挥发性有机化合物(VOC)代表健康和环境危险化合物,但在其他领域中也起着至关重要的作用,包括早期疾病诊断和对饮食生产重要的健康状况的感知感。准确的VOC分析是必不可少的,需要创新的分析方法才能快速现场检测,而无需复杂的样品准备。表面增强的拉曼光谱(SER)是一个多功能的分析平台,非常适合检测化学物种。它依赖于光学探测金属纳米结构,这些金属纳米结构与与表面等离子偶联相关的紧密限制的电磁场,然后将拉曼散射的效率提高至单分子检测。尽管如此,SERS仍面临局限性,尤其是不与高贵金属结合的分析物。可以通过将传感器表面与金属有机框架(MOF)接口来规避此限制。以其化学和结构多功能性而闻名,MOF在其多孔结构中有效地预浓缩了低分子量物种。本评论介绍了基于MOF的SERS基材的最新发展,强调设计规则以最大化分析性能。在工业和环境监测的背景下讨论了检测有害VOC的状态的概述。此外,还包括对医学诊断和香气和风味分析中新兴应用的VOC分析调查。
增材制造在航空航天、医疗植入等领域有着很好的应用前景,但成型件表面质量差,如果不进行后处理无法满足高服务化的要求,抛光加工是高性能金属增材制造技术链中的关键环节。本文总结了其阶梯效应、成型表面粗糙度高等特点。近年来,增材制造技术又称3D打印以其在快速成型特别是复杂金属零件制造方面的独特优势受到航空企业的高度重视。但由于3D打印采用逐层生长的过程,构建的零件往往表面粗糙度较差,如果不进行后处理则不适合实际使用。基于此基础,增材制造对金属零件抛光领域的研究主要集中在电化学、激光、磨料流抛光技术等方面。本文针对增材制造过程中的各种制造工艺、金属粉末材料种类以及样品的各种结构(如多孔结构、高深宽流道等)对上述领域的研究进展进行了综述,并总结了增材制造金属零件抛光工艺中表面粗糙度、材料去除、表面残余应力、轮廓精度保持性等技术指标的研究成果,最后对3D打印金属零件抛光技术未来的发展进行了展望。
硅胶因其与组织和体液的兼容性而被广泛应用于医疗器械,使其成为植入物和可穿戴设备的多功能材料。为了有效地将硅胶装置粘合到生物组织上,需要使用可靠的粘合剂来形成持久的界面。本文介绍了一种基于硅胶的生物粘合剂 BioAdheSil,旨在为界面两侧提供强大的粘合力,促进不同基质(即硅胶装置和组织)之间的粘合。粘合剂的设计侧重于两个关键方面:湿组织粘合能力和基于组织渗透的长期整合。BioAdheSil 是通过将软硅胶低聚物与硅氧烷偶联剂和吸收剂混合而配制而成,用于将疏水性硅胶装置粘合到亲水性组织上。加入可生物降解的吸收剂可消除表面水并控制孔隙率,而硅烷交联剂可提供界面强度。随着时间的推移,BioAdheSil 通过酶降解从不渗透性转变为渗透性,形成有利于细胞迁移和组织整合的多孔结构,从而可能实现持久的粘附。实验结果表明,BioAdheSil 的性能优于商用粘合剂,并且不会在大鼠身上引起不良反应。BioAdheSil 具有将硅胶装置粘附到湿组织上的实用性,包括长期植入物和经皮装置。在这里,它的功能通过气管支架和左心室辅助装置管线等应用得到展示。
硅胶因其与组织和体液的兼容性而被广泛应用于医疗器械,使其成为植入物和可穿戴设备的多功能材料。为了有效地将硅胶装置粘合到生物组织上,需要使用可靠的粘合剂来形成持久的界面。本文介绍了一种基于硅胶的生物粘合剂 BioAdheSil,旨在为界面两侧提供强大的粘合力,促进不同基质(即硅胶装置和组织)之间的粘合。粘合剂的设计侧重于两个关键方面:湿组织粘合能力和基于组织渗透的长期整合。BioAdheSil 是通过将软硅胶低聚物与硅氧烷偶联剂和吸收剂混合而配制而成,用于将疏水性硅胶装置粘合到亲水性组织上。加入可生物降解的吸收剂可消除表面水并控制孔隙率,而硅烷交联剂可提供界面强度。随着时间的推移,BioAdheSil 通过酶降解从不渗透性转变为渗透性,形成有利于细胞迁移和组织整合的多孔结构,从而可能实现持久的粘附。实验结果表明,BioAdheSil 的性能优于商用粘合剂,并且不会在大鼠身上引起不良反应。BioAdheSil 具有将硅胶装置粘附到湿组织上的实用性,包括长期植入物和经皮装置。在这里,它的功能通过气管支架和左心室辅助装置管线等应用得到展示。
