受生物启发的变色涂料既可为房屋增温 也可为房屋降温

受生物启发的变色涂料既可为房屋增温也可为房屋降温该图表说明了受变色龙启发的涂层如何对炎热和寒冷的室外温度做出反应图/美国化学学会变色龙原产于非洲西南部，当环境温度升高时，它的皮肤会变成浅灰色。这样做可以反射射入阳光中的高温红外线波长，防止身体过热。然而，当气温下降时，爬行动物的皮肤就会呈现出深褐色的吸热颜色。在哈尔滨工业大学王富强教授的带领下，一个国际科学家团队着手将这种功能复制到一种可变色的液体涂层中，并将其应用于房屋和其他建筑物的屋顶和外墙。这种"温度适应性辐射冷却涂层"（TARCC）含有微胶囊，其中填充了聚偏氟乙烯，这种化学物质会随着温度的变化而改变颜色。为了测试这种涂层，研究人员将其涂在铝箔覆盖的聚苯乙烯盒子上，然后让其干燥成膜。当薄膜被加热到68ºF（20ºC）时，颜色开始从深灰色变为浅灰色。当温度达到86ºF（30ºC）时，它的颜色变得非常浅，可以反射高达93%的太阳辐射。在随后的实验中，TARCC被应用于微型房屋式室外建筑，并在整个四季中对其进行监测。作为对照，其他相同的结构则覆盖了普通白色涂料、被动辐射冷却涂料和蓝色钢瓦。在炎热的夏季，TARCC不仅比白色涂料和钢瓦凉爽得多，而且是唯一一种能在春秋两季室外温度全天波动时在加热和冷却状态之间切换的材料。有关这项研究的论文最近发表在《纳米快报》（NanoLetters）杂志上。另外一个有趣的现象是，麻省理工学院的科学家们之前开发出了受变色龙启发的Thermeleon屋顶瓦片，这种瓦片可以根据温度变化在黑白两种颜色之间切换。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385545.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385545.htm

