科学家发明几乎100%可回收的电路板 在拆卸时会变成果冻状

科学家发明几乎100%可回收的电路板 在拆卸时会变成果冻状 从左到右依次是玻璃纤维基印刷电路板、采集的玻璃纤维片、从电路板上剥离的胶状玻璃纤维聚合物块以及采集的电子元件由于这种基底材料不容易分解，因此回收电子元件再利用需要耗费大量人力和时间。有时，为了回收电子元件，玻璃纤维会被烧掉，但这一过程并不环保，而且可能会损坏所回收的元件。这就是试验性新 PCB 的用武之地。它由华盛顿大学的科学家们创造，用一种被称为玻璃聚合物的聚合物取代了玻璃纤维中的树脂。只要印刷电路板还在使用，这种玻璃聚合物就能保持强度、刚度和非导电性，使基板的功能与传统玻璃纤维基板无异。华盛顿大学机械工程博士后学者 Agni K.华盛顿大学机械工程博士后学者比斯瓦尔使用热压机压合玻璃纤维印刷电路板 马克-斯通/华盛顿大学一旦这种"vPCB"（玻璃纤维印刷电路板）达到使用年限，就会被送往回收设施，并浸入沸点相对较低的有机溶剂中。当溶剂沸腾时，会使玻璃纤维膨胀并变成胶状。所有的玻璃纤维和电子元件（完全没有损坏）都可以很容易地取出来重新使用。此外，实验室实验还表明，98% 的玻璃聚合物本身可以重复使用，91% 的溶剂也可以重复使用。重要的是，vPCB 可以在现有设施中生产，而且可以反复回收利用。事实上，科学家们估计，与传统的多氯联苯相比，使用回收的 vPCB 可使全球变暖潜能值降低 48%，致癌物质排放量减少 81%。研究论文的共同资深作者 Vikram Iyer 副教授说："在电子垃圾的质量和体积中，PCB 占了相当大的一部分。它们的构造具有防火和防化学腐蚀的特性，这使它们非常坚固耐用。但这也使它们基本上无法回收利用。在这里，我们创造了一种新的材料配方，其电气性能可与传统的多氯联苯媲美，同时还创造了一种可反复回收利用的工艺。"该论文最近发表在《自然-可持续性》杂志上。此外，有趣的是，同一批科学家还曾在一种更易于修复和回收的碳纤维中使用过玻璃纤维。 ... PC版： 手机版：

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物

环保技术新突破：科学家利用植物纤维素制成新型聚合物 科学家们设计出了一种利用纤维素生产可回收且稳定的聚合物的方法，为传统塑料提供了一种可持续的替代品。这一研究成果为生产环保材料提供了新的可能性。上图为本研究开发的新型可回收聚合物制成的透明薄膜。资料来源：Feng Li他们开发出了一种方便、多用途的方法，利用从植物纤维素中提取的化学物质制造各种聚合物；最重要的是，这些聚合物可以完全回收利用。该方法发表在《ACS Macro Letters》杂志上。纤维素是植物生物质中最丰富的成分之一，是所有植物细胞周围坚韧细胞壁的关键部分。纤维素很容易从稻草和锯末等植物废料中获取，因此，将纤维素用作聚合物生产的原料不会减少用于粮食生产的农业用地。纤维素是一种长链多糖聚合物，即由多个糖基（特别是葡萄糖）通过化学键连接而成。为了制造新型聚合物，北海道研究小组使用了两种市售的小分子，即由纤维素制成的左旋葡糖烯酮（LGO）和二氢左旋葡糖烯酮（Cyrene）。他们开发了新颖的化学工艺，将 LGO 和 Cyrene 转化为各种非天然多糖聚合物。通过改变聚合物的精确化学结构，可以生成不同的材料，用于各种可能的应用。"我们面临的最大挑战是控制将较小单体分子连接在一起的聚合反应，以及获得对普通应用足够稳定的多糖材料，同时还能在特定化学条件下被分解和回收。"左起研究小组的佐藤俊文、水上雄太、李锋和矶野拓也。图片来源：李锋李补充说，研究过程中最大的惊喜是他们制作的聚合物薄膜具有很高的透明度，这对于这些聚合物似乎最适合的专业应用来说可能至关重要。另一位通讯作者 Toshifumi Satoh 教授补充说：由于这些材料相当坚硬，可能难以用作塑料袋等柔性塑料材料，因此我认为它们更适合用作光学、电子和生物医学应用领域的高性能材料。世界各地的其他研究小组也在探索用植物制造塑料替代聚合物的潜力，其中一些"生物塑料"已经可以在市场上买到，但佐藤的研究小组为这一快速发展的领域增添了一个重要的新机会。研究小组现在计划探索更多的可能性，但可行的结构变化非常多，因此他们希望与计算化学、人工智能和自动合成方面的专家联手探索这些选择。"我们希望这项工作能开发出多种有用的非天然多糖聚合物，使其成为从生物质到高效回收的可持续合成闭环的一部分。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家揭示火蚁用身躯搭建“蚁筏”背后的科学原理

