纳米发电机有望实现蓝色能源梦想

研究人员在水母的启发下设计了一种摩擦式纳米发电机,它可以通过功率传感器探测到水面的波动并从水的波动中获取能量。Georgia Institute of Technology的首席研究员Zhong Lin Wang认为,仿生水母摩擦式纳米发电机(bjTENG)有望实现“蓝色能源梦想”。Wang的团队与北京纳米能源与纳米系统研究所和国家纳米科学与纳米技术中心的研究人员使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为封装材料,聚四氟乙烯(PTFE)薄膜作为摩擦发电机,两种金属(铜和铝)作为电极制备了该器件。

灵感来自于皮肤皱纹的材料

康涅狄格大学的研究小组在控制水分响应皱纹动力学的基础上,开发了一系列独特的材料。这项研究的灵感来源于一个人的手指和脚趾在长时间暴露于水下后变得起皱,然后在干燥后皮肤表面又恢复平坦,以及皮肤由于脱水而变薄并且弹性变差而导致面部皮肤老化后产生变化,导致皱纹、折痕和线条的形成。正如整容手术所呈现的,皮肤的厚度和弹性可以得到一定程度的恢复,说明皮肤皱纹动力学的特征(如可逆性和稳定性)是可以改变的。研究小组受到这些可调谐反应的启发,首次提出三种具有明显不同可逆性和稳定性的水分响应皱纹动力学。

具有新性能的金属玻璃纳米管

研究人员首次在硅基板表面以规则的方式制造岀了金属玻璃纳米管(MGNTs)。与生物纳米结构表面一样,MGNTs具有惊人的憎水和吸附水的特性。金属玻璃(MGs)在具有优异的力学和热物理性能的同时,还具有高强度和良好的生物相容性。非晶态结构和缺乏晶界是这种材料与众不同的特征,但这也意味着它们很少或没有在体积上的塑性变形。这一缺点使得散装镁(BMGs)非常易碎,因此其在室温下是无法使用的。

自旋电子学的突破为低能耗电子技术的出现带来了可能

一项新的研究表明,二维材料可以制备出下一代超低功率晶体管。该研究使用单层石墨烯和半导体层状材料制备出的复合材料可以制造出低功率晶体管,并且首次在非磁性二维材料中提出了自旋极化理论。相关研究报道在Physical Review Letters杂志上发表,University of York和Roma Tre University的科学家发现了一种导体,通过将二维石墨烯与过渡金属二氯化铝(TMDC)结合在一起,可以实现对电子自旋的精细电子控制,在该导体中,在石墨烯层上施加的小电压会导致导电自旋的净极化。

体温可为新型热电发电机提供动力

Georgia Institute of Technology的研究人员进行了一项新的概念验证性研究,该研究使新一代可穿戴热电发电机成为可能。他们的研究工作基于柔性导电聚合物和在纸上印刷的新型电路模式。该热电发电机可以从人体热量中获取能量,从而为测量心率和呼吸等因素的生物传感器提供动力,甚至可以为人提供电制冷。正如研究员J. Appl. Phys.所说,“这些设备使用对称的不规则布线模式,可以根据需要的尺寸进行定制,以满足在特定应用中对电压和功率要求。

用于改进DNA检测技术的纳米器件

加拿大渥太华大学的一个研究小组与美国罗彻斯特大学的研究人员共同合作设计了一种新型纳米孔DNA装置,该装置可以在护理点快速、准确地检测出疾病生物标志物,这项发现可能是个性化诊断医学的重大进展,该研究小组制造出一种固态纳米过滤装置,该装置上有两个串联的孔,可以将单个生物分子的特征转换成电信号,以便更精确地测量单个的DNA分子。

一种模拟黑色素性质的创新材料

纽约城市大学的研究员在研究中发明了一种新的材料生产方法,这种方法生产的材料可以模仿黑色素的特性。黑色素是一种天然的色素,可以为人的皮肤、头发和眼睛提供颜色。该研究开发了一种黑色素类材料的分子代码,它可以控制生物高聚物的特定性质的表达。这一突破可能在化妆品皮肤护理和生物医学领域中有新的应用。虽然一些生物聚合物的有序结构和性质之间存在着直接的联系,但由于黑色素的结构是无序的,因此阻碍了研究人员将其结构与功能联系起来的尝试。

还原氧化石墨烯上的MoS3纳米颗粒可用于高性能电容器和电池

近几十年来,对储能材料的研究,包括碳、金属氧化物/硫化物/磷化物和导电聚合物,极大地促进了储能技术的发展和清洁以及可再生能源的实际应用。由于单组分材料存在着导电性差、容量低或循环稳定性差等缺点,设计和合成具有高电化学储能性能的复合材料必不可少。例如,通过各种方法,包括原位复合材料、设计分层结构、表面涂层和改性合成的复合电极材料与单组分相比,其性能均有所改善。然而,这些复合材料结构通常导电率较低、机械稳定性差,从而导致其性能较差或循环寿命不理想。因此,制备具有高度稳定的分层结构和良好导电性的复合电极材料的方法对于能量转换和储存是十分重要的。

回音玻璃

美国宾夕法尼亚州立大学的电气工程师们开发了一种新型的光学回音壁模式的谐振器。这种装置将光线沿着微型小球的圆周旋转,其方式类似于在伦敦圣保罗大教堂所看到(和听到)的回音壁。这一新装置可以创造出一种基于微芯片的超敏感传感器,并带来多种应用。

向海洋生物学习如何在低温下制备玻璃结构

制造玻璃结构通常需要将矿物在高温中熔化。那么,海洋生物是如何在相对寒冷的海洋地区产生玻璃状针状体的呢?德国德累斯顿工业大学的研究人员与IMBE、CNRS、IRD、ESRE、德国Julius Wolff生物力学和肌肉骨骼再生研究所和以色列理工学院(Technion)的研究人员共同找到了这一问题的答案,并将他们的发现发表在了杂志Science Advances。