石墨烯/树状大分子复合材料研究进展

石墨烯/树状大分子复合材料以其独特的结构和性能优势成为了纳米材料领域一个新的研究热点。综述了近年来石墨烯/树状大分子复合材料的制备及其在传感器、催化和其它一些领域内的应用研究,并展望了这类复合材料的发展前景。     

新型碳纳米材料增强铜基复合材料的研究进展

新型碳纳米材料(如碳纳米管和石墨烯等)由于具有独特的结构和优异的性能,已成为国内外学者研究的热点。将这些碳纳米材料用于铜基复合材料的增强,可望得到性能优良的高强度高导电的铜基复合材料。综述了近几年来有关碳纳米材料增强铜基复合材料的最新研究进展,并总结了常用的碳纳米材料的表面处理技术及复合材料的成型技术等。     

碳基纳米材料及其在吸附大分子有机物中的应用研究进展

碳基纳米材料的形貌和结构多种多样,包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、有序介孔碳材料和纳米多孔碳材料等,因具有较大的比表面积等特殊的理化性质,对大分子有机物的吸附具有较好的应用前景。综述了碳基纳米材料的制备及其对吸附大分子有机物的应用,并探讨了该领域面临的问题及今后的发展方向。     

石墨/树状大分子复合材料的分子动力学模拟

在COMPASS(Condensed-phase optimized molecular potentials for atomistic simulation studies)力场下, 对以氨(Amine)、 丁二胺(Butanediamine)为核的1代~3代(1G~3G)石墨/树状大分子纳米复合材料进行了分子动力学模拟(Molecular dynamics simulation)。介绍了复合体系的构建过程及分子动力学模拟细节, 从微观构形、 能量变化研究了正则系综(恒定的NVT)中6种插层复合物的稳定性及其机理, 最后利用径向分布函数(Radial distribution function)对能量变化结果进行了分析。结果表明, 当树状大分子体积较小时, 石墨层容易弯曲, 体系能量较高, 导致复合体系不稳定; 随着树状大分子代数的增加, 石墨层形变减小, 体系能量降低, 3代时树状大分子体系最稳定。      

利用等离子体技术制备和改性碳基纳米材料的研究进展

碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯等具有超高的电导率、良好的力学强度及大的比表面积,近年来对它们的研究重点由碳纳米材料自身的性能逐渐扩展到碳纳米材料衍生物及碳基纳米复合材料的构建、性质及应用。碳基纳米材料的传统合成方法主要是化学法和电化学法,但步骤较繁琐、容易引入杂质元素等缺点制约了这些传统方法的进一步发展。作为一种制备与处理纳米材料的全新方法,等离子体技术得到了越来越广泛的关注。利用等离子体技术合成与改性碳基纳米材料的研究方向主要有:(1)通过改进等离子体源,提高其稳定性及工作效率,使其更适合制备和处理碳基纳米材料;(2)通过与不同的异质纳米材料复合,改善碳基纳米材料的物理化学性能;(3)拓展碳基纳米材料在环境保护和其他领域的应用。研究发现,相比于传统合成方法,等离子体技术具有较少引入杂质、产物催化活性较高、反应时间较短等特点。特别是低功率低气压条件下的电感耦合等离子体源,其对碳纳米材料的损伤较小,通过改变等离子体气氛,可以有效地还原或氧化碳纳米材料,这不仅去除了碳纳米材料表面的有害基团,还在其表面引入有益的化学基团,极大地提高材料的水溶性和吸附性能。直流等离子体源在大气压条件下可以稳定放电,通过改变功率和气体流速等参数可以有效控制碳纳米材料的生长方向,得到具有特殊性质的碳纳米柱或石墨烯墙。电子回旋共振等离子源有较好的稳定性,处理时几乎不会引入杂质元素,可以用于制备高精度的电子元器件。采用这些改进后的等离子体源可以将金属或有机物大分子基团负载于碳纳米材料表面,得到的衍生物能够更好地吸附环境污染物。通过等离子体技术能够将高导电率的铂粒子与碳纳米材料复合,并提高铂粒子在碳纳米材料表面的分散,这可以赋予铂粒子抗一氧化碳中毒的特性,可用作高性能燃料电池催化剂。此外,经等离子体改性的碳基纳米材料用于污染物传感器时具有较高的灵敏度和力学强度。本文主要介绍了近些年等离子体技术在碳纳米材料、碳纳米材料衍生物及碳基纳米复合材料的合成与改性方面的研究进展,归纳了经等离子体技术合成或改性的碳基纳米材料在环境保护、燃料电池催化剂、传感器等方面的应用尝试。     

碳纳米材料增强钛基复合材料研究进展

碳纳米材料(carbon nanomaterials)具有优异的力学、导热、导电等性能,且强度、模量与导热率远高于现有金属材料,是金属基复合材料增强体的最佳选择之一。将碳纳米材料和钛合金复合,通过调整碳纳米增强相的含量和分布等,有望大幅提高钛基体的力学强度、导电、导热等性能,获得性能优异的结构功能一体化材料。然而,碳与钛化学相容性差,成型过程中二者易发生化学反应,导致碳纳米增强相结构被破坏。因此,如何调控碳纳米增强相与钛基体之间的界面反应成为提升复合材料性能的关键。基于此,综述了利用粉末冶金法制备碳纳米材料增强钛基复合材料的国内外研究进展,介绍了制备纳米碳-钛复合材料的成型工艺,并探讨了其界面结构和性能;最后总结了纳米碳-钛复合材料现阶段的突出问题和可能的解决方案,并展望了未来纳米碳-钛复合材料的发展方向。     

