金属导电率仪

引言当今，高能量密度锂离子电池（LiB）为大多数电动汽车、手机供电，甚至提供储能，使可再生能源替代化石燃料。然而，也发生过此类电池在使用过程中因过热而造成火灾和爆炸的情况。EA8000A X射线分析仪中所采用的先进技术可用于检测和表征锂离子电池生产中用作导电添加剂和负极活性材料的粉末中的金属污染物。该仪器仅需几分钟即可定位和分析粉末中的金属异物颗粒。应用报告在本应用指南中，EA8000A用于测定碳基导电剂中金属污染物的数量和成分。为证明EA8000A的检测能力，已制备15克碳基原料用于分析。分析250 mm x 200 mm样品面积仅需耗时7分钟。首先，分析仪检测已制备样品中金属异物颗粒的存在情况和位置——其在X射线透射图像中被明确标记为暗点，因为它们由比周围基质密度更大的材料制成。随后使用EDXRF技术分析此类金属异物颗粒，颗粒图像、XRF映射和光谱如应用报告中图例所示。分析仪的软件通过光谱信息提供每个被分析的颗粒的定性和定量元素成分值。联系我们日立分析仪器已开发出一系列用于燃料电池生产过程质量控制的分析仪器。欲了解与EA8000A有关的更多信息，或讨论更广泛的测试要求，请联系我们。

背景简介5G技术是第五代移动通信技术的简称，相较于4G技术，具有高传输速率、低时延、超大网络容量等特点。2019年是中国5G商用元年，先期5G架构的搭建会集中在基站建设。而5G信号频段高，穿透能力差，传输距离短，覆盖能力弱，因此5G基站数量将远大于4G。在国家“新基建”推动下，三大通信运营商计划2020年在国内建设5G基站50万个。5G时代，基站天线设计集成化，用于信号处理的射频部件有了较大改变，其中的每个天线滤波器所需数量倍数增加，因而重量轻、体积小的陶瓷介质滤波器将成首选，逐步替代现有金属腔体滤波器。 陶瓷介质滤波器生产工艺?行业面临的技术难点及要求 岛津助力研究生产测试方案岛津具备多种表征及测试设备，能帮助企业研究陶瓷滤波器生产工艺提供必要手段。 岛津特色应用 金属化步骤中导电银浆生产及工艺研究测试方案其中金属化步骤中所需导电银浆，为了保证其均匀性、流平性，银浆的配方、制备工艺及生产也需得到研究及控制。银浆生产企业需要特别关注。 更多详细信息，请联系岛津。

研究目的本研究旨在证明Sievers® M9 TOC分析仪能够通过分析TOC浓度来有效检测和量化STERIS生命科学公司（STERIS Life Sciences）生产的清洁剂中的非导电性化合物的含量。背景信息很多行业在转换产品之前都会用STERIS清洁剂来清洗生产设备。在清洁验证时，必须确定生产设备的最后冲洗液中没有残留的清洁剂或药物。残留的清洁剂、污染物、或其它化合物既可能是有机物，也可能是无机物，而在检测有机物和无机物时，需要采用不同的分析方法。人们用电导率来检测普通清洁剂，但残留的清洁剂中常有痕量的有机物，而人们无法用电导率来检测有机物。如果不能将生产设备清洗干净，就会影响产品质量。因此，检测清洁剂中残留的碳污垢，就成为综合评估清洁工艺的重要环节。本研究中的M9 分析仪数据表明，TOC分析能用来有效地检测导电性和非导电性有机化合物，对评估清洁工艺起到了补充作用。样品制备选择STERIS生命科学公司生产的以下4种清洁剂，进行初步比对和分析：CIP 100（基本清洁剂）CIP 220（酸性清洁剂）ProKlenz NpH（中性清洁剂）Spor-Klenz RTU（酸性清洁剂）将以上各种清洁剂稀释到0.01%，然后确定其碳含量（质量比）。基于稀释到0.01%的清洁剂溶液所提供的碳含量，分别将各清洁剂制备成5 ppm TOC溶液。向5 ppm TOC清洁剂溶液中分别加入1 ppm、10 ppm、25 ppm 、 50 ppm的非导电性有机化合物，再用Sievers M9分析仪分析其TOC和电导率。所有清洁剂溶液均在干净的低TOC玻璃器皿中制备，然后立即移到Sievers认证的电导率和TOC双用途（DUCT）样品瓶中。M9分析仪的自动加试剂功能（Autoreagent）能够确定分析所需的最佳试剂流量。对所有样品重复测量5次，不舍弃任何一次测量结果。