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2023 06.28

中科院金属所混合电荷存储机制器件理论的新进展

混合电荷存储机制的器件结合了二次电池和电化学电容器的电荷存储机制，理论上同时具备高容量、高功率和长循环寿命的优势，是一种理想的储能器件。然而，混合电荷存储机制器件的性能取决于正负极的性能集成，不同机制间的差异导致了电极间的失配问题。此外，受限于正负极的相互影响、制约关系使得各性能难以同时匹配优化，从而限制了器件的实际性能发挥。尽管近年来对电极材料的优化和探索，有效地缓解了混合电荷存储机制器件所面临的失配问题，但仍然缺乏电化学角度的器件设计思路和分析方法。近日，中国科学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新型电化学能源材料与器件课题组，在前期电容器器件调控方法和电极匹配策略研究的基础上（Angew. Chem. Int. Ed.,2013, 52, 3722-3725;J Mater. Chem. A,2021, 9, 3360-3368），提出了混合电荷存储器件电极的耦合与匹配理论，从电化学角度，系统性地分析了电极各性能匹配设计时所面临的耦合问题与解决策略，为混合电荷存储器件的设计与开发提供了新思路。在该工作中，提出了电位“自匹配”的概念，是影响电极动态电化学过程的关键
2023 06.28

中科院金属所在关键构件抗疲劳制造方向取得新进展—工艺优化使汽车钢板弹簧台架疲劳寿命超过百万周次

钢板弹簧（板簧）是商用车悬架系统的关键零部件之一，在车辆行驶过程中板簧主要起到传递载荷、消减震动、承受冲击等作用，在长期承受弯曲循环载荷作用下疲劳断裂是其主要失效形式。尽管近年国内板簧生产有了很大进步，但与世界发达国家相比还存在较大差距。此前，德国奔驰汽车公司卡车板簧的技术标准要求在最大应力1200 MPa和应力幅400 MPa条件下疲劳寿命达到30万周，而国内企业所研制的同类板簧在相同台架条件下疲劳寿命只有20万周，与国际先进水平尚有一定差距。因此，延长国产板簧疲劳寿命对提高国内板簧生产企业市场竞争力、降低板簧失效造成的安全事故具有十分重要的意义。中国科学院金属研究所张哲峰研究员带领材料疲劳与断裂研究团队经过十余年努力，发展了系列原创疲劳性能预测理论模型，进而研发出材料-构件疲劳性能预测软件，用于指导高性能金属材料和关键构件抗疲劳设计制造。近期，该团队成员王斌副研究员、张鹏研究员、白鑫副研究员与富奥汽车零部件股份有限公司研发中心及富奥辽宁汽车弹簧有限公司合作，针对LQD1800板簧疲劳延寿问题，基于疲劳性能预测理论及软件分析，提出了板簧疲劳延寿的“三高”原则：1）基体萌生寿命高，2）
2023 06.28

中科院合肥研究院科学岛团队在气溶胶单次散射反照率垂直廓线探测技术方面取得新进展

近日，中科院合肥物质院安光所张为俊研究员课题组在气溶胶单次散射反照率垂直廓线探测技术方面取得新进展，相关研究成果以《无人机载腔增强反照率光谱仪：一个同时原位测量气溶胶光散射和光吸收垂直廓线的强大工具》为题发表于美国光学学会（OSA）出版的Optics Express上。气溶胶单次散射反照率（SSA，散射系数与消光系数之比）是辐射强迫计算中关键的输入参数。测量SSA的垂直廓线，对于气溶胶辐射效应的准确评估和气溶胶-辐射-大气边界层相互作用等研究具有重要意义。然而，受探测手段限制，目前SSA垂直廓线直接观测数据十分有限且误差较大，亟需发展可用于准确探测SSA垂直廓线的装置。团队赵卫雄研究员等人2014年将宽带腔增强吸收光谱技术与积分球相结合，研制了国际上首台腔增强反照率光谱仪，实现了气溶胶消光、散射和吸收系数以及SSA的原位、同步测量（Atmospheric Measurement Techniques, 7(8), 2551-2566, 2014）。之后，进一步发展了宽波段腔增强反照率光谱测量系统（Optics Express, 26(25), 33484-33500, 2018）和吸湿
2023 06.28

