中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网 Advanced Manufacturing & Materials Information Network, Chinese Academy of Sciences

微信公众号

您当前的位置: 首页 > 综合资讯

综合资讯共计 6,011 条信息

      全选  导出

1 用国产高性能材料支撑航空梦 2023-12-05

留在美国,还是回国?这是上世纪出国大潮中,出国留学人员要做的一道选择题。1988年,我在美国完成硕士、博士和博士后学业后,选择了回国效力。   我研究的是碳/碳复合材料。什么是碳/碳复合材料?以伊尔-76大型运输机为例,飞机使用的金属基刹车盘重量为2.8吨。如果使用碳/碳复合材料刹车盘,重量只有0.8吨。对零件重量以“克”为计量单位的飞机来说,这是一个革命性的变化。   英、法、美三国先后研制出了高性能碳/碳航空制动材料,碳/碳复合材料也被欧美等发达国家列入了禁止出口清单。改革开放后,我国从欧美进口的大量民航飞机,使用的都是碳/碳复合材料刹车盘。刹车盘是易耗件,大量进口要消耗大量外汇。此外,购买刹车盘时还附有苛刻的条件。   关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的,必须靠自主创新。   从上世纪八十年代起,我们就开始了碳/碳复合材料的基础研究。上世纪九十年代末期,我们完成了碳/碳复合材料飞机刹车盘工业化制备,实验室和台架试验的各项指标均符合要求。但是,最后的“终止起飞”项目测试却出现了问题,试验数据不达标。这意味着前面的努力都功亏一篑。   那是我们最困难的黑暗日子,我们几乎弹尽粮绝,甚至有队员还打了退堂鼓。但我坚信努力不会白费,国家的任务我们能完成,也必须完成。创新从来都是九死一生!   都说“十年磨一剑”,可我们整整磨了近二十年。二十年,团队成员从翩翩少年到两鬓斑白,大家把青春和汗水挥洒在了实验室,把最好的年华献给了祖国的材料事业。   最终,我们成功发明了“逆定向流—径向热梯度沉积热解炭技术”,走出了一条与国外完全不同的技术路线,改写了中国民航飞机必须依赖进口刹车盘才能落地的历史,也使我国成为继英、法、美之后,世界上第四个拥有该项制造技术的国家。   今天,我们的成果已经成功助力国产大飞机C919翱翔蓝天,并成为火箭发动机、超高速飞行器的关键材料,还广泛应用在核能、太阳能、化工以及电子等众多领域。   未来,我国还要去研制C929等一系列大飞机。我希望在有生之年能再磨一“剑”,彻底实现大飞机机轮刹车系统“中国造”,助力实现中华民族的伟大航空梦。 查看详细>>