"电子蜘蛛丝"传感器：利用环保技术实现生物电子学革命

"电子蜘蛛丝"传感器：利用环保技术实现生物电子学革命研究人员开发出了一种制造自适应生态友好型传感器的方法，这种传感器可以直接且不易察觉地印在各种生物表面上，无论是手指还是花瓣。资料来源：剑桥大学这种方法由剑桥大学的研究人员开发，其灵感来自蜘蛛丝，蜘蛛丝可以粘附在各种表面上。这些"蜘蛛丝"还结合了生物电子学，因此可以在"网"上添加不同的传感功能。先进的传感器技术这种纤维比人的头发至少小50倍，重量非常轻，研究人员直接将其打印在蒲公英蓬松的种子头上，而不会破坏其结构。印在人的皮肤上时，纤维传感器会紧贴皮肤并暴露出汗孔，因此佩戴者不会察觉到它们的存在。对印制在人体手指上的纤维进行的测试表明，它们可用作连续的健康监测器。这种低废物、低排放的生命结构增强方法可用于从医疗保健和虚拟现实到电子纺织品和环境监测等一系列领域。今天（5月24日），《自然电子学》杂志报道了这一研究成果。研究人员开发出了一种制造自适应生态友好型传感器的方法，这种传感器可以直接且不易察觉地印在各种生物表面上，无论是手指还是花瓣。这种比人类头发至少小50倍的纤维非常轻巧，研究人员可以直接将其打印到蒲公英蓬松的种子头上，而不会破坏其结构。资料来源：剑桥大学虽然人体皮肤非常敏感，但在皮肤上增加电子传感器可以从根本上改变我们与周围世界的互动方式。例如，直接印在皮肤上的传感器可用于持续健康监测、了解皮肤感觉，或在游戏或虚拟现实应用中改善"真实"感觉。可穿戴技术面临的挑战虽然嵌入传感器的可穿戴技术（如智能手表）已广泛普及，但这些设备可能会让人感到不舒服和碍眼。它们还会抑制皮肤的内在感觉。"如果你想准确地感知皮肤或树叶等生物表面上的任何东西，那么设备与表面之间的接口就至关重要，"领导这项研究的剑桥大学工程系教授黄艳艳（YanYanSheryHuang）说。"我们还希望生物电子器件对用户来说是完全不可感知的，这样它们就不会以任何方式干扰用户与世界的互动方式，而且我们希望它们是可持续的、低废料的。"研究人员开发出了一种制造自适应环保型传感器的方法，这种传感器可以直接且不易察觉地印在各种生物表面上，无论是手指还是花瓣。当印制在人体皮肤上时，纤维传感器会紧贴皮肤并暴露出汗孔，因此佩戴者不会察觉到它们的存在。对印制在人类手指上的纤维进行的测试表明，它们可用作连续健康监测器。资料来源：剑桥大学柔性电子产品的创新制造可穿戴传感器有多种方法，但这些方法都有缺点。例如，柔性电子元件通常印在塑料薄膜上，不允许气体或湿气通过，因此就像用保鲜膜包裹皮肤一样。其他研究人员最近开发出了可透气的柔性电子元件，就像人造皮肤一样，但这些元件仍然会干扰正常感觉，而且依赖于能源和废物密集型制造技术。三维打印是生物电子学的另一条潜在途径，因为它比其他生产方法浪费更少，但会产生较厚的装置，从而干扰正常行为。旋转电子纤维可制造出用户无法察觉的装置，但灵敏度和复杂程度不高，而且很难转移到相关物体上。现在，这个由剑桥大学领导的团队开发出了一种制造高性能生物电子器件的新方法，通过直接在各种生物表面（从指尖到蒲公英蓬松的种子头）上打印，这些电子器件可以定制。他们的技术灵感部分来源于蜘蛛，它们用最少的材料创造出适应环境的复杂而坚固的网状结构。研究人员用PEDOT:PSS（一种生物相容性导电聚合物）、透明质酸和聚氧化乙烯纺出了生物电子"蜘蛛丝"。这种高性能纤维是在室温下用水基溶液制成的，因此研究人员能够控制纤维的"可纺性"。随后，研究人员设计了一种轨道纺丝方法，使纤维能够变形为生物表面，甚至是指纹等微观结构。在人类手指和蒲公英种子头等表面对生物电子纤维进行的测试表明，这些纤维具有高质量的传感器性能，同时还不会被宿主察觉。论文第一作者AndyWang说："我们的纺丝方法可以让生物电子纤维在微观和宏观尺度上遵循不同形状的解剖结构，而无需任何图像识别。这为如何制造可持续电子器件和传感器开辟了一个完全不同的角度。这是一种更容易制造大面积传感器的方法。"未来方向和商业化大多数高分辨率传感器都是在工业洁净室中制造的，需要在多步骤、高能耗的制造过程中使用有毒化学品。而剑桥大学开发的传感器可以在任何地方制造，所耗费的能源仅为普通传感器的一小部分。生物电子纤维可以修复，在使用寿命结束后只需简单清洗即可，产生的废料不到一毫克：相比之下，一般一次洗衣产生的纤维废料在600至1500毫克之间。"利用我们简单的制造技术，我们几乎可以把传感器放在任何地方，并在需要的时候随时随地对它们进行维修，而不需要大型印刷机或集中的制造设施，"Huang说。"这些传感器可以在需要的地方按需制造，并且产生的废物和排放物极少。"研究人员表示，他们的设备可应用于健康监测、虚拟现实、精准农业和环境监测等领域。未来，还可以将其他功能材料融入到这种纤维打印方法中，建立集成纤维传感器，以增强生命系统的显示、计算和能量转换功能。在剑桥大学商业化部门"剑桥企业"的支持下，这项研究正在实现商业化。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432214.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432214.htm

创新型木质纤维素生物精炼厂：酵母生产增值化学品的新领域

创新型木质纤维素生物精炼厂：酵母生产增值化学品的新领域通过在木质纤维素生物炼制中对Ogataeapolymorpha中的葡萄糖和木糖进行工程化联合利用，可高效生产脂肪酸和3-羟基丙酸。资料来源：DICP然而，由于木糖同化能力有限以及葡萄糖的抑制作用，在微生物中共同利用木糖和葡萄糖具有挑战性。最近，中国科学院大连化学物理研究所周永进研究员领导的研究小组提出了一种木质纤维素生物炼制微生物平台。该平台通过重新连接多藻类（Ogataea(Hansenula)polymorpha）的细胞代谢，增强了前体乙酰-CoA和辅助因子NADPH的供应，从而可以高效合成乙酰-CoA衍生物，如脂肪酸（FFA）和3-羟基丙酸（3-HP）。这项研究将于今天（8月24日）发表在《自然-化学生物学》上。研究人员成功地实现了同时利用葡萄糖和木糖。为此，他们引入了一个己糖转运体突变体和木糖异构酶，并过量表达原生木糖激酶，以加强木糖的分解和输入。该工程菌株在实验室中从真正的木质纤维素水解物中产生了7.0克/升的FFA，在生物反应器中从模拟木质纤维素中产生了38.2克/升的FFA。此外，通过新陈代谢转化策略，这个表现卓越的细胞工厂被扩大用于生产3-羟基酚，从模拟木质纤维素中获得了79.6克/升的最高3-羟基酚滴度。周教授说："我们的工作在不影响原生葡萄糖代谢的情况下实现了木糖和葡萄糖的共同利用，证明了O.polymorpha作为细胞工厂利用木质纤维素生产多功能增值化学品的潜力。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379295.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379295.htm

