绿色环保特殊浸润性纺织品的前沿进展

介绍了仿生超疏表面的工作机制以及疏水整理液的发展, 系统综述了近10年来特殊浸润性在开拓多功能绿色纺织领域的研究进展, 讨论了双面超疏、 超疏/超亲、 图案化及可响应浸润性纺织品的制备技术及应用, 介绍近几年在纺织品疏水化功能改性方面取得的前瞻性工作, 包括自清洁防污、 油水分离、 机械耐久、 图案化、 自修复、 单向运输等, 特别是在智能响应、 电子可穿戴、 能源等新兴领域方面的应用. 最后, 对超疏水纺织功能材料目前所面临的挑战及未来发展的方向进行了展望.     

多巴胺基多重相互作用协同构筑抗污-杀菌双重功能涂层

在弱碱性和空气条件下, 以多巴胺(DA)为多重相互作用模型分子, 调控羧甲基壳聚糖(CMC)和侧基含 伯氨基(—NH₂)的磷酰胆碱基聚合物(PMA)与DA之间的相互作用, 采用一步共沉积法构筑表面富含磷酰胆碱两性离子基团和CMC杀菌性聚合物的双重抗菌涂层. 研究发现, DA分子的万能黏附特性有利于诱导CMC 和PMA在基材表面发生共沉积, 增强涂层中各组分及其与基材之间的界面结合力, 所得涂层在体积分数为75%的乙醇水溶液中超声2 h后, 表面水接触角数值几乎保持不变, 稳定性良好; 而CMC和PMA聚合物链中的—NH₂侧基与DA及其衍生物之间发生氢键、 席夫碱和/或迈克尔加成反应等多重相互作用, 协同改善DA分子氧化-自聚行为和沉积过程, 获得形貌较为均一的涂层表面. 所得表面同时含有两性离子基团和CMC聚合物链, 兼具良好抗生物污染和杀菌活性, 能够有效抑制细菌生物膜的形成.     

丝素蛋白纤维及功能化材料的设计与构筑

随着环境污染、资源枯竭和医疗健康等问题的加剧,研发同时满足特定使用性能、安全性及可再生性的新型材料成为当前的发展趋势.而丝素蛋白材料正是以天然蚕丝为基本原材料,经一定的加工和功能化而形成的具有特殊结构、独特性能和广泛应用的生物质材料,近年来在生物医药、生物电子、智能传感等领域展现出巨大的应用潜力.本专论总结了丝素蛋白纤维及功能化材料的最新成果,结合本课题组相关工作,重点阐述了再生丝素蛋白纤维的仿生制备、生物医用支架的构筑与功能化、智能电子材料的设计以及天然多功能蚕丝及其构筑基元制备的研究进展,以期为高性能丝素蛋白材料的设计与构筑提供指导和借鉴.     

贻贝启发的抗菌骨粘合剂的制备与性能北大核心CSCD

骨粘合剂因其快速且稳定的骨粘结性能而受到广泛关注。然而,商用粘合剂的较差生物相容性所导致的不良反应限制了其广泛使用。基于贻贝粘附剂的启发,利用氧化透明质酸(OHA)、单宁酸(TA)与聚赖氨酸(PL)三者共混制备了一种生物相容性良好的双交联网络抗菌骨粘合剂。该粘合剂的粘合粘结强度~450 kPa,搭接粘结强度为~250 kPa,其优异的粘附性能,自愈合性与可注射性可以满足多种临床应用场景,其良好的体外生物相容性为骨细胞增殖和组织愈合提供了稳定的生长环境。此外,单宁酸的抗菌性能使该粘合剂可杀死95%以上的金黄葡萄球菌与大肠杆菌,降低了骨折处发生细菌感染的风险。     

