度的纯钨块材（图1）。首先，通过对活化的W粉进行快速两步低温烧结，得到的烧结钨板坯平均晶粒尺寸为8.9 μ
2022 03.07

中国科学院合肥物质科学研究院科研团队在寻找恶性胶质瘤放疗增敏靶点方面取得新进展

近日，中科院合肥研究院健康所方志友研究员和陈学冉副研究员（中科院青年创新促进会成员）课题组在寻找恶性胶质瘤放射增敏的新靶点方面取得新进展，成果发表在放疗红皮杂志International Journal of Radiation Oncology Biology Physics上。由于恶性胶质瘤手术存在难以彻底切除病灶、对化疗药物不敏感、放射抗性显著及缺乏增敏药物等问题，恶性胶质瘤患者的预后仍然较差，绝大多数肿瘤在放疗野内仍会复发和进展。因此，寻找恶性胶质瘤放射增敏的新靶点，进一步提高恶性胶质瘤的放疗效果，具有十分重要的临床意义。该研究团队通过对近十年相关文献检索以及整理，总共收集402个基因，涉及人类肿瘤辐射敏感调控分子机制。研究发现，由ZDHHC（zinc finger DHHC domain）结构域蛋白家族所介导的棕榈酰化修饰与恶性胶质瘤细胞的发生、局部的浸润及预后有着相当密切的关系。进一步研究发现，肿瘤辐射敏感调控因子中有126个基因所编码的蛋白能够或具有潜在的棕榈酰化修饰。其中，辐射敏感调控中处于关键位置的SETD2蛋白我们首次通过质谱及生化分析，证实能够被S-棕榈酰化修饰。
2022 03.07

苏州纳米所张珽团队Nature Communications：用于可穿戴电子器件的热传导增强型柔性水伏发电机

利用蒸发驱动水流经过功能化纳米通道，在固-液界面相互作用下将环境热能转化为电能的水伏效应是近年来新兴的绿色环境能源捕获技术。由于蒸发的自发性和地理环境约束小等特性，水伏发电机可以实现长时间、持续的产能，因此在用于自驱动传感、可穿戴电子器件能源供给等方面具有广阔的应用前景。目前，对于水伏发电器件的研究大都聚焦于通过纳米结构设计或表面功能化处理来提升产电性能，然而，环境中缓慢的水分子蒸发速度（驱动力小）是限制水伏器件产电效率的瓶颈。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的张珽研究员团队在前期湿气驱动的自供能柔性可穿戴传感系统(Nano letters. 2019,19,5544-5552.)、用于柔性传感器件能源供给的水伏发电机(NanoEnergy. 2020,72,104663.)以及可利用汗液发电的水伏发电机(Nano Energy., 2021, 85, 105970.)等工作基础上，将柔性离子热电(i-TE)明胶材料与多孔Al2O3水伏发电机结合，利用它们的协同作用构建了一种热传导增强型柔性水伏发电系统。在该系统中，i-TE材料可有效改善水伏发电机与环境之间的热传导。同时，水蒸发
2022 01.10

中科院广州能源所国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项“生物燃料及生物炼制中心—甘蔗渣制备生物燃料联产化学品关键技术研究”启动会暨实施方案论证会在广州能源所召开

1月6日，由中国科学院广州能源研究所主持的国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项 “生物燃料及生物炼制中心—甘蔗渣制备生物燃料联产化学品关键技术研究”项目启动会暨实施方案论证会在广州能源所以线上线下结合的形式召开。中科院国际合作局主管黄赛，广州能源所副所长黄宏宇、科技处处长白羽，项目专家及中澳双方项目负责人和项目参与单位代表近20人参加了会议。白羽主持启动会。会上，黄宏宇代表广州能源所致辞，对项目的正式启动表示热烈祝贺，对中国科学院国际合作局的持续大力支持表示感谢，对专家和中澳双方项目参与单位代表表示欢迎和感谢，并希望这一项目顺利攻关、落地，在生物质燃料及高值化学品炼制的前沿领域取得关键性技术突破，为我国清洁能源利用做出积极贡献。黄赛指出该项目契合国家推动发展生物质资源利用技术重大战略需求，符合生物燃料绿色发展方向，对强化中澳科技交流，推动国际合作，具有重要意义。中方项目负责人广州能源所生物质能生化转化研究室副主任庄新姝研究员就项目的关键技术问题、研究内容、具体实施方案进行了详细汇报；澳大利亚合作方昆士兰科技大学工程学部副主任Ian O’Hara教授介绍了澳方的具体情况，张占营
2021 12.30