高科技头盔可以在感应到工程车辆震动过大时发出警报

高科技头盔可以在感应到工程车辆震动过大时发出警报该头盔将于本月晚些时候在汉诺威工业博览会上展出虽然这款可穿戴设备看起来与普通头盔无异，但它的内部固定带中内置了一个灵活的压电体传感器，可穿过用户的头顶。这种传感器采用铝涂层聚丙烯泡沫制成的薄膜形式，其工作原理主要是压电效应，即材料在物理变形时产生可测量的电信号。变形越大，电压越高。当佩戴者在驾驶钻机时上下晃动，传感器就会反复变形，从而产生信号。这些信号的电压和频率会被传送到佩戴在身上的发射模块，再由该模块将信息传送到计算机。近距离观察压电陶瓷传感器薄膜计算机上的软件会对数据进行分析，并在摇晃达到危险程度时向用户发出警报。这时，他们可以休息一下，或许可以尝试通过在座椅上增加阻尼元件等措施来解决这种情况。用户一定要做些什么，因为过度/长时间的身体晃动会严重损害大脑、脊柱和眼睛。事实上，在设计工程车辆时还可以利用这种传感设备，在车辆投入生产之前就能检测并纠正晃动。弗劳恩霍夫机电专家BjörnSeipel说："工程机械驾驶员的全身振动平均加速度值为0.2m/s²至1.5m/s²，峰值可能更高。我们的头盔传感器可以轻松精确地测量日常操作中的振动负荷。在此基础上，可以大大提高健康保护水平"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426236.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426236.htm

科学家研发出旨在帮助农民节约宝贵水资源的高科技土壤传感器

科学家研发出旨在帮助农民节约宝贵水资源的高科技土壤传感器其底端的湿度感应元件被一层被称为金属有机框架（MOF）的合成材料薄膜所覆盖。此前，MOF被用于水过滤器、碳捕获介质和疫苗等应用中，它有一个开放的笼状内部微结构，使它们能够吸收某些类型的分子。虽然KAUST团队尝试了各种MOF，但发现其中一种--称为Cr-soc-MOF-1--对水有特殊的亲和力，能在液体中捕获其自身重量的两倍。科学家们在一个廉价的电极微型传感器上涂上一层该材料的薄膜，然后将该传感器插入潮湿的土壤中。当薄膜开始从土壤中吸水时，水就取代了MOF中的一些空气，按比例改变其电容量。这种变化可以被微型传感器检测到，从而提供一个关于土壤湿度的电子读数。该装置被发现可以在黄土和粘土样本中工作，在后者中表现出大约8分钟的响应时间。现在的计划是利用该设备的更便携版本对该技术进行实际的现场测试。Salama教授说："我们预计基于MOF的土壤湿度传感器将推动下一代土壤湿度传感器技术，提供自动化和精确的灌溉系统。"关于这项研究的论文最近发表在ACS应用材料与界面杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348513.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348513.htm

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品首先，在3D打印介质中使用木材并不是一个新想法。我们以前还看到过用从木材中提取的纤维素打印出的木质物品，以及用锯末与生物环氧树脂混合制成的3D打印吉他。麻省理工学院的科学家甚至正在开发一种方法，将实验室培养的木材培育成预定的三维形状。然而，休斯顿莱斯大学的研究人员声称，他们是第一批用完全由木材天然成分组成的材料3D打印出真正木制物品的人。除了水之外，粘稠的墨水还包括纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶体和木质素--后者是一种有机聚合物，构成了包括树木在内的植物的大部分支撑组织。纤维素和木质素都可以从林业、建筑业和消费品行业产生的木材废料中获取。木墨是通过一种称为直接墨水写入（DIW）的3D打印工艺来连续分层构建物体的。这与常用的熔融沉积建模（FDM）技术类似，熔融材料从喷嘴中挤出，冷却后硬化。在DIW技术中，材料不是冷却，而是通过烧结工艺变成固体形式。对于木质油墨来说，烧结过程包括在-85ºC(-121ºF)温度下冷冻干燥印刷物体48小时，然后在180ºC(356ºF)温度下加热20至30分钟。加热步骤将木质素转化为一种"分子胶"，将纤维素纤维和晶体结合在一起。部分3D打印木制品，包括一张小桌子和一把小椅子据报道，用这种材料打印出来的小物件在外观、结构、质地、热稳定性甚至气味方面都与天然木材十分相似。它们在机械强度上也比天然轻木更强，天然轻木在研究中被用作基线。还有一个额外的好处，就是它们在废弃后可以生物降解。但更重要的是，用油墨打印物品时，只使用打印该物品所需的油墨量。相比之下，用天然木块雕刻或碾磨物品时，去掉的所有木料都会被浪费掉。首席科学家穆罕默德-拉赫曼（MuhammadRahman）副教授说："直接利用自身天然成分创建木结构的能力为更加环保和创新的未来奠定了基础。它预示着一个可持续3D打印木结构的新时代。"科学家们承认，该过程中的冷冻干燥和加热步骤需要大量能源，因此他们正在探索替代方法。他们的研究论文最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424440.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424440.htm