德美研发快速自修复生物材料 有望在软机器人领域获得重要应用
自修复材料是一类拥有结构上具有自愈合能力的智能材料。近年来，人工合成的自修复生物材料越来越受到科学家的关注，其灵感来自于在受伤后能自我修复的生物系统。
目前，科学家合作研发一种高强度合成蛋白，可以在很短的时间内自我修复微观和宏观的机械损伤，完全恢复其结构和性能，并且具有可编程的愈合特性。这种愈合性能为生物启发性材料设计提供了新的机会，并解决了目前用于软机器人和个人防护设备的自修复材料的局限性。
宾夕法尼亚州立大学的德米雷尔教授说，我们改变了章鱼触手蛋白质的分子结构，以便将材料的自我修复能力发挥到极致。在自然界中，自我修复需要很长时间，例如24小时。现在，我们将修复过程缩短到1秒钟。
研究团队主要成员马克斯·普朗克智能系统研究所的阿布顿·佩纳-弗朗切斯博士解释道，章鱼需要更长的时间才能愈合，因为其触手中的蛋白质分子只是简单地交织在一起。而在实验室开发的材料中，我们改变了分子的纳米结构，使它们相互连接。这些材料经过系统优化，以改善其氢键结合的纳米结构和网络形态，具有可编程的愈合特性（愈合1秒后强度为2至23MPa），愈合速度和强度均超过其他天然与合成软材料几个数量级。
马克斯·普朗克智能系统研究所的梅廷·西蒂教授带领其团队研究了如何在软体机器人中使用这种自修复软材料。研究人员设计并制造了一种气动软促动器，并构建软夹持器，这是软机器人技术在食品、制药、包装和零售行业中很有希望的应用。此外，生物合成蛋白材料还提供了一个有前途的平台，可以使软机器人更接近于模拟复杂的生物系统，并为多功能软机器人提供了广阔的设计空间。 （科技日报记者李山）
https://t.cn/A6q52Uj5
自修复材料是一类拥有结构上具有自愈合能力的智能材料。近年来，人工合成的自修复生物材料越来越受到科学家的关注，其灵感来自于在受伤后能自我修复的生物系统。
目前，科学家合作研发一种高强度合成蛋白，可以在很短的时间内自我修复微观和宏观的机械损伤，完全恢复其结构和性能，并且具有可编程的愈合特性。这种愈合性能为生物启发性材料设计提供了新的机会，并解决了目前用于软机器人和个人防护设备的自修复材料的局限性。
宾夕法尼亚州立大学的德米雷尔教授说，我们改变了章鱼触手蛋白质的分子结构，以便将材料的自我修复能力发挥到极致。在自然界中，自我修复需要很长时间，例如24小时。现在，我们将修复过程缩短到1秒钟。
研究团队主要成员马克斯·普朗克智能系统研究所的阿布顿·佩纳-弗朗切斯博士解释道，章鱼需要更长的时间才能愈合，因为其触手中的蛋白质分子只是简单地交织在一起。而在实验室开发的材料中，我们改变了分子的纳米结构，使它们相互连接。这些材料经过系统优化，以改善其氢键结合的纳米结构和网络形态，具有可编程的愈合特性（愈合1秒后强度为2至23MPa），愈合速度和强度均超过其他天然与合成软材料几个数量级。
马克斯·普朗克智能系统研究所的梅廷·西蒂教授带领其团队研究了如何在软体机器人中使用这种自修复软材料。研究人员设计并制造了一种气动软促动器，并构建软夹持器，这是软机器人技术在食品、制药、包装和零售行业中很有希望的应用。此外，生物合成蛋白材料还提供了一个有前途的平台，可以使软机器人更接近于模拟复杂的生物系统，并为多功能软机器人提供了广阔的设计空间。 （科技日报记者李山）
https://t.cn/A6q52Uj5
【德美研发快速自修复生物材料 有望在软机器人领域获得重要应用】科技日报：近日，德国马克斯·普朗克智能系统研究所和美国宾夕法尼亚州立大学的科学家联合研发一种生物合成蛋白材料，通过强化串联重复多肽的愈合性能，成功解决了自修复软材料目前的局限性。该研究有望在软机器人领域获得重要应用，相关成果发表在近日的《自然材料》杂志上。
目前，科学家合作研发一种高强度合成蛋白，可以在很短的时间内自我修复微观和宏观的机械损伤，完全恢复其结构和性能，并且具有可编程的愈合特性。这种愈合性能为生物启发性材料设计提供了新的机会，并解决了目前用于软机器人和个人防护设备的自修复材料的局限性。