CIP 100分析CIP 220分析ProKlenz NpH分析Spor-Klenz RTU分析总结对于以上4种情况，在0.5 - 20 ppm范围内，残留清洁剂和有机混合物的TOC响应都是线性的。在相同的TOC范围内，关于来自非导电性有机化合物对电导率的影响，正如预期，电导率响应是水平的。在1.5 -150 μS/cm范围内，电导率能有效检测清洁剂，却无法检测非导电性有机污垢。清洁剂基体不会妨碍痕量TOC的检测。结论在清洁验证时，电导率用来检测残留的清洁剂，但本研究中的数据表明，如果仅用电导率来评估对有机碳的清洁程度，则远远不够。尤其是当生产设备上沾有非导电性有机化合物时，如果仅靠电导率来评估清洁程度，就会使人们误以为生产设备很干净。TOC分析能有效地检测导电性和非导电性有机化合物，对评估清洁工艺起到补充作用，因此用TOC和电导率双管齐下就能克服上述局限性。Sievers M9分析仪能够同时测量TOC和电导率，提供准确和精确的有机和无机污染物信息，作为全面评估清洁工艺的依据。◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

【科学背景】柔性和可拉伸电子技术，因其在可穿戴、皮肤贴合、机器人、生物医学和生物电子学等领域的前沿应用，已成为当前研究的热点。然而，这些技术在材料和结构布局方面的持续发展也带来了一系列挑战，其中主要问题在于缺乏简便、适应性强且可靠的电路互连技术，长期以来困扰着柔性和可拉伸电子设备的发展。目前的研究表明，传统的金属焊接和导电粘贴策略在柔性基板和电路易受损的问题上存在局限性，而自修复材料和液态金属等技术虽能实现CE电路的自连接，但在与独立制造的电子组件的粘附性和机械适应性方面仍有待进一步提升。针对这一挑战，厦门大学材料科学与工程系袁丛辉副教授张铁锐教授和戴李宗教授合作提出了一种低电压、快速的电焊接策略，通过设计由硼酸酯聚合物和导电填料组成的导电弹性体（CEs）。这种策略不仅能在环境条件下实现CEs的自焊接，并能有效地将CEs与金属、水凝胶及其他导电弹性体等材料实现焊接，还通过电化学反应触发界面粘接剂的暴露或动态键的断裂/重组来产生焊接效果。结果显示，这种电焊接技术能够确保电路接口的机械适应性和导电性，并能轻松地在千帕至兆帕范围内产生高强度的焊接连接。这一创新不仅为构建独立的柔性和可拉伸电子设备提供了坚固的平台，还为设备的灵活拆卸和按需组装提供了新的可能性，推动了柔性电子技术向更加成熟和应用广泛的方向发展。【科学亮点】（1）实验首次提出了一种低电压（1.5至4.5V）和快速（5秒）的电焊接策略，用于在柔性和可拉伸电子设备中集成刚性电子组件和软传感器。这一策略基于设计的导电弹性体，包括硼酸酯聚合物和导电填料，能够自身焊接并实现对金属、水凝胶和其他导电弹性体的焊接效果。（2）实验结果表明，通过电化学反应触发界面粘接促进剂的暴露或动态键的断裂/重组，该电焊接技术能够确保电路接口处的机械适应性和导电性。在不同电子组件（如软传感器、可变形电子元件和市售刚性电子元件）之间实现稳定的互连成为可能，同时在千帕至兆帕范围内产生可靠的焊接强度。（3）尽管金属焊接技术（如锡焊接和激光焊接）存在的高温损伤问题，以及传统导电粘贴策略的低粘接强度和复杂后处理，本文提出的电焊接技术克服了这些限制。它不仅能够在柔性基板和电路中实现可靠的互连，还为构建独立、可拆卸的柔性和可拉伸电子设备提供了坚固的平台。【科学图文】图1. C-BPE的设计和电焊接概念；Ag-BPE的导电和机械性能。图2. Ag-BPE的自焊接和Ag-BPE/金属焊接。图3. Ag-BPE/水凝胶焊接和Ag-BPE/CE焊接。图4.通过电焊接技术构建柔性和可拉伸电子设备。【科学启迪】本文创新性地将电焊接技术从传统的物理熔化过程转变为化学过程，结合了电化学反应和动态键反应。通过这种方法，能够在低电压和快速的条件下，实现导电弹性体（CEs）与不同的导电材料和电子组件的可靠焊接，包括具有刚性和软性特性的元件。这一理念不仅解决了柔性和可拉伸电子设备中常见的接口粘附、机械匹配和界面结合稳定性等问题，还显著简化了操作流程，并提高了材料的适应性。通过电化学策略精确控制动态键的可逆反应，为材料内部的新功能提供了开发空间，例如在生物电子学、能量存储和机器人技术领域的潜在应用。这种创新不仅促进了柔性电子设备的进一步发展和商业应用，还为多领域的工程应用提供了一种全新的材料连接和功能设计策略。参考文献，Haimen Lin et al. ,Electrically weldable conductive elastomers.Sci. Adv.10,eadp0730(2024).DOI:10.1126/sciadv.adp0730

