蛋清蛋白模板法仿生制备球霰石

引言 高效、高选择性、与环境友好的绿色化学,已成为现代化学发展的趋势。科学家努力探寻．找到了在环境友好介质中的“理想的”合成——在温和条件下。高效、高选择性、高原子经济性的仿生合成。仿生合成就是将生物矿化的机理引入无机材料的合成中．通过有机大分子和无机矿物离子在界面处的相互作用。从分子水平控制无机矿物相的析出．从而使生物矿物具有特殊的高级结构和组装方式．仿生合成以有机物的组装体为模板控制无机物的形成．制备具有独特的显微结构的无机材料．从而使材料具有优异的物理和化学性能。因此这种利用生物矿化原理调控合成特定形貌的无机材料成为研究热点。     

有机基质自组装的计算机模拟及其在仿生合成中的应用进展

利用有机基质的模板作用能仿生合成出性能优异的新型无机材料。计算机模拟是研究有机基质自组装特性、超分子聚集体结构和特性的有效方法。本文简述了仿生技术的基础理论后,对两亲有机分子、有机高分子、生物大分子三类有机基质自组装的计算机模拟研究及其在仿生材料合成中的应用研究进行了综述,最后展望了仿生合成在未来材料化学中的发展趋势和前景。     

仿生合成技术及其应用研究

90年代以来,出现了一种模仿生物矿化中无机物在有机物调制下形成过程的新合成方法－仿生合成,利用仿生合成技术制备的纳米微粒,薄膜,多孔材料等物质具有特殊的物理和化学性能,潜在着广阔的应用前景,这使得无机材料的仿生合成技术已成为材料化学研究的前沿和热点。     

仿生合成在无机粉体制备技术中的应用

无机粉体以其优异的性能被广泛应用各个领域。本文概要介绍了仿生合成方法在无机粉体制备技术中的应用及其发展现状。仿生合成具有的诸多优点,使无机材料的仿生合成技术成为无机材料化学的研究前沿和热点。     

水热生物炭基材料催化活化过氧单硫酸盐去除水中难降解有机物的研究进展

基于过氧单硫酸盐(PMS)的高级氧化工艺(AOPs)在高效去除难降解有机污染物的领域中具有广阔的应用前景。生物炭是可再生或废弃生物质碳化的固体产物，水热碳化是生物质资源化的低耗能过程，它的主要产物是水热生物炭(HC)。由于HC具有丰富的表面官能团，同时在制备过程中其表面组成和结构较易进行优化调控，HC作为一类新兴碳基功能材料用于催化活化PMS的AOPs过程对于难降解有机污染的高效去除提供了新的途径。文中从HC的生物质来源、合成方法及其活化PMS的机制、影响因素和应用等方面，阐述了HC/PMS体系去除水环境中难降解有机污染物的研究进展，并提出了该研究领域中亟需解决的问题和HC催化活化PMS研究的未来发展方向。     

多孔有机聚合物吸附去除水中污染物研究进展

从材料制备、去除效能和去除机制对多孔有机聚合物(POPs)作为吸附剂应用于工业废水的处理的研究情况进行总结,分析了影响其处理效率的环境因素及其在工业水处理中的研究前景。认为POPs作为一种共价键合的、具有热稳定性以及高比表面积的有机骨架材料,具有物理吸附与化学吸附协同作用的高效吸附机制,从而成为了一种理想的吸附材料,具有广阔的应用前景。并提出了POPs目前应用上存在的问题。未来发展方向应设计和制备更高效能的吸附剂用于水处理;使用更简单的合成方法,简化操作步骤,寻找一步合成的方法合成POPs;制备出对环境无害、利于回收的绿色吸附剂等。     

纳米材料制备方法的研究初探

纳米材料是近年来受到人们极大关注的新型课题,由于其具有许多特殊微观结构和性质,使其广泛应用于电子、化工、轻工、纺织、军事和医学等领域。然而纳米材料研究和发展的一个重要环节就是材料的制备。新材料制备工艺和过程的研究与控制对纳米材料的微观结构和性能具有重要的影响。文章叙述了目前纳米材料的制备与合成方法,包括物理方法和化学方...     