聚氨基酸接枝聚异戊二烯的仿生合成与性能

通过硫醇-烯点击反应将2-氨基乙硫醇接枝到聚异戊二烯主链上合成带有氨基侧链的聚异戊二烯,再通过侧链氨基引发L-缬氨酸-N-硫代羧基内酸酐(Val-NTA)单体和β-苯丙氨酸-N-硫代羧基内酸酐(β-Phe-NTA)单体的聚合,制备出2种方式改性的聚异戊二烯.其中,Val-NTA聚合接枝聚异戊二烯的拉伸强度28.6 MPa,300%定伸强度18.9 MPa,相比天然橡胶分别提升10.7%和9.3%. β-Phe-NTA聚合接枝聚异戊二烯的拉伸强度28.0 MPa,比天然橡胶提升8.3%.     

仿生鲨鱼皮黏液分泌超亲水功能表面的制备及性能

以聚乙二醇型非离子表面活性剂作为亲水改性剂,与聚氨酯丙烯酸酯预聚体复合,进一步通过紫外光固化等手段制备出仿生鲨鱼皮黏液分泌的超亲水功能表面.研究表明,在光固化聚氨酯体系中引入吐温20(Tween 20)、吐温40(Tween 40)、吐温60(Tween 60)、吐温80(Tween 80)、吐温85(Tween 85)或曲拉通X-100(Triton X100)等亲水改性剂,可获得具有稳定自修复功能的超亲水仿生功能表面,且展示出较好的透光性和防雾与油-水分离效果.该仿生鲨鱼皮黏液分泌超亲水功能表面的制备方法简单有效、绿色环保,为仿生超亲水表面材料的设计和制备提供了新思路,有望用于生物医用涂层、油-水分离及防污涂料等领域.     

仿生微胶囊的组装及其应用

在生物物理和生物医药研究领域中,在分子水平上组装功能化的仿生微胶囊具有重要的理论和应用价值.在现有制备微胶囊的技术手段中,层层组装技术以其能够控制胶囊的尺寸、形状、囊壁的厚度和组成以及易于实现功能化等特点,引起了人们越来越多的研究兴趣.本文将着重介绍如何利用层层组装技术,以磷脂、蛋白质和其他生物大分子为组装基元构筑仿生微胶囊、以及如何将微胶囊进行生物界面化的修饰.此外,以仿生微胶囊为药物载体,探讨其在光动力治疗方面的应用也作简单介绍.     

智能仿生机器鱼视觉子系统优化设计

在分析已有的仿生机器鱼视觉系统工作原理的基础上,提出了基于红外成像技术的视觉子系统改进设计方法.首先指出了现有的系统在数据处理速度上的不足,然后分析了其中的原因并提出了可能的改进办法,提出若将目标信息改为红外灰度图像将大大提高系统处理的速度,并据此选择红外传感器.在此基础上,给出了基于红外灰度图像的信号处理办法,做出了...     

超强仿生陶瓷

坚硬的贝壳,是地球历经亿万年反复实验而“制成”的混合材料。珍珠母主要由一层层碳酸钙构成,层间是几丁质之类的二元共聚物。美国加利福尼亚州劳伦斯·伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL）的里奇（Robert Ritchie）和同事深受启发,研制出一种新型材料。     

混合仿生鱼眼-复眼的广角高清成像系统

基于多尺度成像理论,采用混合仿生鱼眼-复眼结构,实现了大视场兼具高分辨率的光学成像系统设计。前级物镜系统为大直径球透镜,收集广角目标光线并成像到与球透镜同心的球面中继像面上;次级目镜系统是关于球透镜中心球对称的小口径透镜组阵列,对中继像进行像差校正并成像到探测器阵列上。对比了物镜采用双层同心球和单个球透镜的成像性能,后者可获得更优的成像性能且避免了双胶合球透镜带来的公差控制及力学与热稳定性问题。整个成像系统的视场大于100°,全视场内角分辨率优于10″,而畸变小于5%;系统具有大景深特点,不需调焦即可同时对300 m到无穷远目标清晰成像,可广泛应用于侦查监控等领域。