复合材料应用于无酶电化学生物传感器的研究进展

综述了近年来各种新型复合材料在无酶电化学生物传感器应用方面的研究与进展。重点介绍和归纳了离子液体、纳米材料(金属及其金属氧化物纳米材料、碳纳米材料、钙钛矿纳米材料)的研究现状及其在无酶电化学生物传感器上的应用,并对复合材料实际应用于无酶电化学生物传感器方面的未来发展及所存在的问题做了展望。     

树状大分子作为药物载体的研究新进展

树状大分子作为药物载体是目前分子药剂学研究的热点.综述了树状大分子作为药物载体发展的几个阶段、载药方式,以及其作为药物裁体在增溶、缓释、靶向等方面的应用,展望了树状大分子作为药物载体的发展趋势.     

碳纳米吸附材料在水处理中的应用进展

随着工业的发展,各种工业废水的处理问题引起了广泛的关注。碳纳米材料特殊的结构决定了其具有超强的吸附能力,在水处理工艺中体现出巨大的应用潜力。综述了三种碳纳米吸附材料即碳纳米管复合材料、石墨烯复合材料及碳包磁性纳米材料近年在水处理方面的研究现状,并对研究现状进行了总结,对未来发展方向进行了展望。     

新型纳米碳基吸波复合材料的研究进展

新型碳纳米材料(如石墨烯、碳纳米管)因独特的微观结构及优异的介电性能,在电磁屏蔽及吸波领域受到了广泛关注。结合国内外研究情况,综述了碳基聚合物、碳基金属以及多元碳基吸波复合材料制备及性能的最新研究进展,并展望了新型碳纳米材料在吸波材料中应用的发展方向。     

聚酰胺胺树状大分子作为种子的乳液聚合动力学及乳胶粒径

以聚酰胺胺(PAMAM)树状大分子作为种子,过硫酸铵(APS)为引发剂,十二烷基苯磺酸钠(DBS)为乳化剂,进行了苯丙乳液聚合动力学研究。考察了3.0GPAMAM树状大分子浓度、引发剂浓度、乳化剂浓度和反应温度对聚合动力学的影响,并研究了PAMAM树状大分子代数对乳胶粒子粒径的影响。实验结果表明,聚合反应速率随3.0GPAMAM树状大分子浓度的升高先增加后降低,随反应温度、引发剂浓度和乳化剂浓度升高而加快;在3.0GPAMAM树状大分子浓度小于2.392×10~(-4)mol/L时,聚合反应动力学关系式为Rp∝[3.0GPAMAM]~(0.87)[DBS]~(0.507)[APS]~(0.256),表观活化能为66.91k J/mol;随着PAMAM树状大分子代数的增加,乳胶粒子的粒径逐渐减小,并呈现单分散性。     

树状大分子包裹的金纳米颗粒对PCR优化的影响

以283bp的λDNA的再扩增PCR体系为测试体系,对树状大分子包裹的金纳米颗粒对PCR的作用进行研究,实验证明,包裹有不同浓度胶体金的树状大分子都能对PCR反应起到优化作用,而且随着胶体金浓度的增大,相应树状大分子的优化作用增强,最优浓度越来越低,结果表明,树状大分子包裹的金纳米颗粒的优化机制是胶体金的加入,使树状大分子的＂硬度＂增大,当树状大分子与PCR各组分相互作用时,由于其表面的有效反应基团增多,提高周围PCR各组分有效反应浓度,从而增强反应的效率及特异性。     

碳量子点作为生物相容性发光材料在再生医学方面的应用

碳纳米材料(CNMs)因在电子、光学、热和机械特性、多用途功能化化学上的作用而受到科学界的关注。由于碳纳米材料的固有疏水性,它们比金属基纳米材料更具有生物相容性和安全性。碳纳米材料(CNMs)可以通过疏水相互作用或π-π堆积来搭载相应的药物,用作高效的药物传递平台。近年来石墨烯、富勒烯、碳纳米管,碳量子点成为治疗癌症以及细胞内标记最广泛使用的碳纳米材料,并且可以通过共价或非共价修饰使这些碳纳米材料具有生物相容性。共价修饰是在其表面引入羟基、羧基或氨基,这些自由基与保护生物聚合物聚乙二醇(PEG)进一步结合,而非共价修饰是在CNMs上负载亲氨性分子。这些碳基纳米材料经过大量的研究证明不仅是各种生物大分子的良好负载载体,而且是很好的光敏剂。此外,许多理想的功能化基团可以被整合到CNMs上,用于肿瘤的主动靶向和归巢。由于CNMs固有的光学特性,许多研究者也对其在肿瘤细胞和干细胞成像的应用上进行了研究,并证明它们是未来生物成像中可靠的材料。在众多的碳基纳米材料中,碳量子点由于特殊的零维结构以及优异的性能不仅在材料领域引起人们的重视,在生物应用方面也备受关注。过去十年来,将基因、生长因子等生物大分子输送到干细胞方法的发展引发了人们对通过纳米药物疗法改善人类疾病治疗的可能性的探索。然而,尽管取得了很大的进展,但在这种基于纳米药物疗法能够在临床环境中安全有效地应用之前,还需要解决很多关键性的技术问题。如干细胞在移植到缺血区域后,由于其微环境的改变,导致干细胞的存活、迁移等状态发生改变。本文综述了这些纳米药物治疗的进展,重点介绍了先进的碳量子点纳米粒子技术,以监控治疗性移植后干细胞在体内和体外的位置,对活细胞体内大分子的示踪以及操控发挥其功能。     

