碳基非金属催化剂在有机合成领域的应用及机理研究

碳基非金属催化剂是指包括碳纳米管(CNTs)、氧化石墨烯(GO)、石墨烯(G)、活性炭(AC)及其掺杂或修饰后得到的材料作为用于涉及能量转换等关键反应过程的催化剂.碳基非金属催化剂由于具有来源丰富、成本低、对环境友好、后处理简单、可持续发展等优点,近年来被成功应用于有机合成领域.基于碳基非金属催化剂应用于氧化反应、还原反应、取代反应和偶联反应被成功报道,但针对碳基非金属催化剂应用于有机合成领域进行催化的活性位点的研究目前仍处于早期发展阶段.近年来,科学家们针对其机理的研究主要集中于对催化剂的表征分析和第一性原理计算,但未得出相对一致的实验结论.对碳基非金属催化剂在有机合成领域的应用及机理研究进行了综述.     

3D打印用高分子材料及其复合材料的研究进展

3D打印技术亦称为增材制造,是基于三维数学模型数据,通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术。作为第三次工业革命的代表性技术之一,3D打印材料是影响3D打印技术发展与应用的关健因素。而高分子聚合物在打印材料中占据主要地位,其中高分子复合材料具有明显优势。本文综述了近年来3D打印用高分子材料及其复合材料的研究现状,包括高分子丝材、光敏树脂、高分子粉末、高分子凝胶及其它高分子材料,并对高分子材料在3D打印领域的发展进行了展望。     

3D打印用高分子材料及其复合材料的研究进展北大核心CSCD

3D打印技术亦称为增材制造,是基于三维数学模型数据,通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术。作为第三次工业革命的代表性技术之一,3D打印材料是影响3D打印技术发展与应用的关健因素。而高分子聚合物在打印材料中占据主要地位,其中高分子复合材料具有明显优势。本文综述了近年来3D打印用高分子材料及其复合材料的研究现状,包括高分子丝材、光敏树脂、高分子粉末、高分子凝胶及其它高分子材料,并对高分子材料在3D打印领域的发展进行了展望。     

3D打印生物医用材料研究进展

3D打印(亦称增材制造)技术因其独特的材料成型优势,在组织工程、航空航天、汽车制造、以及电子工业等众多领域显示出巨大的应用潜力。然而,在实际生物医学应用中,3D打印生物器件和组织器官除了要求具有复杂的结构和优异的生物学性能外,其打印结构的表面性质也需满足某些特定的要求,如3D打印组织骨架和器官必须具有生物相容性、抗菌性及细胞粘附性等。因此,将3D打印与传统表面修饰技术相结合,在不改变材料三维结构的基础上调控其表面生物化学性质,从而赋予3D打印生物骨架器官多功能化,可实现更为广泛的应用。本文以3D打印生物骨架及器官的表面修饰为主要内容对就近年来3D打印生物医用材料的最新研究进展进行了综述。     

光固化生物3D打印研究进展及其在生物医药领域的应用

生物3D打印是一种利用活细胞、生物分子和生物材料打印生物医学结构的增材制造方法.光固化生物3D打印利用光对生物墨水进行时空控制实现3D结构的精确构筑,具有高效、副产物少的特点,被广泛用于组织工程和再生医学领域.本文对光固化反应的化学原理、常用于光固化生物3D打印的天然、合成生物材料和光固化生物3D打印的工艺、前沿方法进行了总结,并介绍了各工艺在生物医药领域的相关应用,最后展望了光固化生物3D打印面临的问题和未来的发展方向.     

3D打印微流控芯片技术研究进展

近年来,微流控技术在生命科学和医学诊断等领域得到广泛的应用,显示出了其在检测速度、精度以及试剂损耗等方面相比传统方法的显著优势.然而,使用从半导体加工技术继承而来的微加工技术制作微流控芯片具有比较高的资金和技术门槛,在一定程度上阻碍了微流控技术的推广和应用.近年来随着3D打印技术的兴起,越来越多的研究者尝试使用3D打印技术加工微流控芯片.相比于传统的微加工技术,3D打印微流控芯片技术显示出了其设计加工快速、材料适应性广、成本低廉等优势.本文针对近年来国内外在3D打印微流控芯片领域的最新进展进行了综述,着重介绍了采用微立体光刻、熔融沉积成型以及喷墨打印等3D打印技术加工制作微流控芯片的方法,以及这些微流控芯片在分析化学、生命科学、医学诊断等领域的应用,并对3D打印微流控芯片技术未来的发展进行了展望.     