记者1月25日从中国科学院合肥物质科学研究院了解到，该院固体物理研究所功能材料物理与器件研究部和本院等离子所等单位科研人员合作，在空穴型近红外透明导电薄膜研究方面取得新进展：他们设计并制备了新型空穴型铜铁矿薄膜，并通过参数优化让新型薄膜获得了较高的近红外波段透过率和较低的室温方块电阻。相关研究结果日前发表在《先进光学材料》杂志上。　　透明导电薄膜是一类兼具光学透明和导电性的光电功能材料，在触摸屏、平板显示器、发光二极管及光伏电池等光电子器件领域有着广泛应用。目前，商用的透明导电薄膜均为电子型，空穴型透明导电薄膜由于空穴有效质量大、空穴迁移率低和空穴掺杂性差，其光电性能远落后于电子型透明导电薄膜，这严重阻碍了新型透明电子器件的发展。　　在国家自然科学基金的支持下，研究人员通过理论计算发现，含有铑、氧等元素的铜铁矿结构材料是一种间接带隙半导体，其中的铜离子与氧离子的原子轨道可进行杂化，从而减弱价带顶附近载流子的局域化，实现空穴型高电导率；另一方面该材料在可见光及近红外波段表现出弱的光吸收行为，具有高透过率。研究人员在前期金属型铜铁矿薄膜的研究基础上，采用非真空工艺进一步获得了大尺寸空穴型铜铁矿透明导电薄膜。该薄膜表现出主轴自组装织构的生长特征，有利于其内载流子的传输，提高空穴的迁移率。另外，由于三价铑离子的离子半径可实现空穴型载流子重掺杂，使得镁掺杂铜铁矿结构材料具有非常高的室温导电率、较高的近红外波段透过率以及低的室温方块电阻。　　这种高性能的空穴型透明导电薄膜的发现，为后续基于透明电子型及空穴型薄膜的高性能全透明异质结构的研发及应用提供了一种潜在的候选材料。

p style=" text-indent: 2em " 透明导电薄膜是触控屏、平板显示器、光伏电池、有机发光二极管等电子和光电子器件的重要组成部件。氧化铟锡（ITO）是当前应用最为广泛的透明导电薄膜材料，但ITO不具有柔性且铟资源稀缺，难以满足柔性电子器件等的发展需求。单壁碳纳米管（SWCNT）相互搭接形成的二维网络结构具有柔韧、透明、导电等特点，是构建柔性透明导电薄膜的理想材料。但已报道SWCNT薄膜的透明导电性能仍与ITO材料有较大差距。 /p p style=" text-indent: 2em " 因此，进一步提高SWCNT薄膜的透明导电特性是实现其器件应用的关键。分析表明，SWCNT透明导电薄膜中的管间接触电阻和管束聚集效应是制约其性能提高的主要瓶颈。一方面，由于SWCNT之间的接触面积小且存在肖特基势垒，载流子在搭接处的隧穿效应较弱，使得管间接触电阻远高于SWCNT的自身电阻；另一方面，虽然SWCNT的直径一般仅为1-2nm，但由于范德华力的作用其通常聚集成直径几十、上百纳米的管束以降低表面能；管束内部的SWCNT会吸光而降低薄膜的透光率，但对薄膜的电导几乎没有贡献。因此，研制高性能SWCNT柔性透明导电薄膜的关键是获得单根分散、低接触电阻的SWCNT网络结构。 /p p style=" text-indent: 2em " 最近，中国科学院金属研究所与上海科技大学物质学院联合培养的博士研究生蒋松在金属所先进炭材料研究部的导师指导下与合作者采用浮动催化剂化学气相沉积法制备出具有“碳焊”结构、单根分散的SWCNT透明导电薄膜（图1A）。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" text-align: center text-indent: 0em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/d1a3d102-e0c5-4683-b29e-cc493258961c.jpg" title=" 1 高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展 仪器信息网.jpg" / & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " 图1. 