宾夕法尼亚州立大学的德米雷尔教授说，我们改变了章鱼触手蛋白质的分子结构，以便将材料的自我修复能力发挥到极致。在自然界中，自我修复需要很长时间，例如24小时。现在，我们将修复过程缩短到1秒钟。
研究团队主要成员马克斯·普朗克智能系统研究所的阿布顿·佩纳-弗朗切斯博士解释道，章鱼需要更长的时间才能愈合，因为其触手中的蛋白质分子只是简单地交织在一起。而在实验室开发的材料中，我们改变了分子的纳米结构，使它们相互连接。这些材料经过系统优化，以改善其氢键结合的纳米结构和网络形态，具有可编程的愈合特性（愈合1秒后强度为2至23MPa），愈合速度和强度均超过其他天然与合成软材料几个数量级。
目前，科学家合作研发一种高强度合成蛋白，可以在很短的时间内自我修复微观和宏观的机械损伤，完全恢复其结构和性能，并且具有可编程的愈合特性。这种愈合性能为生物启发性材料设计提供了新的机会，并解决了目前用于软机器人和个人防护设备的自修复材料的局限性。
宾夕法尼亚州立大学的德米雷尔教授说，我们改变了章鱼触手蛋白质的分子结构，以便将材料的自我修复能力发挥到极致。在自然界中，自我修复需要很长时间，例如24小时。现在，我们将修复过程缩短到1秒钟。
研究团队主要成员马克斯·普朗克智能系统研究所的阿布顿·佩纳-弗朗切斯博士解释道，章鱼需要更长的时间才能愈合，因为其触手中的蛋白质分子只是简单地交织在一起。而在实验室开发的材料中，我们改变了分子的纳米结构，使它们相互连接。这些材料经过系统优化，以改善其氢键结合的纳米结构和网络形态，具有可编程的愈合特性（愈合1秒后强度为2至23MPa），愈合速度和强度均超过其他天然与合成软材料几个数量级。
超临界水氧化装置-亨孚科技
一、超临界水氧化技术机理及工艺流程
1.机理
超临界（SCW）是指流体物质的一种特殊状态。当把处于汽、液平衡的流体升温升压时，热膨胀引起液体密度减小，而压力的升高又使汽液两相的相界面消失，成为均相体系，这就是临界点。当流体的温度、压力分别高于临界温度和临界压力时就称为处于超临界状态。超临界流体具有类似气体的良好流动性，但密度又远大于气体，因此具有许多独特的理化性质。
水是一种最普通和最重要的溶剂，水的临界点温度为374.3℃，压力为22.1MPa，临界密度是0.322g/cm3。如果将水的温度、压力升高到临界点以上，即为超临界水，其密度、黏度、电导率、介电常数等基本性能均与常态下的水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质，因此超临界水能与非极物质和其他有机物完全互溶。而无机物特别是盐类，在超临界水中的电常数和溶解度较小，也可以和空气、氧气、氮气和二氧化碳等气态物质互溶。
2.基本工艺流程
超临界水氧化处理污水工艺流程如下：
①用高压泵将污水压入反应器，污水在反应器里与一般循环反应物直接混合加热，提高温度。目前，工程上使用的超临界水氧化反应器基本上有三类：管式反应器、蒸发壁和罐式反应器。
②用压缩机将空气/氧气增压，并通过循环用喷射器把反应物（污水）一并带入反应器。有机物与氧在超临界水相中迅速反应而被氧化，氧化释放出的热量被利用为反应器加热。污水及氧化剂进入反应器之前，需要在加热器中预热到一定温度（300-450℃），以确保超临界水氧化反应能够顺利进行。
3.离开反应器的物料进入分离器，在此将反应中生成的无机盐等固体物料从液相中沉淀析出。
4.离开分离器的高温高压流体通过换热器后，再经阀减压排出，进入低压汽液分离器，分离出的气体（主要是二氧化碳）进行排放，液体则为洁净水。减压系统一般需要把容器的压力从23MPa降至常压。可以采用降压组件和闪蒸降压相结合的方法，如利用降压组件将系统压力从23MPa先降低到2.7MPa，降压后产物流体进入气液分离罐，系统压力降低到0.3MPa。
目前，根据此工艺流程设计了各种规模的反应系统，反应系统基本上分成7个主要步骤完成反应：（1）进料及加压；（2）预热；（3）反应；（4）盐的形成和分离；（5）淬冷，冷却和能力/热循环；（6）减压和相分离；（7）如果有必要，处理后出水需要进一步处理。