来源: 点击量:174

2 新型“活材料”设计的“IT+BT”新范式 2023-12-05

11月27日,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所钟超课题组、周佳海课题组与深圳未知君谭验团队合作在Nature Chemical Biology上发表设计新型“活材料”的“IT+BT”新范式,题为Accelerating the design of pili-enabled living materials using an integrative technological workflow。该工作通过联合生物信息学、结构生物学和合成生物学的技术方法,实现了对合成特定生物聚合物菌株的高通量挖掘和筛选、生物聚合物组装机制的解析以及新型“活材料”的理性设计,搭建出快速开发新型“活材料”的“IT+BT”新范式。中国科学院深圳先进技术研究院黄园园助理研究员为本文第一作者,中国科学院深圳先进技术研究院钟超研究员、周佳海研究员和未知君的谭验博士为文章共同通讯作者。另外深圳先进技术研究院的科研助理吴彦霏和博士生王杰,深圳未知君的胡函博士和童邦卓工程师,深圳先进技术研究院李楠研究员团队,上海蛋白质中心的彭超研究员和殷跃以及钟超研究员团队的其他同学也对该工作也做出了重要贡献。 工程“活材料”(ELMs),是合成生物学与材料科学领域交叉发展衍生出的新兴领域。自组装的活体功能材料是当前”活材料”的重要组成部分,它由细胞和其自编程的生物聚合物共同组成。自组装的活体功能材料具有自生长、自适应、可进化等“活”的生命属性,并在生物传感、生物修复、疾病治疗和智能材料制备等领域表现出广阔的发展前景。然而,在当前自组装的活体功能材料的开发中,具有可编程生物聚合物基元的底盘细胞匮乏,使构筑具有更多功能且能满足不同应用场景的微生物“活材料”受限,并成为阻碍ELMs领域进一步发展的重要因素。 为了解决上述瓶颈,首先钟超研究团队与深圳未知君谭验博士团队合作开发出了软件BBSniffer,用于挖掘自然界中具有合成特定生物聚合物菌株,并为用户推荐出可用于下一步工程新型“活材料”的底盘细胞。用户仅需在软件中输入感兴趣的生物聚合物(包括蛋白质、多糖和其他生物聚合物)相关的专业术语,BBSniffer就可以从庞大的细菌基因组数据库中,搜索出合成相关生物聚合物基因簇的所有菌株,并通过软件内置的细菌分类数据库对菌株进行致病菌、工业菌株和其它菌株的分类及打分后,便可为用户生成用于下一步工程新型“活材料”的候选菌株参考列表。 研究团队以“共价交联型菌毛”作为示例,对自然界中合成此类蛋白质纤维的菌株进行筛选和分类后,挖掘出102株工业菌株中具有合成共价交联行菌毛的基因簇;通过对挖掘到的工业菌株进行进化树分析后,生成相对于参考菌株(研究共价交联型菌毛中的模式菌株,致病菌白喉杆菌)的亲缘关系距离打分文件;根据距离打分文件,BBSniffer生成包含有候选菌株培养条件、是否可编辑等信息的打分列表。研究者根据BBSniffer生成的候选菌株列表,选取易培养且基因组可编辑的工业菌株谷氨酸棒状杆菌ATCC14067,作为下一步开发基于共价交联型菌毛的新型微生物“活材料”的底盘细胞。 新型生物聚合物的组装机制解析对其进一步的工程改造有着非常重要的意义。因此,研究者以BBSniffer推荐的工业菌株谷氨酸棒状杆菌作为研究对象,通过基因敲除和形貌表征的方法,揭示了BBSniffer挖掘出的谷氨酸棒状杆菌中共价交联型菌毛(Spa菌毛)是由次要蛋白Spa1,Spa2和骨架蛋白Spa2共同组成。然后通过质谱鉴定,揭示了分选酶催化Spa2单体间缩合,形成分子间的异肽键,实现骨架蛋白单体间的聚合。此外,通过联合质谱鉴定、X-ray晶体衍射技术和体内验证实验,揭示了Spa2蛋白单体内的三对分子内异肽键和二对二硫键在纤维形成中的重要作用。 在对Spa菌毛纤维形成机制解析的基础上,研究者对Spa菌毛的骨架蛋白Spa2进行理性设计,构建出了基于Spa菌毛的新型可编程细胞外蛋白质支架。首先,研究者尝试将mCherry分别融合在Spa2的信号肽之后以及不含二硫键的M-domain的不同loop区域,结果表明这些位点都能够装载mCherry并可以形成纤维结构;此外,通过在Spa2上装载不同类型/大小的功能性肽段/蛋白/酶,也能够在细胞外形成具有对应功能的纤维。而后,研究者通过将Spa2单体同时融合分割的绿色荧光蛋白Venus的氨基端和羧基端,结果发现重组的细胞表面实现了荧光的互补,这表明可编程的Spa菌毛蛋白支架也可以用于细胞外多个蛋白的共组装。 以上的研究表明,可编程的Spa菌毛能够对多个蛋白共组装,有望应用于细胞外的酶促级联反应中。因此,研究者通过在骨架蛋白Spa2上融合多个纤维素酶,实现了在体外将粘稠的纤维素降解为细胞可以利用的葡萄糖;此外,通过工程工业菌株谷氨酸棒状使其具有生产番茄红素的能力。研究者通过结合工程细胞具备的细胞外降解纤维素为葡萄糖的能力,和细胞内具备的转化葡萄糖为高附加值化合物的能力,构筑出具有将废弃物转化为高附加值化合物的新型活体功能材料。 综上所述,该研究通过利用IT技术,实现了对自然界中生产生物聚合物菌株的的挖掘、分类以及分析,可以快速为用户找到易工程的非致病菌株作为新型“活材料”构筑的底盘细胞;通过BT技术,实现对挖掘到的底盘细胞中生物聚合物机制的解析,推进可编程生物聚合物的设计,并实现新型“活材料”的快速构筑。该研究为新型“活材料”的开发提供了“IT+BT”的新范式,并将加速新型“活材料”的开发。 该工作获得了国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、深圳市材料合成生物学重点实验和广东省基础与应用基础研究基金等项目的支持以及深圳市微生物药物智能制造重点实验室、深圳先进技术研究院与未知君共同创立的“BT-IT材料创新”联合实验室(https://mp.weixin.qq.com/s/mnoA0-iZeDGMVi3Tjrh3Ig)、深圳合成生物学创新研究院和定量合成生物学重点实验室等平台的支持。感谢国家蛋白质科学研究设施(上海)BL19U1线站的工作人员在晶体衍射数据收集中的支持与帮助,同时也感谢武汉大学范成鹏老师对结构解析的指导与帮助。 查看详细>>