树状大分子的合成及表征方法

回顾从树状大分子出现以来该领域的主要研究工作。对树状大分子的合成及表证方法进行了比较全面的总结，并提出了发展方向。     

水热碳化法制备碳纳米材料

形态可控的碳纳米材料由于独特的结构和性能而受到研究者的普遍关注,常见的制备方法有化学气相沉积法(CVD)、乳液法和水热碳化法等。水热碳化法是一种重要的碳纳米材料制备方法,具有成本低、反应条件温和、产物粒径均匀且形态可控等特点。综述了近年来以糖类及淀粉等有机物为原料,采用水热碳化法制备各种形态可控碳纳米材料的研究现状,重点介绍了水热碳化工艺条件对合成碳微球、空心碳微球、核壳结构碳复合材料显微形貌的影响,并提出了水热碳化法制备碳纳米材料研究中存在的问题和今后可能的发展方向。     

三种碳纳米材料改性PTFE复合材料摩擦磨损特性

对3种碳纳米材料(碳纳米管、纳米石墨及碳黑)/PTFE(聚四氟乙烯)复合材料进行了摩擦磨损性能研究,对磨损表面进行了分析。结果表明:3种碳纳米材料均可改善PTFE复合材料耐磨性,以纳米碳黑改善效果较好,其最佳添加含量为7%。纳米石墨可减小PTFE复合材料摩擦系数,碳纳米管和纳米碳黑会增大PTFE复合材料摩擦系数,且含量越高,复合材料摩擦系数增幅越大。无定形纳米碳黑对PTFE耐磨性的改善效果较好,其表面为轻微粘着磨损;结晶型纳米石墨和碳纳米管与PTFE相容性差,其表面为严重粘着磨损。     

聚酰胺-胺树状大分子/阿司匹林复合物的制备及体外释放行为

以阿司匹林(ASP)为模型药物,研究了树枝状高分子聚酰胺-胺(2.0GPAMAM)对ASP的复合和体外释放行为。红外表征显示2.0GPAMAM能成功复合ASP,ASP与PAMAM树状大分子形成复合物是由于ASP羧基和PAMAM树状大分子外端氨基之间的相互作用。紫外分析结果表明,1个2.0GPAMAM树状大分子能复合7个ASP分子。体外释放研究表明37℃下在10mmol·L-1 Tris-HCl缓冲溶液(pH=7.4)中2.0GPAMAM树状大分子对ASP具有明显的缓释作用。     

碳纳米材料在聚合酶链式反应中的研究进展

聚合酶链式反应(PCR)是现代分子生物学的核心技术之一,提高PCR扩增效率具有重要意义,传统方法具有众多局限性。碳纳米材料具有纳米材料特殊的性质,易与生物大分子蛋白质、核酸相互作用,对PCR扩增效率的提高具有重要的应用价值和理论意义。     

聚合物热电复合材料的研究进展

本文综述了碳纳米材料/聚合物、半导体合金/聚合物、金属纳米粒子/聚合物以及聚合物/聚合物等热电复合材料的研究进展。简要分析了热电复合材料的性能提升机理及现有材料尚存在的问题,并指出了聚合物热电复合材料今后的发展方向。     

PAMAM树状大分子磁共振成像造影剂的研究进展

树状大分子磁共振成像造影剂与小分子造影剂相比具有很高的质子弛豫增强及摩尔弛豫率,成像清晰度更好,有更长的血液循环时间等,因而具有十分乐观的应用前景.着重介绍了聚酰胺-胺(PAMAM)树状大分子钆螯合物造影剂的性质及应用研究情况.低代数(PAMAM-G2、G3、G4)树状大分子钆螯合物造影剂分子尺寸较小(小于6nm),相对而言可以迅速从肾排泄,能够作为肾功能性造影剂.高代数(PAMAM-G7、G8)树状大分子钆螯合物造影剂分子尺寸较大(大于12nm),可静脉注射用于血池造影剂,而PAMAM-G6大分子试剂可用于淋巴成像造影剂.对PAMAM树状大分子钆螯合物进行化学或生物学修饰,还可以使其具有肿瘤靶向性,并能作为钆中子捕获治疗(Gd-NCT)试剂.