《河南大学纳米材料工程研究中心发布纳米材料制备化学研究方向》

  • 来源专题: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
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2022-03-14
  • 河南大学纳米材料工程研究中心(简称“中心”)依托节能减阻添加剂教育部工程中心、河南省纳米材料工程技术研究中心及河南省纳米杂化材料工程研究中心组建,纳米杂化材料应用技术国家地方联合工程研究中心由国家发展和改革委员会于2015年12月批准建设。

    研究方向

    中心以国家战略和市场需求为导向,研究纳米材料宏量制备及应用中的基础科学问题和关键技术难题,发展高性能、多功能纳米材料的规模化制备技术,形成自主知识产权和关键核心技术。

    中心设立纳米材料制备化学、纳米润滑材料、能源与环境催化以及有机功能材料等四个研究室和一个产业化中试基地。

    纳米材料制备化学研究室

    主要致力于纳米材料的制备化学研究,期望通过化学方法制备具有特种功能的纳米材料并开展其性能及应用研究。主要研究方向包括以下:

    ★储能与能量转换纳米材料

    锂/钠离子电池电极材料

    超级电容器材料

    吸波材料

    ★生物医用纳米材料

    SiO2基纳米生物材料

    复合纳米抗菌材料

    仿生功能材料

    ★纳米材料的宏量制备技术

    少层石墨烯宏量制备

    锂离子电池材料宏量制备

    纳米润滑材料研究室

    主要开展新型节能减摩材料和技术的应用基础和应用研究。主要研究方向包括以下:

    ★环境友好纳米添加剂

    可分散性纳米微粒制备

    纳米微粒润滑添加剂摩擦学

    水基金属加工液添加剂

    润滑材料组分、结构与性能演变规律

    ★纳米复合薄膜

    分子有序超薄膜及其摩擦学

    有机、无机复合减摩抗磨涂层

    仿生结构表面构建及性能调控

    ★纳米复合钻井液

    能源与环境催化研究室

    长期致力于纳米光功能材料的设计合成及在光催化分解水、CO2光还原、有机污染物消除中的应用。主要研究方向包括以下:

    ★半导体光催化

    缺陷态TiO2

    硫属化合物

    有机聚合物

    理论计算

    ★稠油降粘

    稠油催化改质

    稠油乳化降粘

    ★生物电化学

    双极电化学

    电化学酶促合成

    有机功能材料研究室

    主要研究方向包括以下:

    ★ 螺烯化学

    噻吩螺烯与双螺烯的设计与合成

    噻吩螺烯与双螺烯的手性

    手性噻吩螺烯与双螺烯的光电特性

    类螺烯结构的设计与构筑

    ★ 有机功能材料

    基于并三噻吩的有机薄膜场效应晶体管(OFET)

    基于二噻吩并噻咯的聚合物有机太阳能电池(OSC)

    基于噻吩螺烯与双螺烯的自组装行为与纳微特性

    基于环状四联噻吩的树枝状化合物的合成与物性

    ★ 有机光化学

    噻吩螺烯与双螺烯的光化学合成

    稠合噻吩的敏化与光物理

    荧光化学传感器

    中试基地

    主要研究方向包括以下:

    ★纳米材料制备化学

    聚合物基纳米复合材料

    低品油气资源开采纳米材料

    纳米杂化阻燃剂

    重金属污染土壤修复剂

    节能减阻添加剂

    ★纳米材料规模化制备

    传质与梯度控制合成

    纳米材料的纯化与分离

    干燥、捕集与造粒

    废水处理与资源化

    随着技术开发与产业化工作的不断深化,河南大学纳米材料工程研究中心中试基地,逐步形成了以公司为工程技术开发核心,以国家工程中心为应用基础研究平台,以产业技术创新平台,为公共服务平台,以专业化众创空间为孵化企业培育基地,以纳米材料产业园为规模化企业产业化基地的全链式协同创新运营模式。