中科院广州能源所在氢燃料电池汽车整车热管理技术领域取得进展

近日，中国科学院广州能源研究所在氢燃料电池汽车整车热管理技术领域取得重要进展，创造性地提出了“时变”(time-dependent)热管理方法，并开发出了一种具有热峰调节器的新型热管理系统。相关研究以A novel thermal management system with a heat-peak regulator for fuel cell vehicles为题发表于能源类学术期刊Journal of Cleaner Production（JCR一区）。热管理问题一直是氢燃料电池汽车面临的重大技术挑战，该技术难题主要来源于以下几个因素：（1）氢燃料电池电堆产生的废热量较大，这类废热在行车过程中既无法被有效利用，也无法像传统内燃机那样随尾气排放，只能通过热管理系统的冷却回路排出；（2）受限于氢燃料电池较低的运行温度（70-80°C），其冷却回路可利用的换热温差较小，导致散热器的散热能力严重不足；（3）除了氢燃料电池电堆，电机、电控、空压机、车舱等也有各自不同的热管理需求，增加了热管理的难度和系统复杂性；（4）热管理系统可利用空间有限，电堆散热器、PCU散热器、空调冷凝器都需要堆集在
2023 06.11

中科院苏州纳米所张珽团队NML最新研究进展：生物组织启发的超软、超薄、力学增强的电纺纤维复合凝胶柔性电子

近日，中科院苏州纳米所张珽团队在期刊Nano-Micro Letters上发表了最新研究成果“生物组织启发的超软、超薄、力学增强的电纺纤维复合凝胶用于柔性生物电子”（Biological tissue？inspired ultrasoft, ultrathin, and mechanically enhanced microfiber composite hydrogel for flexible bioelectronics）。中科院苏州纳米所为第一署名单位，高强博士后为论文第一作者，通讯作者为张珽研究员。该研究开发了一种新策略，通过将电纺纤维网络嵌入水凝胶中从而实现同时具有超薄结构和优异力学性能的复合水凝胶薄膜（ 5 μm）的构建。纤维复合水凝胶提供了广泛的可调模量（从 ~ 5 kPa 到几十 MPa），这与大多数生物组织和器官的模量相匹配。超薄的结构和超柔软特性使电纺纤维复合水凝胶能够无缝附着在各种粗糙表面上，是构建贴附型生物电子器件的理想材料。纤维复合水凝胶薄膜基于静电纺丝、旋涂和冻融联合技术构建（图1）。通过调控静电纺丝时间、旋涂时间和冻融次数，实现对纤维复合水凝胶薄膜理化
2023 06.11

中科院苏州纳米所张珽团队AM研究进展：具有Janus结构的高机械强度、高选择性柔性力学传感器

兼具优异机械性能与高选择性响应能力，是促进柔性力学传感器件走向实际应用的关键难点之一。现有柔性传感器件主要是以敏感材料均质薄膜来构建，其组成单元各向同性的微观结构，使其在受弯曲、压缩或拉伸等不同类型力时具有相似的响应模式，造成器件输出感知信号相近并容易产生相互干扰等问题，同时优异机械性能及自修复等特性对柔性器件在复杂环境下应用稳定性具有重要意义。　　　　图1.具有Janus结构PU-TA@MXene敏感薄膜梯度结构及制备流程示意图近期，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张珽研究员团队提出以人体皮肤梯度结构为仿生原型，利用单宁酸（TA）修饰后MXene（Ti3C2Tx）二维片层在水性聚氨酯（PU）中自由沉降相分离过程，制备了具有PU层内Ti3C2Tx相梯度分布仿生“非对称（Janus）”结构复合敏感薄膜材料（图1，PU-TA@MXene）。一方面，末端带有丰富羟基官能团TA分子于MXene与PU基底之间形成大量氢键/共价键侨联，利用这些键合作用在受力过程中断裂和重组性质，赋予了敏感薄膜优异的机械强度和自修复性能（断裂伸长率达2056.67%、拉伸强度达50.78 MPa、自修复后机
2023 06.11

中科院金属所柔性应变传感器的手势识别应用研究取得新进展

基于手势识别技术的可穿戴柔性电子设备在医疗健康、机器人技术、人机交互以及人工智能等领域有着广泛的应用前景。研制性能优异的柔性应变传感器是实现高性能可穿戴设备应用的重要基础。感器的灵敏度决定了可穿戴设备的感知精度，而在过载、瞬时冲击、多次循环弯曲/扭折等条件下的机械鲁棒性将影响可穿戴设备实际应用环境条件下的长期可靠服役。截至目前，采用简单方法制备兼具高灵敏度和机械鲁棒性的柔性应变传感材料仍极具挑战性。如何将基础研究所获得的高性能柔性应变传感器推广应用到人机交互系统等实际应用场景中，将会为此类器件的研发提供一个全新的思路。近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心薄膜与微尺度材料及力学性能研究团队，在前期柔性基体金属薄膜力学行为的基础研究工作基础上(Acta Mater. (2006)、Nat. Commun. (2014)、Adv. Mater. Tech.(2022))，基于柔性器件传感的力学原理，提出将裂纹类传感器的传感机制引入高机械鲁棒性蛇形曲流结构中，通过对传感层进行巧妙的高/低电阻区调控实现高灵敏度传感的学术思想，研制了一种灵敏度与裂纹类传感器相当（GF 1000）且
2023 06.11