大分子组装体作用下仿生膜的合成

引　言仿生合成技术是将生物矿化机理引入无机材料合成 ,以有机物的组装体为模板控制无机物的形成 ,制备具有独特显微结构特点的无机材料 ,使材料具有优异的物理和化学性能[1,2 ] .仿生合成材料具有广阔的应用前景———微米级多孔仿生合成材料是极好的隔热、隔声材料 ;具有纳米级精细孔结构的分子筛可根据粒子大小对细颗粒进行准确的分类 ,例如筛选细菌与病毒等 ,用作高渗透通量、高分离精度的纯净水生产装置 ;如果与细小催化剂颗粒相结合 ,这种材料可以实现反应与分离过程的有效耦合 ;仿生合成的磷灰石材料是性能优异的新骨组织构造基架 ,…     

铁氧体磁纳米结构的制备、表征及其在靶向药物释放领域的应用研究

以应用需求为目的对纳米材料的组成、结构和形貌进行设计合成是当前纳米材料化学研究的热点问题之一．磁性中空纳米结构及一维磁纳米结构在生物医学、催化、电子、信息以及纳米器件等领域都具有广泛的应用，有关其制备和应用方面的研究倍受科学家们的关注．本论文主要以实现磁纳米结构的生物医学应用功能为目的，设计材料的结构并通过一些简单有效的化学方法来实现磁纳米材料的组成、结构和性能的可控制备，为促进其应用提供良好的材料基础，同时初步探索磁性纳米材料在靶向药物释放方面的应用．论文主要包括如下内容．     

仿生特殊浸润性界面在化学工程与工艺中的应用

仿生特殊浸润性界面材料是一类新兴的功能材料。此类界面材料与特定流体之间存在极致的相互作用,如完全浸润、完全不浸润及可调性浸润等,使其在物理学、化学、工程学、生命科学等学科都发挥出特殊的功能。通过学习自然界具有特殊结构与化学组成的生命体,研究人员可以构筑多种对流体具有排斥、吸引、疏导等作用的特殊浸润界面材料,从而优化目前科研及生产中的流体操控过程。“三传一反”中存在大量的固/液/气多相作用过程,这为仿生特殊浸润界面材料提供了重要的应用场所,同时也对此类材料的设计提出了新的要求。介绍了仿生特殊浸润界面材料在传统化工相关领域的几类应用,包括冷凝换热、多相分离体系、设备防腐防污,非均相催化,以及定向流体传质等方向,并总结仿生特殊浸润界面材料在化工过程中应用的挑战与机遇,对此类界面材料在化工过程中的发展前景进行展望。     

Biogenic and bio‐structured inorganic materials in heterogeneous catalysis: a brief overview

This mini‐review highlights some research results related to the production and application of biogenic and biomorphic materials in catalysis. Such approaches are of interest for the preparation of materials of unusual and well defined morphology, as well as the recovery of valuable resources from waste streams. Areas covered are the application of biogenic iron oxide occurring as a natural waste in the form of iron ochre which can cause issues in water management, the application of biogenic manganese oxide materials formed from manganese rich media (and therefore possibly playing a role in water remediation), the application of bacteria for the preparation of metal nanoparticles of potential relevance to precious metal recovery from waste streams and the application of natural biological materials as templates for biomorphic inorganic materials of controlled and unusual uniform morphology. © 2015 Society of Chemical Industry     

Smart membranes for biomedical applications

Smart membranes with tunable permeability and selectivity have drawn widespread attention because of their unique biomimetic characteristics. Constructed by incorporating various stimuli-responsive materials into membrane substrates, smart membranes could self-adjust their physical/chemical properties(such as pore size and surface properties) in response to environmental signals such as temperature,pH, light, magnetic field, electric field, redox and specific ions/molecules. Such smart membranes...     

水分子在多孔炭材料上的吸附行为研究进展

多孔炭材料具有较大的比表面积和发达的孔隙结构,是吸附有毒有害气体的关键材料,备受环境、化工、军事化学等领域的关注。多孔炭材料对有毒有害气体的吸附性能受气氛中水分子竞争吸附的影响,研究多孔炭材料对水分子的吸附行为是复杂环境下吸附分离有毒有害气体的基础,对改进多孔炭材料的表面官能团组成和孔结构具有重要的指导意义。基于此,本文综述了国内外关于水分子在多孔炭材料上吸附的机理、过程和影响因素,探讨了水分子作为示踪分子用于多孔炭材料结构表征的潜在可能,并对未来吸附理论的研究方向和指导新型吸附材料设计的应用前景进行展望。     

仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战

太阳能驱动界面蒸发（SDIE）作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。     

基于水通道蛋白的水处理仿生膜研究进展

膜分离技术目前已广泛应用于饮用水净化、污废水处理和海水淡化等各领域。传统的膜分离技术普遍存在水通量低和污染物截留率低等缺陷,而水通道蛋白（AQP）由于对水分子具有极高的选择渗透性,因此将水通道蛋白嵌入到传统的水处理膜中,可使制得的仿生膜发挥水通道蛋白的优势而具有更高的水通量及脱盐率。通过对近年来水通道蛋白仿生膜的相关研究进行归纳,介绍了水通道蛋白的分子结构和特异性透过功能,对各类仿生膜的制备方法及膜处理性能进行了总结和比较。最后,指出当前仿生膜技术存在机械强度差、化学性质不稳定及膜制备面积小等缺陷,并提出今后在提高仿生膜上AQP分子稳定性的同时应开发新型的膜制备技术和水通道材料,为制备高性能的仿生膜提供新的思路。     

Biomimetic and bioinspired membranes: Preparation and application

By imitating the exceptional compositions, structures, formations and functions of biological or natural materials, a myriad of biomimetic and bioinspired membranes have been designed and prepared using cell membrane, lotus, mussel as representative prototypes and biomineralization, bioadhesion, self-assembly as major tools. These membranes have displayed fascinating properties and outstanding performances such as multiple interactions, hierarchical organizations, multiple selective transport mechanisms, superior stability/resistance and distinct adaptability. Meanwhile, these membranes have made tremendous contributions in coping with energy and water stress, environment threats. Biomimetics focuses on the basic science by fundamentally exploring the principles of biological systems, while bioinspiration focuses on the applied engineering by technologically implementing the principles from biological systems. Biomimetics and bioinspiration, as the complementary and interchangeable strategies for sustainable innovation and development of membrane technology, have great implications in exploring membrane materials and intensifying membrane processes. This review will present a brief overview on the prototypes, preparation, application as well as perspective of biomimetic and bioinspired membranes.     

生物质基含硅骨修复复合支架材料的制备、特性及评价

模仿天然骨的精密结构制备有机-无机复合骨修复支架材料已成为骨组织工程发展的重要方向。生物质材料如胶原、明胶、壳聚糖、丝素蛋白等由于具有优良的生物学性能而得到广泛关注。含硅生物活性材料由于具有良好的骨传导性和骨诱导性,成为骨修复支架材料中重要的无机组分。本文主要介绍了粉体复合和原位复合两种骨支架材料组分的复合技术,阐述了冷冻干燥、静电纺丝、仿生矿化以及3D打印等骨支架材料结构的构建策略,着重总结了生物质基含硅骨修复支架材料研究进展,阐明当前骨支架材料制备的难点在于支架材料的力学性能和多孔性结构以及生物降解性能与新骨生成速率之间的匹配性问题,并对骨支架材料的发展进行了展望。     

水泥基材料孔结构与吸水性能关系研究进展

水分子通过各级孔道在水泥基材料内部传输,其流动携裹着侵蚀离子进入材料内部,会对材料性能产生不利影响。为深入了解水泥基材料的孔结构与吸水性能,本文对其相关力学理论研究成果进行了综述;比较了水泥基材料孔的分类方法,分析了孔结构的多种表征技术,介绍了其应用;重点阐述了水泥基材料渗透理论及毛细吸水力学与孔结构参数之间的关系;综述了国内外基于分子动力学理论水泥基材料纳米级孔道模拟的研究现状;对水泥基材料孔结构与吸水性能的关系进行了总结,并对此领域的研究方向进行了展望。     

Hierarchical porosity inherited by natural sources affects the mechanical and biological behaviour of bone scaffolds

A 3-D porous apatite scaffold (B-HA), recently obtained through biomorphic transformation of a natural wood, is investigated on its multi-scale porous structure determining superior biological and mechanical behaviour. B-HA shows a hierarchically organized architecture with wide aligned channels interconnected with smaller tubules, thus recapitulating in detail the lymphatic network of the original wood template. As induced by its biomimetic architecture, B-HA displays values of tensile/compressive strengths and stiffness, higher than values usually measured in sintered ceramics with isotropic porosity. Furthermore, B-HA shows uncommon toughness for a pure ceramic body, plus a tensile/compressive-strength ratio higher than one, so that the material occupies a zone in the Ashby map where ceramics are normally absent. From biological viewpoint, cell co-culture tests in bioreactor are shown to report encouraging results in enhancing the complex tissue regeneration process, thus making B-HA promising as a scaffold able to promote bone regeneration, particularly for large bone defects.