科学家揭示火蚁用身躯搭建“蚁筏”背后的科学原理 宾汉姆顿大学（Binghamton University）的研究人员正在探索火蚁如何形成浮筏在洪水中生存，目的是将这些生物机制应用到材料科学中。研究小组对这些蚂蚁浮筏的适应性和机械特性进行了研究，发现它们表现出一种独特的"捕捉粘合"行为，能在压力下增强强度。这项研究可能会开发出能在机械应力作用下自我强化的创新材料，有望应用于生物医学植入物和软机器人等多个领域。资料来源：罗伯特-瓦格纳当洪水侵袭火蚁生活的地区时，火蚁的生存对策是把蚁群螯合在一起，形成一个有浮力的"筏子"，漂浮在水面上，使蚁群团结在一起。把它想象成一种浓缩的、适应性强的材料，其中的构件单个的蚂蚁实际上是有生命的。宾汉姆顿大学助理教授罗布-瓦格纳（Rob Wagner）作为科罗拉多大学博尔德分校弗内里软物质力学实验室（Vernerey Soft Matter Mechanics Lab）的成员领导了这项研究，他们在研究中调查了这些活体筏的适应性反应。研究目标是了解它们如何自主变形和改变机械特性，然后将最简单、最有用的发现融入人造材料中。他说："生命系统一直让我着迷，因为它们能实现我们目前的工程材料无法实现的东西甚至差得很远。我们制造大块聚合物系统、金属和陶瓷，但它们都是被动的。这些成分不能像每一个生命系统那样储存能量，然后将能量转化为机械功。"瓦格纳认为，这种能量的储存和转换对于模仿生命系统的智能和自适应行为至关重要。在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的论文中，科罗拉多大学的瓦格纳和他的合著者研究了火蚁蚁排在拉伸时对机械负荷的反应，并将这些蚁排的反应与动态自愈聚合物进行了比较。瓦格纳说："许多聚合物是通过动态键结合在一起的，这些键会断裂，但可以重组。如果拉得足够慢，这些键就有时间重组材料，这样它就不会断裂，而是像孩子们玩的粘液或软冰淇淋一样流动。如果拉得很快，它就会像粉笔一样断裂。由于筏子是由蚂蚁相互粘连在一起的，它们之间的粘结可以断裂，也可以重组。所以，我和我的同事认为它们也会做同样的事情。"但瓦格纳和他的合作者发现，无论他们以何种速度拉动蚂蚁排，它们的机械反应几乎都是一样的，而且它们从未流动过。瓦格纳推测，蚂蚁在感觉到力的时候会反射性地收紧并延长抓握的时间，因为它们想保持在一起。它们要么减弱，要么关闭动态行为。测试火蚁筏在拉伸时对机械负荷的反应的实验。资料来源：罗伯特-瓦格纳这种受力后粘结力增强的现象被称为"捕捉粘结行为"，它很可能会增强蚁群的凝聚力，这对蚁群的生存是有意义的。"当你用一定的力量拉动典型的粘合剂时，它们会更快松开，寿命也会缩短你拉动粘合剂，就是在削弱它。这就是你在几乎所有被动系统中看到的情况，"瓦格纳说。"但在生命系统中，由于其复杂性，有时你会发现在一定范围的外力作用下，捕捉到的键能保持更长的时间。有些蛋白质会自动机械地做到这一点，但这并不是蛋白质在做决定。它们只是以这样一种方式排列，当施加外力时，就会显示出这些锁定或'捕捉'的结合位点。"瓦格纳认为，在工程系统中模仿这些捕捉键，可以制造出在机械应力较大的区域表现出自主、局部自强的人造材料。这可以延长生物医学植入物、粘合剂、纤维复合材料、软机器人组件和许多其他系统的寿命。像火蚁蚁排这样的昆虫集体聚集体已经在启发研究人员开发具有刺激响应机械特性和行为的材料。今年早些时候发表在《自然-材料》（Nature Materials ）上的一篇论文由德克萨斯农工大学的瓦尔响应生物材料实验室（Ware Responsive Biomaterials Lab）领导，论文作者包括瓦格纳（Wagner）和他的前论文导师弗朗克-J.Vernerey 教授的贡献该论文展示了由被称为液晶弹性体的特殊凝胶或材料制成的带子如何在加热过程中盘旋，然后相互缠绕，形成类似固体的凝结结构，其灵感正是来自于这些蚂蚁。瓦格纳说："这项工作的一个自然进展就是回答我们如何才能让这些带子或其他软构件之间的相互作用像火蚁和一些生物分子相互作用那样在负载下'接住'。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法”