中科院合肥物质科学研究院研制水面智能保洁无人子母船系统

近年来，中科院合肥研究院固体所余道洋博士主持研制出多种功能的智能保洁水面机器人，并在此基础上，联合研究院技术创新院孵化的创业公司（安徽中科合鼎科技发展有限公司），成功研制了无人控制的智能保洁子母船装置及系统，实现了水面保洁子母船系统的无人化、自动化和智能化，显著提高了工作效率、减少了人工和成本。据统计，国内每年水面漂浮物及垃圾总量超过2亿吨，城市公园和河道总量达数百万，然而多数水面保洁还停留在手划船、手工打捞的粗放作业阶段。少数经济发达地区采用了部分半自动保洁船舶提高水面保洁作业效率，但对于较宽的河面仍然存在作业面积覆盖较小等问题。固体所研究团队研制的无人控制的智能保洁子母船装置由1艘母船和2艘子船组成，子母船协同作业时可扩展作业面积超过30米。为解决3艘独立的船体自主协同作业（特别是在无人控制模式下）的关键技术问题，研究团队提出针对多目标协同的自适应PID控制方法及几何逼近算法，分别研究了子船自主控制、子母船协同的规划路线逼近、溜边逼近、自主巡航和障碍规避模式和方法，实现了水面保洁子母船系统的无人化、自动化和智能化。该项目研制的子母船在实际作业时，可开启河道逼近、河道中央行驶、河道靠
2021 12.30

中科院金属所碳纳米管手性改造与分子结晶体管研究取得重要进展

半导体性碳纳米管具有大长径比、无悬键表面、高载流子迁移率、室温弹道输运等独特结构特征和优异电学性质，因而被认为是十纳米以下高性能、低功耗晶体管沟道材料的有力候选。碳纳米管的导电属性取决于其螺旋（手性）结构，通常制备出的碳纳米管为金属性和半导体性碳纳米管的混合物。虽然近年来碳纳米管的结构控制生长与手性分离研究取得了较大进展，但单根碳纳米管的手性及导电属性调控仍是本领域研究的关键和难点。近期，中科院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部刘畅研究员等人与日本国立材料科学研究所、澳大利亚昆士兰科技大学、俄罗斯国立科技大学等单位的学者合作开展了碳纳米管手性改造与分子结晶体管研究。他们利用原位透射电子显微镜对单根碳纳米管进行原位加工、表征与测量，通过精确控制透射电镜样品杆上的压电纳米探针对碳纳米管施加焦耳热和拉伸应力，诱导局部塑性变形与手性演变。利用球差校正电镜图像和纳米束电子衍射图谱对变形前后碳纳米管的手性进行分析，在近三十次连续手性转变过程中发现碳纳米管的手性角具有向高角度转变的明显趋势。结合原位测量以碳纳米管为导电沟道的悬空晶体管的电学输运性质，实现了金属性碳纳米管向半导体性碳纳
2021 12.01

中科院苏州医工所戴亚康团队联合苏州大学附属儿童医院提出融合专家评分的先天性巨结肠早期精准辅助诊断方法

先天性巨结肠（Hirschsprung disease, HSCR），主要由肠壁肌间和黏膜下神经丛内神经节细胞缺如和异常所致。HSCR发病率高，居先天性消化道畸形第2位，诊断年龄后移会增加HSCR相关性小肠结肠炎等并发症的发生率，给患儿及家庭带来巨大的身心痛苦和经济负担。考虑到新生儿的特殊性，多数学者认为应慎重选择肠黏膜活检+AChE染色这种有创的术前诊断方法，而常用的钡剂灌肠和直肠肛门测压等辅助检查准确性较低。因此，临床亟需HSCR早期精准无创辅助诊断方法，从而为制定最优的
2021 12.01

科学岛研究人员发现脂肪肝发展成肝癌的代谢调控机制

近期，中科院合肥研究院健康所杨武林研究员课题组在肿瘤发生机制领域取得新进展，发现促进非酒精性脂肪性肝炎发生恶性转变的代谢调控机制。目前该成果在线发表于国际学术期刊International Journal of biological sciences上。脂肪肝是一种肝细胞内脂肪堆积过多常见肝脏病理改变，严重威胁国人的健康，成为仅次于病毒性肝炎的第二大肝病。脂肪肝病一般分为酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝两大类。由于膳食和生活方式的改变，非酒精性脂肪肝病正逐渐成为脂肪性

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