单根分散、具有碳焊结构的SWCNT网络。 /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （A）典型TEM照片；（B）单根SWCNT的百分含量统计； /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （C-D）无碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性； /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （E-F）有碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 通过控制SWCNT的形核浓度，所得薄膜中约85%的碳管以单根形式存在（图1B），其余主要为由2-3根SWCNT构成的小管束。进而，通过调控反应区内的碳源浓度，在SWCNT网络的交叉节点处形成了“碳焊”结构（图1A）。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究表明该碳焊结构可使金属性-半导体性SWCNT间的肖特基接触转变为近欧姆接触（图1C-F），从而显著降低管间接触电阻。由于具有以上独特的结构特征，所得SWCNT薄膜在90%透光率下的方块电阻仅为41Ω □-1；经硝酸掺杂处理后，其方块电阻进一步降低至25Ω □-1，比已报道碳纳米管透明导电薄膜的性能提高2倍以上，并优于柔性基底上的ITO（图2A-B）。利用这种高性能SWCNT透明导电薄膜构建了柔性有机发光二极管（OLED）原型器件，其电流效率达到已报道SWCNT OLED器件最高值的7.5 倍（图2C-D），并具有优异的柔性和稳定性。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/31a1c88d-964d-4fda-af47-d5b192bb42f2.jpg" title=" 2高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展 仪器信息网.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " 图2. SWCNT 柔性透明导电薄膜和SWNCT 有机发光二极管。 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " （A-B）SWCNT 柔性透明导电薄膜的光学照片及其透明导电性能对比；（C-D）SWCNT 有机发光二极管原型器件的光学照片及其光电性能对比。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 该研究从SWCNT网络结构的设计与调控出发，有效解决了限制其透明导电性能提高的关键问题，获得了具有优异柔性和透明导电特性的SWCNT薄膜，可望推动SWCNT在柔性电子及光电子器件中的实际应用。主要研究结果于5月4日在Science Advances在线发表（Sci. Adv. 4, eaap9264 (2018)，DOI: 10.1126/sciadv.aap9264）。该研究工作得到了科技部、基金委、中科院等部署的相关项目的支持。 /p