科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法” 人们普遍认为，减少肉类和奶酪的消费，转而食用植物食品是有益的。然而，当我们在超市的冷藏区面对传统的动物性食品和环保的替代蛋白质之间做出选择时，我们并不总是做出具有环保意识的选择。尽管现在很多植物性食品都有很好的风味，但往往缺乏"正确"的口感。此外，一些植物蛋白替代品在加工过程中会消耗资源，因此并不具有可持续性。但是，如果有可能制造出可持续的、富含蛋白质且口感适宜的食品呢？哥本哈根大学的最新研究为这一设想提供了动力。关键是什么？蓝绿藻。这种蓝绿藻并不是夏天在海中成为毒汤的那种臭名昭著的蓝绿藻，而是无毒的蓝绿藻。在玻璃管中培养微藻的封闭式光生物反应器。图片来源：IGV 生物技术公司，CC BY-SA 3.0 DEED"蓝绿藻是一种活的生物体，我们已经能够让它们产生一种它们无法自然产生的蛋白质。尤其令人兴奋的是，这种蛋白质是以纤维状形成的，有点像肉类纤维。"食品科学系的 Poul Erik Jensen 教授说："我们有可能将这些纤维用于植物性肉类、奶酪或其他一些我们追求特殊口感的新型食品中。"在一项新的研究中，詹森和哥本哈根大学等机构的研究人员表明，通过将外来基因插入蓝藻，蓝藻可以作为新蛋白质的宿主生物。在蓝藻体内，这种蛋白质以细线或纳米纤维的形式组织起来。最少的加工 - 最大的可持续性全世界的科学家都把蓝藻和其他微藻作为潜在的替代食品。部分原因是蓝藻和其他微藻与植物一样，通过光合作用生长，部分原因是它们本身含有大量蛋白质和有益健康的多不饱和脂肪酸。"能够操纵一个活的生物体生产出一种新型蛋白质，并将其自身组织成线，这种程度是很少见的，而且非常有前途。此外，由于蓝藻依靠水、大气中的二氧化碳和太阳光生存，因此它是一种很容易持续生长的生物。这项成果赋予蓝藻作为可持续原料的更大潜力，"专门从事植物性食品和植物生物化学研究的普尔-埃里克-延森（Poul Erik Jensen）热情洋溢地说道。世界各地的许多研究人员都在努力为植物性食品（如豌豆和大豆）开发富含蛋白质的质地增强剂。然而，这需要大量的加工过程，因为需要将种子磨碎并从中提取蛋白质，以获得足够高的蛋白质浓度。"如果我们能在食品中利用整个蓝藻，而不仅仅是蛋白质纤维，就能最大限度地减少所需的加工量。"詹森说："在食品研究中，我们力求避免过多的加工，因为这不仅会影响食材的营养价值，还会消耗大量能源。"“明天的牛”教授强调说，从蓝藻开始生产蛋白质链还需要相当长的时间。首先，研究人员需要弄清楚如何优化蓝藻蛋白质纤维的生产。但詹森对此持乐观态度："我们需要对这些生物进行改良，以生产更多的蛋白质纤维，同时'劫持'蓝藻为我们工作。这有点像我们劫持奶牛为我们生产大量牛奶。只不过在这里，我们避免了任何有关动物福利的伦理考虑。我们不会在明天就达到目标，因为我们必须学会解决生物体内的一些新陈代谢难题。但我们已经在这个过程中了，我相信我们一定能成功，如果是这样，这就是制造蛋白质的终极方法。"一些国家已经开始工业化种植螺旋藻等蓝藻，主要用于健康食品。生产通常在露天下的“赛道池塘”中进行，或在光生物反应器室中进行，生物在玻璃管中生长。詹森认为，丹麦是建立"微藻工厂"生产加工蓝藻的理想之地。丹麦拥有具备适当技能的生物技术公司和高效的农业部门。"丹麦农业原则上可以生产蓝藻和其他微藻，就像今天生产乳制品一样。可以每天收获或挤出一部分细胞作为新鲜的生物质。通过浓缩蓝藻细胞，你可以得到一种看起来像香蒜酱，但含有蛋白质链的东西。只需极少的加工，它就可以直接加入食品中。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

日本科学家发现蚊子会对特定血液成分做出反应停止吸血

日本科学家发现蚊子会对特定血液成分做出反应停止吸血 日本理化所研究员在《Cell Reports》上发表论文，对埃及伊蚊的研究发现，蚊子会对血液凝固时产生的一种物质“纤维蛋白肽A（Fibrinopeptide A）”作出反应而停止吸血。如果能弄清蚊子对这种物质做出反应的详细原理，将有助于开发出阻止其吸血行为的方法，有望对以蚊子为传播媒介的传染病的对策发挥有益作用。除人类外，蚊子还会叮咬猪及猴子等多种动物来吸食血液。虽然之前学界已知晓动物血液中的特定物质会吸引蚊子吸血，但决定吸血结束时间的机理尚不明确。 via Solidot