    抢滩纳米材料前沿,实现“芯”突破

    此前,500nm以下规格的电子级球形二氧化硅基本依赖进口,是我国高端电子封装制造的“卡脖子”材料,破解这一难题,对我国芯片产业链实现国产化,确保我国电子信息产业安全具有重要战略意义。

    而解决这一尴尬局面的,正是河南大学纳米材料工程研究中心。这个“摸着石头过河”的研究中心,建成了全国唯一一家同时拥有小试、中试和工程验证试验平台及材料性能测试和评价实验平台的纳米材料与技术孵化基地。

    针对高端电子封装材料的需求,中心采用液相法制备粒径可控的电子级球形二氧化硅,实现二氧化硅在微/纳米尺寸下的可控制备。

    “项目通过原料纯化、反应条件调控和核心设备的研制,已实现20、50、100纳米的产业化,解决了我国依赖进口的尴尬局面。”中心总工程师张治军介绍,电子级球形SiO2实现进口替代,为芯片产业链的国产化战略实施提供基础原材料,确保了我国电子信息产业安全。

    科技成果实现技术转化并最终实现产业化,才能真正服务于产业链升级。目前,研发团队正在思考,如何把纳米材料作为核心,上面延伸到原料,下至终极用户,完善产业链,更好地为国家做贡献。

相关报告
  • 《研究人员探索纳米材料的生物效应》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-12-19
    • 尽管纳米技术日益普及,但纳米颗粒的风险评估是一个艰巨的过程,给德国联邦风险评估研究所(BfR)带来了相当大的困难。 为了确定更有效的测试技术,一个研究小组,包括来自BfR和亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)的科学家,仔细检查了纳米材料的生物影响。研究结果发表在《颗粒和纤维毒理学》杂志上。 纳米材料的应用范围很广,从建筑材料到染料,从医药到电子和化妆品。它们可以在各种不同的应用中找到,但这些材料的性质尚不清楚。 纳米材料的定义完全取决于它们的大小。1到100纳米之间的材料称为纳米材料。 克里斯汀·舒伯特博士,亥姆霍兹环境研究中心分子系统生物学系 为了直观地了解纳米材料的微小尺寸,1纳米仅仅是1毫米的百万分之一。由于纳米材料非常小,它们可以很容易地穿透人体——例如,通过胃肠道、皮肤和肺部,它们可以导致不利的影响。 与传统化学物质类似,纳米材料在工业化生产、使用和商业化之前也应该进行健康危害检测。 每一种纳米材料现在都在单独进行测试。此外,每个纳米材料变体都需要单独的测试,因为即使是最微小的变化——例如表面或尺寸特性——也会影响毒性。 纳米材料的风险评估有时是困难和非常耗时的。待测物质的清单每天都在变长,因为纳米技术正在成为一项具有广泛应用的关键技术。因此,我们迫切需要找到更有效的风险评估的解决方案。 Andrea Haase博士,德国联邦风险评估研究所 但是如何恰当地将纳米材料分类呢?它们的效果有相似之处吗?材料的哪些特性与这些效应有关?在这项新的研究中,BfR和UFZ的研究人员以及行业代表合作回答了这些问题。 舒伯特补充说:“我们关注的是生物效应,并研究了哪些分子和信号通路会受到哪些纳米材料的影响。” 研究人员进行了体外实验,他们将大鼠肺部的上皮细胞暴露在不同类型的纳米材料中,然后观察细胞内的变化。为了完成这项任务,研究人员使用了所谓的多组学技术——他们首先检测各种氨基酸和脂质以及数千种细胞蛋白,并分析细胞内重要的信号通路。 然后,在一种创新的生物信息学分析方法的帮助下,他们评估了大量的数据并得出了一些有趣的结果。 我们能够证明,具有毒性作用的纳米材料最初会引发氧化应激,而在这个过程中,细胞中的某些蛋白质会被上调或下调。在未来,这些关键分子可以作为生物标记物来快速有效地检测和提供纳米材料潜在毒性作用的证据。 克里斯汀·舒伯特博士,亥姆霍兹环境研究中心分子系统生物学系 如果纳米材料具有高水平的毒性,就会导致氧化应激的增加。随后是炎症过程的发展,细胞在特定的时间点后死亡。 “我们现在对纳米材料如何影响细胞有了更好的理解,”Haase补充说。“在生物标志物的帮助下,我们现在可以检测到比以前更低的毒性反应。” 此外,科学家们还发现了细胞代谢变化与纳米材料特性之间的明显联系。 “例如,我们能够证明,表面积大的纳米材料对细胞的影响与表面积小的纳米材料截然不同,”舒伯特补充说。 了解在毒性作用中起主要作用的参数类型将是非常有用的。这意味着纳米材料可以在制造过程中得到改善,例如,通过微小的改变,从而减少有害影响。 舒伯特说:“我们的研究使我们向前迈进了几大步。”“我们第一次广泛地分析了毒性作用背后的生物机制,根据其生物效应将纳米材料分类,并为新的检测方法确定了关键的生物标志物。” BfR的安德里亚·哈斯非常高兴:“研究结果对未来的工作很重要。它们将有助于为纳米材料的有效、可靠的风险评估提供新概念,并为我们确定前进的方向。”
  • 《国家纳米科学中心金纳米棒材料组装研究取得重要进展》