开发用于修复临界骨缺损的脚手架的发展在很大程度上依赖于建立神经血管化的网络,以适当地渗透神经和血管。尽管在使用注入各种代理的人造骨状脚手架方面取得了重大进步,但仍然存在挑战。天然骨组织由一个多孔骨基质组成,该骨基质被神经血管化的骨膜包围,具有独特的压电特性,对骨骼生长必不可少。从该组件中汲取灵感,我们开发了一种模仿骨膜骨骨架的脚手架支架,具有压电特性,用于再生临界骨缺损。该支架的骨膜样层具有双网络水凝胶,由螯合的藻酸盐,明胶甲基丙烯酸酯和烧结的whitlockite纳米颗粒组成,模仿天然骨膜的粘弹性和压电性能。骨状层由壳聚糖和生物活性羟基磷灰石的多孔结构组成。与常规的骨状支架不同,这种生物启发的双层支架显着增强了成骨,血管生成和神经发生,结合了低强度脉冲超声辅助压电刺激。这样的方案增强了体内神经血管化的骨再生。结果表明,双层支架可以作为在动态物理刺激下加快骨再生的有效自动电刺激器。
采用一步水热法制备碳化钛/还原氧化石墨烯 (Ti 3 C 2 T z /rGO) 凝胶。该凝胶具有高度多孔结构,表面积为 ~224 m 2 /g,平均孔径为 ~3.6 nm。反应前体中 GO 和 Ti 3 C 2 T z 纳米片的含量不同,可产生不同的微观结构。Ti 3 C 2 T z /rGO 凝胶的超级电容器性能随成分而发生显著变化。比电容最初随 Ti 3 C 2 T z 含量的增加而增加,但在高 Ti 3 C 2 T z 含量下无法形成凝胶。此外,电容保持率随 Ti 3 C 2 T z 含量的增加而降低。与纯 rGO 和 Ti 3 C 2 T z 相比,Ti 3 C 2 T z /rGO 凝胶电极表现出增强的超级电容器性能,具有高电位窗口 (1.5 V) 和大比电容 (920 F/g)。 rGO 的 EDLC 与 Ti 3 C 2 T z 的氧化还原电容的协同效应是超级电容器性能增强的原因。用 Ti 3 C 2 T z /rGO 构建了一个对称双电极超级电容器单元,其面积电容非常高(158 mF/cm 2 ),能量密度大(~31.5 μW h/cm 2
物理材料科学的优先领域之一是开发基于耐热聚合物的新型聚合物复合材料。聚酰亚胺在耐热聚合物领域占据领先地位。目前,使用各种基于聚酰亚胺的材料。聚酰亚胺泡沫 ( PIF ) 广泛用于微电子领域,以生产介电常数非常低的电介质、传感器保护涂层、用于补偿振动载荷的应力缓冲器以及许多集成电路元件;由于其高热稳定性和耐热性以及防火性,它们还在航空航天中用作隔热、吸音和减震材料 [ 1 ] 。存在几种获取 PIF 的基本技术。最常见的过程是基于四羧酸酯与二胺的化学反应,其结果是形成相关的预聚物 [ 2 ] 。上述 PIF 生产方法的替代方法可能是在热处理聚酰胺酸 (PAA) 的水溶性铵盐的冻干物的过程中形成多孔聚酰亚胺结构的技术 [ 3 ] 。其独特之处在于无需使用表面活性剂或其他添加剂即可获得所需形状的各向同性泡沫材料,因为多孔结构是由于溶液冻结并随后水升华而形成的。然而,在这种情况下,泡沫材料性能的调节仅限于选择 PAA 盐溶液的浓度及其冻结条件。此外,控制性能的可能方法之一是引入各种填料 [ 4 ] 。在改善聚酰亚胺的热性能和机械性能方面特别令人感兴趣的是层状铝硅酸盐纳米颗粒 [ 5 ] 。在广泛使用的铝硅酸盐纳米颗粒中,有蒙脱石,其特点是可用性和高度各向异性。因此,本研究的目的是