3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究进展

3D打印技术能够根据不同患者需要,快速精确制备适合不同患者的个性化生物医用高分子材料,并能同时对材料的微观结构进行精确控制.因此,这种新兴的医用高分子材料制备技术在未来生物医学应用(尤其是组织工程应用)中具有独特的优势.近年来,对于3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究开发受到了越来越多的关注.不同的生物相容高分子原料被应用于3D打印技术,而这些3D成型高分子材料被用于体外细胞培养,或动物模型的软组织或硬组织修复中.本文主要介绍了近年来3D打印技术在生物医用高分子材料制备中的研究进展,并对该领域的未来应用和挑战进行了展望.     

光固化3D打印聚酰亚胺研究进展

近年来,光固化3D打印技术因高精度、定制化、整体免装配以及快速制造等成形优点,用于解决聚酰亚胺(polyimide, PI)的微型精密、异形复杂及其功能结构一体化制造技术难题,受到了研究者的广泛研究和关注。基于光固化3D打印成形原理与PI的物理化学特性,发展了一系列光固化3D打印PI材料及其成形技术。本文归纳总结了光固化3D打印PI材料设计制备准则,重点介绍了立体光刻技术(SLA)、数字光处理技术(DLP)和紫外辅助直书写技术(UV-DIW)等光固化3D打印PI研究进展,最后通过光固化3D打印PI的应用和产业化现状提出研究发展对策。     

丝素蛋白3D打印在生物医学领域中的应用

增材制造,也称为三维(3D)打印,正推动制造、工程、医学等领域的全面创新升级。3D打印技术由于能够个性化定制生物的复杂3D微结构,构建仿生的功能化活组织或人工器官,近十年来在生物医学领域中取得了长足的发展。丝素蛋白(SF)是一种来源丰富、生物可降解、力学性能优良、细胞相容性极佳的天然有机高分子,为3D打印墨水的设计提供了一种有前景的选择。然而,作为结构蛋白,单一组分的SF具有的生理功能有限,且其经过打印后的稳定性较差,限制了SF在3D打印以及生物医药领域中的进一步发展。为此,研究人员通过化学改性技术和先进3D打印技术相结合,使得改性后的SF能够更适用于3D打印,并发展成为一种具有应用价值的生物材料。本文综述了SF的结构特征、SF的化学修饰策略、打印墨水的制备策略以及3D打印SF材料在生物医学领域的最新应用进展,并展望了3D打印SF生物材料的未来发展趋势,为其在更广阔领域的应用提供一定的借鉴。     

IB族金属纳米颗粒在有机合成反应中的应用

近年来,将纳米颗粒作为催化剂引入到有机合成领域的研究引起了人们的广泛关注.IB族金属纳米颗粒由于易于制备且在空气中相对稳定,近来被广泛报道.该类催化剂在催化碳碳键及碳杂键的形成反应中,目前已经有了许多成功的例子.综述了近年来IB族金属纳米催化剂在有机合成反应中的应用,并对其发展前景进行了展望.     

3D打印聚酰亚胺研究进展

聚酰亚胺(PI)是一种综合性能优异的特种工程塑料,已经被广泛应用于航天航空、汽车制造、微电子等重要技术领域;因其难溶难熔特性,PI加工成形尤其是复杂结构件的制造严重受限。然而,3D打印技术(也称“增材制造”)是一种以数字模型文件为基础,通过逐层打印的方式来构造复杂物体的技术,具有控形控性的特点,为PI智能制造的发展和应用提供新的技术路径。因此,本文就近年来国内外针对PI的3D打印研究现状,综述PI材料3D打印制造的研究进展和发展趋势,重点介绍了熔融成型3D打印热塑性PI和热固性PI、光固化3D打印PI及直写挤出3D打印PI的研究进展。     