中科院合肥研究院科学岛团队在多铁性BiFeO3固溶体中观察到室温电控磁效应

近期，中科院合肥物质院固体所尹利华副研究员采用将准同型相界的特性与室温多铁性相结合的策略，在多铁性BiFeO3基固溶体单晶和陶瓷块材的室温下电场对磁性的调控(即电控磁效应)及其调控微观机理研究方面取得系列重要进展。相关工作相继发表于Applied Physics Letters和Acta Materialia。兼具磁性和铁电性的多铁性材料可用于多态存储器件。特别是具有强磁电耦合效应的多铁性材料，在高速、低能耗的电写磁读式高密度信息存储等方面具有很大的应用前景。相比其它电场调控磁性的方法，如基于自旋转移力矩(spin-transfer torque)/自旋轨道矩(spin-orbit torque)效应的电流调控法等，绝缘多铁性材料中基于磁电效应调控方法的能耗更低，因而尤其值得关注。BiFeO3作为极少数的具有应用前景的室温多铁性材料之一，在自旋电子器件领域具有巨大应用潜力，但其仍然存在铁磁性及磁电效应均较弱以及调控所需电压仍然较高等缺点。尹利华副研究员近年来一直致力于利用准同型相界处晶体结构的特殊性及其晶体结构对外电场的极其敏感特性，与BiFeO3的室温多铁性相结合，进行室温多铁性准同
2023 06.11

中科院合肥研究院科学岛团队开发出一种宫颈癌前病变早期检测新技术

近期，中科院合肥物质院健康所杨武林研究员课题组在肿瘤早筛研究领域取得新进展，开发了一种用于宫颈癌前病变的早期筛查和监测的新技术。该成果发表于国际学术期刊Genes Diseases上。宫颈癌位居全球女性常见恶性癌症的第二位。高危型人乳头瘤病毒HPV感染是导致宫颈癌的主要因素。HPV持续感染诱导的上皮细胞内瘤病变是一种癌前病变，可进展至浸润癌。当前临床主要依靠宫颈细胞学，包括巴氏涂片、薄层细胞学TCT检测，P16/ki67双染等技术，实现宫颈癌以及癌前病变筛查。病理医生通过显微镜，对脱落细胞涂片中成千上万的细胞逐个肉眼观察，辨别可能病变的细胞，相关工作严重依赖个人经验且费时费力。而且生理炎症刺激下的细胞会发生形态变化，与病变细胞类似，难以避免误诊发生。在此基础上改进的方法是应用P16蛋白免疫标记病变细胞，简化了病变细胞鉴别流程，但P16在早期宫颈癌前病变细胞的检测方面准确率很差。寻找新型宫颈癌前病变阶段的标志物可弥补并完善以上筛查技术的不足。研究团队利用基因芯片数据结合免疫组织化学和免疫细胞化学等实验手段，从大量的差异表达基因中筛选出优势候选标志物，并在宫颈组织以及宫颈脱落细胞中对候选
2023 06.11

中科院合肥研究院科学岛药学团队发现新型IDH1突变不可逆抑制剂

近日，中科院合肥物质院健康所刘青松药学团队与安徽医科大学第一附属医院葛健教授研究团队合作，研发出一种选择性针对IDH1突变的不可逆抑制剂IHMT-IDH1-053。该研究成果在线发表于药物化学国际期刊European Journal of Medicinal Chemistry。异柠檬酸脱氢酶1（IDH1）是一种烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）依赖性酶，参与三羧酸循环，其生理功能是催化异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸（α-KG）。IDH1R132突变被发现与多种癌症密切相关，如神经胶质瘤、胶质母细胞瘤、急性髓系白血病、软骨肉瘤和胆管癌等。这种功能获得性突变催化α-KG生成D-2-羟基戊二酸（2-HG），导致该代谢产物的水平显著升高。高水平的2-HG会影响正常的组蛋白和CpG岛甲基化，从而阻碍细胞正常分化，进而导致肿瘤的发生和发展。因此，IDH1突变（mIDH1）成为抗肿瘤药物研发的热门靶点，目前已报道的IDH1 R132抑制剂多采用非共价结合模式，针对mIDH1的共价抑制剂鲜有报道且缺乏关于结合模式的详细信息。在该研究中，科研人员采用基于结构的不可逆药物设计策略，通过构效关系研究

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