烛烟纳米粒子 (CSNP) 在制造光学超声 (OpUS) 发射器方面显示出巨大的潜力。它们合成简单、成本低廉,同时其独特的多孔结构能够实现快速的热扩散率,有助于产生高分辨率临床成像所需的高频超声波。当用作包含凹面和平面的宏观 OpUS 发射器时,这些复合材料已展示出较高的超声波生成性能,可显示临床相关的细节,但是,对于将这种材料的技术转化为制造用于微创干预图像引导的光纤发射器的研究较少。本文报道了两种纳米复合材料的制造方法,即将 CSNP 嵌入聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 中,并使用两种不同的优化制造方法沉积到光纤端面上:“一体化”和“直接沉积”。两种纳米复合材料均呈现出光滑的黑色圆顶结构,最大圆顶厚度为 50 µ m,宽带光吸收率(500 至 1400 nm 之间 > 98%),并且两种纳米复合材料均产生高峰间超声压力(> 3 MPa)和宽带宽(> 29 MHz)。此外,还展示了离体羔羊脑组织的高分辨率(< 40 µ m 轴向分辨率)B 型超声成像,展示了 CSNP-PDMS OpUS 发射器如何实现生物组织的高保真微创成像。
,由于不断增长的环境问题,已经做出了相当大的努力来用可生物降解的聚合物代替其中一些材料。泡沫加工的发展迅速发展。超临界CO 2的使用在生物医学应用的多孔结构中尤其有利,因为CO 2是化学惰性和无毒的。此外,它允许通过处理条件轻松定制孔结构。可生物降解的聚合物疗法,尽管它们比基于石油的材料具有巨大的优势,但它们在泡沫中的潜在使用方面存在一些困难,例如熔体强度较差,结晶速度缓慢,可加工性较差,加工性较差,使用较低,耐韧性低,韧性低和耐磨度,这限制了其应用领域。制定了几种策略来提高熔体强度,包括单体组成的变化以及化学修饰符和链扩展器的使用以扩展链长或产生分支分子结构,以增加分子量和聚合物的粘度。使用添加剂或填充剂的使用也常用,因为填充剂可以通过充当晶体核剂来改善结晶动力学。另外,可以将可生物降解的聚体与其他可生物降解聚合物混合在一起,以结合某些特性和某些局限性。因此,这项工作旨在提供有关可生物降解聚合物的泡沫的最新进展。它涵盖了主要的泡沫技术及其进步,并回顾了可生物降解的聚合物在泡沫中的使用,重点是提高泡沫能力的聚体的化学变化。最后,提出的挑战和主要机会增强了可生物降解的聚合物泡沫材料的市场潜力。
治疗大骨缺损仍然是没有完美解决方案的临床挑战,这主要是由于合适的骨植入物无法获得。添加性生产(AM)可吸收的多孔金属提供了无与伦比的机会,以实现对骨可能性植入物的挑战性要求。首先,可以定制这种植入物的多尺度几何形状,以模仿人骨的微体系结构和机械性能。相互联系的多孔结构还增加了表面积,以促进骨细胞的粘附和增殖。最后,它们的吸收特性是可以调节的,可以在整个骨骼愈合过程中维持植入物的结构完整性,从而确保在需要时确保舒适的负载,并在完成工作后完全分解。这种特性的组合为完整的骨再生和重塑铺平了道路。在开发理想的多孔可吸收金属植入物时,彻底表征生物降解行为,机械性能和骨再生能力很重要。我们回顾了由选择性激光熔化(SLM)生产的可吸收多孔金属的最新,重点是几何设计,材料类型,加工和后处理。后一个方面对吸收行为,由此产生的机械性能和细胞相容性的影响也将被讨论。与其坚固的惰性对应物相比,AM可吸收多孔金属(APM)显示出许多独特的特性,并具有巨大的潜力,以进一步优化其应用特异性性能,这是由于其灵活的几何设计。我们进一步强调了为将来的骨科解决方案采用AM APM时面临的挑战。