熔融沉积成型3D打印聚醚醚酮工艺优化研究进展

聚醚醚酮(PEEK)因其具有耐高温、耐腐蚀、高硬度、质量轻、耐疲劳等特点,被广泛应用于机械制造、航空航天等高端领域,可作为金属材料的替代产品。随着科技的进步,PEEK材料被用于精密机械和复杂材料的制造原料,传统注塑成型已无法满足微精密、高强度零部件的需要,限制了其进一步发展和应用。然而,将3D打印技术与PEEK材料体系结合为其制造和应用的发展提供了全新的思路,其中熔融沉积成型(FDM)3D打印PEEK技术的发展尤其突出,但通过FDM成型PEEK的工艺参数因其制造方法的局限性而尚未形成统一标准。因此,本文通过综述近年来FDM工艺参数对PEEK力学性能和结晶度影响的相关研究,总结出FDM打印PEEK的最佳工艺参数,并对FDM打印PEEK的发展前景进行展望。     

3D打印海藻酸钠基功能材料的研究进展

海藻酸钠优良的生物相容性和生物可降解性赋予其在生物医药领域广阔的应用前景,如何实现利用海藻酸钠制造生物医用材料、组织、器官成为推动其优良性能在生物医学上应用的重要挑战之一.3D打印技术拥有对结构的可控设计和材料的高利用率的优点,在生物材料的个性化定制加工方面具有独特的优势.本文介绍了海藻酸钠的性质特点,并综述了3D打印...     

3D打印用光敏树脂的高性能化及功能化研究进展

3D打印,又称增材制造,是一项新兴的智能制造技术。光固化3D打印技术是增材制造的主要方向之一,具有成型精度高、打印速度快及工艺成熟等优点。处在高速发展之中的光固化3D打印技术对光敏树脂提出了越来越高的要求,3D打印用光敏树脂的高性能及功能化研究受到极大关注。本文综述了高性能光敏树脂的最新研究进展,重点讨论了其用于构筑复杂结构导电导热聚合物、形状记忆聚合物、特殊浸润性聚合物、生物医用聚合物及凝胶材料的设计思路及相应构件所展示的优异功能性,同时对光敏树脂基3D打印材料的发展趋势及应用前景进行了分析和展望。     

光固化3D打印及其在齿科行业中的应用

光固化3D打印是最早出现的3D打印技术,经过30多年的发展,先后发展出液态树脂固化或光固化（stereolithography,SLA）、数字光处理（digital light processing,DLP）、液晶显示（liquid crystal display,LCD）、连续无分层液体界面提取技术（layerless continuous liquid interface production,CLIP）、双光子3D打印（two-photon polymerization,TPP）、全息3D打印技术等多种打印技术。光固化3D打印技术具有精度高、成型速度快等特点,因此在许多领域都有良好的应用,且前景广阔。在众多领域中,齿科领域个性化特征明显,对打印材料精度要求高,是目前光固化3D打印最有应用潜力和高附加值的领域。本文综述了光固化3D打印技术的种类、原理和技术的优缺点,并简述了光固化3D打印在齿科领域的应用。     

稀土化合物Yb(OTf)3催化的有机合成反应的最新进展

研究和开发环境友好的有机合成反应是"绿色化学"研究的一个重要内容,其中也包括新型绿色催化剂的研究.本文对近两年来Yb(OTf)3作为催化剂的有机合成反应按照反应类型进行了综述.进一步总结和拓展了Yb(OTf)3的催化范围,证明了稀土化合物广泛的应用前景.     