采用超临界水氧化法处理有机废水，实现无需系统外供热和自热是有条件的，当处理的有机物的浓度高于20%时，有盈余的热量可以回收和利用，但是要实现热量的回收和利用是需要更多技术支持的；如果有机物含量低于1%，则要加入辅助燃料。
二、氧化剂来源
一切富含且较容易释放氧的物质均可作为氧化剂，较多的事纯氧和空气，H2O2与KMnO4也被用作氧化剂。
三、特点
超临界水氧化反应具有如下特点：
1.水中几乎所有的有机物在较短试剂时间内与氧气或空气中的氧进行氧化、分解，被转化成无害的CO2、水、氮气等。
2.无机盐类溶解度小，以固体形式被分离出来或回收利用，例如造纸黑液经处理后可回收碱。
3.当被处理的污水或废液中的有机物浓度在3%-10%以上时，就可以依靠反应过程中释放的反应热来维持反应所需的热量平衡，不需外界加热。
一、超临界水氧化技术机理及工艺流程
1.机理
超临界（SCW）是指流体物质的一种特殊状态。当把处于汽、液平衡的流体升温升压时，热膨胀引起液体密度减小，而压力的升高又使汽液两相的相界面消失，成为均相体系，这就是临界点。当流体的温度、压力分别高于临界温度和临界压力时就称为处于超临界状态。超临界流体具有类似气体的良好流动性，但密度又远大于气体，因此具有许多独特的理化性质。
水是一种最普通和最重要的溶剂，水的临界点温度为374.3℃，压力为22.1MPa，临界密度是0.322g/cm3。如果将水的温度、压力升高到临界点以上，即为超临界水，其密度、黏度、电导率、介电常数等基本性能均与常态下的水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质，因此超临界水能与非极物质和其他有机物完全互溶。而无机物特别是盐类，在超临界水中的电常数和溶解度较小，也可以和空气、氧气、氮气和二氧化碳等气态物质互溶。
2.基本工艺流程
超临界水氧化处理污水工艺流程如下：
①用高压泵将污水压入反应器，污水在反应器里与一般循环反应物直接混合加热，提高温度。目前，工程上使用的超临界水氧化反应器基本上有三类：管式反应器、蒸发壁和罐式反应器。
②用压缩机将空气/氧气增压，并通过循环用喷射器把反应物（污水）一并带入反应器。有机物与氧在超临界水相中迅速反应而被氧化，氧化释放出的热量被利用为反应器加热。污水及氧化剂进入反应器之前，需要在加热器中预热到一定温度（300-450℃），以确保超临界水氧化反应能够顺利进行。
3.离开反应器的物料进入分离器，在此将反应中生成的无机盐等固体物料从液相中沉淀析出。
4.离开分离器的高温高压流体通过换热器后，再经阀减压排出，进入低压汽液分离器，分离出的气体（主要是二氧化碳）进行排放，液体则为洁净水。减压系统一般需要把容器的压力从23MPa降至常压。可以采用降压组件和闪蒸降压相结合的方法，如利用降压组件将系统压力从23MPa先降低到2.7MPa，降压后产物流体进入气液分离罐，系统压力降低到0.3MPa。
目前，根据此工艺流程设计了各种规模的反应系统，反应系统基本上分成7个主要步骤完成反应：（1）进料及加压；（2）预热；（3）反应；（4）盐的形成和分离；（5）淬冷，冷却和能力/热循环；（6）减压和相分离；（7）如果有必要，处理后出水需要进一步处理。
采用超临界水氧化法处理有机废水，实现无需系统外供热和自热是有条件的，当处理的有机物的浓度高于20%时，有盈余的热量可以回收和利用，但是要实现热量的回收和利用是需要更多技术支持的；如果有机物含量低于1%，则要加入辅助燃料。
二、氧化剂来源
一切富含且较容易释放氧的物质均可作为氧化剂，较多的事纯氧和空气，H2O2与KMnO4也被用作氧化剂。
三、特点
超临界水氧化反应具有如下特点：
1.水中几乎所有的有机物在较短试剂时间内与氧气或空气中的氧进行氧化、分解，被转化成无害的CO2、水、氮气等。
2.无机盐类溶解度小，以固体形式被分离出来或回收利用，例如造纸黑液经处理后可回收碱。
3.当被处理的污水或废液中的有机物浓度在3%-10%以上时，就可以依靠反应过程中释放的反应热来维持反应所需的热量平衡，不需外界加热。
✋热门推荐