    • 来源专题: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
    • 编译者:万勇
    • 发布时间:2017-12-07
    •   微纳加工方法主要分为“自上而下”和“自下而上”两种基本类型。前者是目前广泛应用于微纳加工领域的主流技术,但其由于受到物理极限的制约,一般加工分辨率在几十纳米量级上。后者则可在更小的尺度(包括分子尺度)上实现加工,被认为是一种突破物理限制的有效途径。然而,“自下而上”的组装方法由于科学认知和实验技术的不足,导致其在低缺陷、大面积、组装过程、组装结构等四个方面存在持续的挑战。相对而言,组装结构面临的障碍最大。这其中,一个最重要问题是如何实现组装对称性的可调控。组装对称性可调控对于组装结构多样性和组装体功能的丰富无疑是非常重要的。一般而言,由于形状互补性,组装结构对称性受到组装单元的形貌限制,四方单元易于形成四方密排结构,而球型则形成六方密排对称结构。由于在组装动力学过程中组装单元间的复杂力平衡和热力学最小原理的要求,打破形状依赖的组装结构对称性似乎是一个难以实现的目标。   国家纳米科学中心和中国科学院纳米科学卓越中心刘前课题组与吴晓春课题组、邓珂课题组以及美国科罗拉多大学Ivan I. Smalyukh课题组合作,通过引入一种新概念的主导控制力,首次实现了纳米金棒的四方对称性组装,一举突破了一直以来八面体金棒只能是形状依赖的六方对称结构的实验结果。这一结果也在八面体银和钯纳米棒上得到了实现,展示了这种方法的普适性。多尺度模拟计算进一步揭示这种控制力主导了非形状依赖的组装过程,并很好的解释了四方对称比六方对称具有更高的热力学稳定性的实验结果。这种方法开辟了一条打破形状依赖组装对称性的新途径,为组装结构的多样性和纳米材料组装结构的可设计、可控提供了了有力工具,将为推动纳米组装技术的进步提供助力。   该工作是刘前课题组前期研究(Nanoscale, 2014, 6, 3064;Langmuir 2013, 29, 6232;Chem. Commun., 2012, 48, 2128; Langmuir 2011, 27, 11394)的进一步拓展,已于 11月10 日在线发表在《自然·通讯》(Nature Communications 2017, 10, 13743)。文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-017-01111-4。该工作获得了国家重点研发计划纳米科技重点专项、中国科学院战略性先导科技专项A、国家基金委和欧盟项目的支持。