来源:深圳先进技术研究院 点击量:193

3 西安交大&华中科大Nat.Commun.:多组元金属间化合物燃料电池催化剂合成新方法 2023-12-05

西安交通大学物理学院杨生春教授团队与华中科技大学姚永刚教授、上海交通大学邬剑波教授合作,在小尺寸、高抗烧结、多组元Pt基金属间化合物燃料电池催化剂制备领域取得重要进展。团队首次提出利用氢化硼烯原位合成多组元Pt基金属间化合物(IMCs)燃料电池催化剂的新策略。 杨生春教授团队在前期研究基础上(ACS Appl Mater&Interfaces,2022;J Mater Chem A,2020)提出了一种利用氢化烯(HB)合成多组元Pt金属间化合物(IMCs)的新方法。该方法将HB的还原性与原位形成的硼(B)纳米片相结合,形成了强金属-载体相互作用(SMSI),从而使催化剂具有更小的尺寸、更高的负载能力和稳定性。实验和理论计算揭示了催化剂中Pt-B键对催化剂的稳定性起到了关键作用,可使Pt纳米颗粒能够在高密度分布条件下仍然保持高度分散,即使在800-1000℃高温热处理过程中也展现出优异的抗烧结性能。此外,该策略还适用于在纳米碳(如碳黑、碳纳米管、石墨烯)和金属氧化物(如Al 2O 3、TiO 2、CeO 2)材料表面制备超小尺寸和高负载量的负载型贵金属催化剂,从而极大拓展了该策略的适用范围。通过Pt-B之间的SMSI效应,团队成功合成了一系列超小尺寸的二元、三元、四元和五元Pt基多组元金属间化合物燃料电池催化剂。与商业催化剂相比,这些i-PtM催化剂表现出更高的催化活性和耐久性。 该成果以“氢化硼烯实现多组元金属间化合物催化剂的合成”(Hydrogenated borophene enabled synthesis of multielement intermetallic catalysts)为题于2023年11月16日在《自然通讯》(Nature Communications)杂志在线发表。西安交通大学物理学院博士生曾晓晓、硕士生景玉丹(已毕业)、博士生高赛赛(已毕业)和上海交通大学博士生张文聪为论文共同第一作者,王斌副教授、华中科技大学姚永刚教授和杨生春教授为论文共同通讯作者,西安交通大学物理学院物质非平衡合成与调控教育部重点实验室为论文第一完成单位。此外,物理学院张杨副教授参与了本论文计算工作,杨生春教授团队梁超研究员、新疆大学季辰辰副教授、上海交通大学邬剑波教授等也深入参与本工作。 查看详细>>

来源:材料人 点击量:213

4 美参议员提出《2023年人工智能研究、创新和责任法案》 2023-11-27

美参议员于15日推出《2023年人工智能研究、创新和问责法案(AIRIA)》,旨在保护消费者和企业家,并责成商务部承担新的监管工作。该法案提出对“高影响”和“关键影响”的人工智能系统进行明确区分,并要求其进行自我认证。法案大致分为两个主题:主题一侧重于鼓励创新的立法举措,包括开放数据政策的修订、人工智能紧急行为检测标准以及在线内容验证方法的研究;主题二建立了一个问责框架,包括定义许多相关术语、报告义务、风险管理评估协议、认证程序、执行措施以及推动更广泛的人工智能消费者教育。 来源:https://meritalk.com/articles/senators-unveil-certification-bill-for-high-impact-ai/ 查看详细>>

来源: 点击量:231

版权所有@2017中国科学院文献情报中心

制作维护:中国科学院文献情报中心信息系统部地址:北京中关村北四环西路33号邮政编号:100190