复合材料

蛛丝是在自然界中能找到的最强韧的纤维材料之一。它强度是等体积的钢丝的5倍，若是将其变得和铅笔一样粗，不仅仅是火车，就连战斗机也能轻易被拦下。这非比寻常的力学性能吸引了大批研究者的注意力，人们希望能够破解赋予蛛丝超强力学性能的结构之谜，并将其化为己用。 除了蛛丝超高的强度外，蛛丝独特的力学耗散性能也同样引人注目。肌腱等生物材料在受到冲击的时候，只有10%的能量被耗散，剩余的90%则都以弹性势能的形式储存起来；相比之下，蛛丝可以耗散掉70%的冲击能量，这一特性让蜘蛛网在捕获昆虫时不会因冲击和挣扎而断…

消费者常常根据食品包装上标识的有效期限来判断是否适合食用，全球每年因此造成大量的食物浪费。据统计，每年被消费者和食品经销商不必要丢弃的食品高达数十亿人民币，造成了极大的浪费。食品新鲜度一方面直接影响食品的品质，另一方面影响消费者感官感受和食用安全。在食品包装上可视化地监测储存食物的品质变化，对于食品的合理出库、销售，减少资源浪费，保障消费者食用安全具有重要意义。 近日，江南大学胥传来教授和新加坡南洋理工大学Xiaodong Chen教授团队合作，模拟人的嗅觉系统，基于指示剂变色原理和深度卷积神经…

波音787梦幻客机、空客A350 XWB、风力涡轮机叶片、高尔夫球杆、滑雪板和曲棍球棒等，这些生活中我们熟悉和使用到的产品，其纤维增强聚合物（FRP）复合材料重量占比超过50%。尤其是碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料，作为高性能类别的结构材料，具有质轻、耐疲劳、耐腐蚀、出色的强度和模量等特点，被广泛应用于飞机、船舶、汽车工业和体育用品等领域。据统计，全球聚合物复合材料年产量超过500万吨，目前正经历约8%的年增长率；与该行业的快速增长相反，复合材料的回收利用现状令人担忧，每年废弃物高达100…

近年来，随着电商时代的兴起和人们对新鲜安全产品的需求增长，冷链物流如今正在飞速发展。   众所周知，在冷链物流中不仅储藏冷库，运输冷藏车的成本较高，而且在从冷库到消费者的运输过程中，目前仍存在因蓄冷设施不到位导致的冷链“断链”问题，从而也引发了一些相关的卫生安全问题。 那么在化石能源的逐渐枯竭的今天，如何在保证冷链运输及储存普及性的同时，兼顾成本与能源的高效利用呢？显而易见的，相变蓄冷材料可为冷链这只猛虎添上双翼。把相变蓄冷材料应用于冷链物流设施中，不仅能够降低冷链物流的成本，提升冷藏…

在生物进化过程中，生物产生的粘附、修复、生长等动态响应行为，都是为了适应周围环境。目前，大多数的仿生研究仅限于软合成材料，对具有自主响应能力的刚性和对齐材料的研究一直被忽视，而现实是迫切需要这种材料。虽然利用多种动态交联方法可产生各向同性和柔软的材料，且具有自适应响应性，但是利用这些动态共价键制备自增韧性和自生长的材料仍然面临巨大挑战。 其中，利用结构和层次各向异性是一种有效的解决方案。作为内部软组织和外部环境之间的硬屏障，翅鞘是用于执行轻量级分层结构的通用模型。同时，该部分具有自增韧性和自再生…

随着各种环境和能源危机的日益严重，汽车行业目前正经历着一场由燃油驱动向电驱动转变的变革。在这一变革中，先进电池技术的发展是更多更合理的利用可再生能源的关键。而且，大量电池的使用将不可避免的带来另一个不可忽视的环境问题：即大量废旧电池的回收处理。所以将电池材料的可持续发展纳入到新一代电池的研究开发中是非常有必要的。 由于硫元素具有自然界丰度高，价格便宜，且锂硫电池与传统锂离子电池相比具有很高的比容量和能量密度，使其非常有望成为下一代锂离子电池正极材料。然而，锂硫电池的实际应用仍然受制于很多问题， …

‍目前，世界人口的五分之一生活在缺水地区。对于这些地区的人们来说，尤其是在缺少稳定电力的地区，获得干净的饮用水通常是一项艰巨的任务。因此，迫切需要一种高效，低成本，可持续和简单易得的技术和设备来产生清洁的饮用水。太阳能是地球上最丰富和广泛的资源之一。太阳能净水技术简单有效，可从不可饮用的水源（如湖水，污水或海水）中获得干净的饮用水。 近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队开发了一种基于细菌纤维素纳米复合材料的高效且可持续的仿生多层级太阳能蒸汽发生器（HSSG）。该HSSG是通过一步气溶胶辅助生物合…

纤维增强软复合材料由于其诸多优异性能在工业中有非常广泛的应用。传统的纤维增强软复合材料通常由软硬两种组分经过层压制成，软相一般为橡胶等弹性体，硬相一般为纤维织物。这类软/硬结合能够使得复合材料在拉伸时表现出优于金属的高比强度，而在弯曲时又具有良好的柔韧性。尽管目前工业上的软复合材料已经发展得比较成熟，但这类材料有一个通病：较弱的抗撕裂性。即一旦出现裂纹，材料性能将会大幅度下降。因此，如果能提高传统纤维增强软复合材料的抗撕裂性，将大幅度提高材料的使用寿命，降低工业成本。 材料的抗撕裂性，或者说韧性…

最近佐治亚理工土木与环境工程学院谢兴老师研究小组开发了一种带有分子过滤功能的水凝胶与高分子材料纳滤膜复合材料，同时实现了高吸水性和选择性。在生物医药，环境检测等领域的样品浓缩，运输，和检测， 以及水体营养物回收方面提供巨大应用前景。 方便，快速的自驱动水过滤 在传统水过滤系统中，一般需要一个滤膜单位和一个外在的驱动力来完成过滤过程。但是在很多情况下，当样品容量很少，并且易损，或者在采样现场条件有限的情况下，这样的过滤体系变得低效或者不可行。于是一个方便，灵活，易用的适合小容量体系的过滤系统就十分…

一、研究背景 薄膜电容器具有超高充放电速率、耐高压、低成本以及质轻等优势，在现代电子电气领域发挥着重要的作用。商业化双轴拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)作为目前最为常用的柔性储能材料，在常温下具有优异的储能效率，但当环境温度高于100 °C时，在高电场下其电学性能及储能效率发生显著的降低。从能量耗散机制来讲，对于线性电介质而言，高电场下产生的漏电流是能量损失的重要途径。为此，有研究将一些高绝缘无机粒子引入聚合物基体中，降低复合材料的漏电流密度，提高其击穿及储能性能。但无机粒子的引入通常会带来团聚以及表…