科学家发现日常零食等超加工食品中隐藏的危险

科学家发现日常零食等超加工食品中隐藏的危险 在美国，肥胖和缺乏体育锻炼是导致可避免的发病率和死亡率的公认因素，而另一个新出现的危害则是美国人的标准饮食中前所未有地摄入这些超加工食品。这可能是新的"无声"杀手，就像前几十年未被发现的高血压一样。佛罗里达大西洋大学施密特医学院的医生们对这一假设进行了探索，并在这场娱乐业、食品业和公共政策与患者需求不一致的斗争中为医疗服务提供者提供了重要的见解。他们的研究结果发表在《美国医学杂志》的一篇评论文章中。预期寿命下降与膳食指南"今天，我们这些在美国行医的人发现自己处于一个不光彩的独特位置我们是 100 年来第一批主持预期寿命下降的医疗保健专业人员，"通讯作者、内科住院医师培训项目副主任、FAU Schmidt 医学院医学副教授 Dawn H. Sherling 博士说。"我们的预期寿命低于其他经济实力相当的国家。当我们观察欠发达国家非传染性疾病发病率的增长时，我们可以看到这种增长的轨迹与他们饮食中超加工食品消费量的增长有关。"尽管美国心脏病学会等专业组织在其 2021 年膳食指南中告诫患者"尽量选择加工食品，而不是超加工食品"，但有一点需要注意，即"超加工食品没有公认的定义，一些健康食品可能属于超加工食品的范畴"。超加工食品对健康的影响"当食物的成分被包含在天然、完整的食物基质中时，它们被消化的速度会更慢、效率会更低，从而导致热量摄取减少、血糖负荷普遍降低、进食后富含甘油三酯的脂蛋白上升降低，而这可能会导致动脉粥样硬化斑块，"资深作者、FAU Schmidt 医学院医学系副教授兼系主任、内科住院医师项目主任、医学博士 Allison H. Ferris 说。"因此，即使从超加工食品中去除麻烦的添加剂，人们仍然会担心这些产品的过度消费可能会导致肥胖、糖尿病和心脏病"。作者补充说，公共卫生组织正越来越多地使用 NOVA 分类系统，该系统将食品分为四类完整食品、烹饪配料（如黄油、油和盐）、传统加工食品（如用少量配料制成的面包和酸奶）和超加工食品或那些工业化生产并使用家庭厨房中通常找不到的配料的食品。解释这种危害的一个合理机制是，超加工食品含有乳化剂和其他添加剂，而哺乳动物的胃肠道大多不消化这些物质。它们可能会成为我们微生物群的食物来源，因此可能会造成微生物群的菌群失调，在合适的宿主体内会促进疾病的发生。添加剂在疾病中的作用Sherling说："添加剂（如麦芽糊精）可能会促进粘液层对某些种类细菌的友好性，而这些细菌在炎症性肠病患者体内含量更高。当粘液层得不到适当维护时，上皮细胞层可能会变得易受伤害，正如使用卡拉胶对人类进行的喂养研究和使用聚山梨醇酯-80 和纤维素胶对小鼠模型进行的其他研究显示的那样，上皮细胞层会引发宿主的免疫反应"。作者补充说，在美国，结肠直肠癌的发病率明显上升，尤其是在年轻人中。他们认为，超加工食品消费的增加可能是导致其他几种胃肠道疾病的原因之一。"超加工食品是否会导致我们目前不断上升的非传染性疾病发病率，这需要在先验设计的分析研究中进行直接测试，"共同作者、第一位理查德-多尔爵士医学教授兼 FAU 施密特医学院高级学术顾问 Charles H. Hennekens 医学博士、FACPM 说。"与此同时，我们认为所有医疗保健专业人员都有责任与病人讨论增加食用全脂食品和减少食用超加工食品的益处。"作者还认为，正如烟草的危害在上世纪中叶开始显现一样，几十年后，大量证据和具有前瞻性思维的卫生官员的努力促使政策发生变化，开始有意识地阻止了香烟的消费。他们说，超加工食品也有可能走上类似的道路。"生产超加工食品的跨国公司与上个世纪的烟草公司一样强大，甚至更强大，政府不可能迅速制定政策，推广全营养食品，阻止超加工食品的消费，"Sherling 说。重要的是，医疗服务提供者也应继续认识到，我们的许多病人很难负担得起和找到更健康的选择，这就需要采取更广泛的公共卫生应对措施。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：