高效氧催化反应中的金属有机骨架材料（英文）

氧电催化反应包括氧气还原反应(ORR)和氧气析出反应(OER).作为核心电极反应,这两个反应对诸多能源存储与转换技术(比如燃料电池、金属空气电池以及全水分解制氢等)的能量效率起决定性作用.然而,ORR和OER涉及多个反应步骤、多个电子转移过程以及多相界面传质过程.这些复杂的过程较大程度上限制了ORR和OER的反应速率.从理论和实践两个方面来看,ORR和OER都需要高效电催化剂的参与来促进其反应速率,从而能够最终提高上述能源存储与转换技术的能量转换或利用效率.目前,以Pt,Pd,Ir,Ru为代表的贵金属基电催化剂具有十分突出的电催化性能.但是,过高的成本和过低的储量始终制约着贵金属基电催化剂在催化ORR和OER反应方面,乃至在能源存储与转换技术领域的规模化应用.因而,开发高效非贵金属基氧电催化剂成为近年来能源存储与转换领域的研究重点之一.在众多已经报道的非贵金属基氧电催化剂中,金属有机骨架材料(MOFs)备受瞩目.MOFs是一类由有机配体和金属节点通过配位键自组装而成的晶态多孔材料.它们具备超高比表面积、超高孔隙率以及规则性纳米孔道.相比较其他传统的多孔材料(比如活性炭、分子筛、介孔炭、介孔氧化硅等),MOFs最主要的优势在于它们的结构和功能可以依据需求通过选择合适的有机配体和金属节点进行便利地设计,或通过后处理进行必要的改性和调节.基于独特的多孔特性以及结构与功能的可设计、可调节性,MOFs在气体分离与存储、异相催化、化学传感、药物输送、环境保护以及能源存储与转化等领域都具有潜在的应用价值.因而,近年来,MOFs备受基础研究领域和工业界的青睐.针对MOFs开展的基础研究和应用开发逐渐成为诸多领域的研究焦点.也正由于MOFs具有的上述优异特性,尤其是结构与功能的可设计、可调节性,使得设计制备基于单纯MOFs以及MOFs衍生材料成为开发高效非贵金属基氧电催化剂的新途径.本综述首先论述了基于单纯MOFs的氧电催化剂(包括纯MOFs、活性物种修饰的MOFs以及与导电材料构成的复合MOFs)的合成以及它们在ORR或OER催化反应中应用的研究进展.在第二部分论述中,本综述主要针对MOFs衍生的各类氧电催化剂(包括无机微米-纳米结构/多孔碳复合材料、纯多孔碳材料、纯无机微米-纳米结构材料以及单原子型电催化材料)的研究进展进行了简要介绍和讨论.最后,本综述对MOFs基氧电催化剂目前存在的挑战进行了简要分析;同时,也对这类氧电催化剂的通用设计准则以及未来发展方向进行了展望.尽管存在诸多挑战,MOFs始终被认为是极好的"平台"材料.充分利用它们将有利于开发高效且实用的非贵金属基氧电催化剂.     

光固化3D打印教学实验设计与研究

光固化3D打印技术作为目前较为成熟的一类增材制造技术，在打印成型过程中包括三维建模、光敏树脂制备、打印参数调控、后处理等步骤，内容涉及机械、光学、高分子化学、软件工程学等相关知识。为提升本科生的实验兴趣和实验技能，进一步培养其科研和创新意识，我们面向本科生设计了基于光固化3D打印技术的创新实验。实验采用基于光引发自由基聚合的数字光处理(DLP)3D打印技术，通过对打印过程全流程的参与实践，达到让学生了解3D打印的原理、打印材料的合成和打印技术的过程等相关知识，从而达到可以自主操作完成光固化3D打印的实验教学目的。最后，通过对实验结果的分析，进一步培养学生分析问题和解决问题的能力。     

植物纤维及其提取物增强聚合物的3D打印成型研究

3D打印技术作为新型成型技术,近年来受到了巨大的关注,但常见的PLA、ABS等单体打印耗材由于其自身的不同缺点,限制了其进一步的应用。本文综述了植物纤维及其提取物增强聚合物复合材料在3D打印领域的应用研究进展,重点阐述了木纤维、竹纤维,秸秆纤维等常见植物纤维用于3D打印的研究现状,还介绍了纤维素、木质素、半纤维素等植物纤维提取物增强聚合物用于3D打印的研究情况。同时对植物纤维/聚合物材料存在的一些问题及改性方法进行了分析与展望。     

聚合物前驱体3D打印制备高性能陶瓷

3D打印制备陶瓷可以实现结构-材料设计一体化,为复杂形状陶瓷材料快速成型提供了新途径。但是传统的3D打印制备陶瓷是以陶瓷粉末或陶瓷颗粒为打印材料,存在陶瓷构件尺寸精度差、表面光洁度低和力学性能不佳等问题。近年来,以聚合物前驱体为打印材料,通过3D打印成型、高温裂解等工艺制备高性能陶瓷技术的出现为改善这些不足提供了新方法,成为3D打印陶瓷领域的研究热点。本文概述了聚合物前驱体3D打印制备高性能陶瓷的研究进展,重点阐述了本体聚合物前驱体、聚合物前驱体/光敏化合物、聚合物前驱体/巯基化合物、光敏基团改性聚合物前驱体、增强体/聚合物前驱体五种典型材料体系的研究现状,并对其今后的发展方向进行了展望。