介观尺度(10μm-1mm)的3D点阵结构为新应用领域提供了最佳的几何结构，例如轻质力学超材料、生物打印组织支架等。其周期性、多孔的内部结构为调谐3D点阵结构对力、热、电以及磁场的多功能响应提供了机会。借助这种结构优势，多材料3D点阵结构可用于实现器件的多功能性。由于传统微加工技术在复杂三维结构制造方面的局限性，而3D打印技术在制备复杂三维结构方面可较好的克服这一局限性。目前，研究人员基于挤压成型、立体光刻(SLA)等3D打印技术制备了金属点阵或者复合材料点阵实现结构的功能化。但是这些方法打印分辨率比较低，挤压成型制备的点阵需要高温烧结处理，工艺比较繁琐。面投影微立体光刻(PμSL) 3D打印技术具有超高的精度，可以实现介观尺度3D聚合物点阵结构的制备。纳米薄膜可以利用表面驱动的静电对化学吸附和物理吸附的敏感性而被用于化学和生物传感领域。因此，基于PμSL技术，通过纳米薄膜与3D聚合物点阵结构的集成化可以实现介观尺度传感器件的制备。近日，美国达特茅斯学院William J. Scheideler课题组基于面投影微立体光刻(PμSL) 3D打印技术结合原子层沉积技术(ALD)制备了多功能3D电子传感器。该团队基于摩方精密(BMF)超高精度光固化3D打印机 microArch S240打印了3D点阵结构，结构表面光滑，有利于电子薄膜的均匀沉积(图1)。采用原子层沉积技术先在聚合物点阵表面低温沉积一层Al2O3晶种层，然后再均匀沉积一层导体(SnO2，ZnO : Al)和半导体(ZnO)的金属氧化物薄膜材料，从而实现3D打印聚合物到多功能3D电子器件的转变(图2)。其中，Al2O3晶种层可以促进导电薄膜在聚合物点阵表面的生长。图1. 基于PμSL 技术制备的3D导电点阵结构 图2. 金属氧化物在3D打印点阵结构上的生长图3. 金属氧化物包覆的3D打印八面体点阵的电学性能图4. 3D导电点阵结构的传感性能 3D导电点阵结构电学性能的测试表明金属氧化物薄膜厚度、3D网络结构以及生长温度等均可影响结构的导电性能；同2D结构相比，3D导电点阵结构具有更大的比表面积，为电流传导提供更多的平行通道，因此，该结构的导电性能明显增强。研究结果发现，八面体导电点阵具有高比表面积、高理论预测电导率和热导率，因此研究者将其用于多模态传感器进行传感性能的研究并进行验证。结果表明3D几何结构不仅提高了传感器的灵敏度，而且增强了传感器对化学、热以及机械刺激的响应。该研究成果表明3D导电点阵结构在植入式生物传感器、3D集成微机电系统等介观尺度器件方面具有巨大的应用潜力，以“Transforming 3D-printed mesostructures into multimodal sensors with nanoscale conductive metal oxides”为题发表在Cell Reports Physical Science上。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.100786官网：https://www.bmftec.cn/links/10

p 　　研究人员已经用钴取代了化合物Nd sub 0.5 /sub Ba sub 0.5 /sub FeO sub 3-δ /sub 中的一些铁原子，减少材料热膨胀的同时增加了导电率。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/a5af695e-ac28-4bad-8f56-b3ba2ce62c0f.jpg" title=" 钴.jpg" width=" 400" height=" 235" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 235px " / /p p 　　科学家们在科学期刊Dalton Transactions中发表了一篇文章，其影响因子为4.099。为了通过改变缺陷数作为研究起点来提高导电性，研究人员采用了混合钕和钡的铁酸盐的化合物Nd sub 0.5 /sub Ba sub 0.5 /sub FeO sub 3-δ /sub 。 /p p 　　为了更换部分铁，钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)被添加到起始原料中。在700℃的温度下，溶液的蒸发和固体残渣的煅烧产生了复杂的氧化物。结果表明，所有混合材料的热膨胀系数较最初的Nd sub 0.5 /sub Ba sub 0.5 /sub FeO sub 3-δ /sub 更低，其中包括高达10%的掺杂金属。含铜材料是提高热膨胀的最佳选择，含钴材料在离子传导性方面表现最好。 /p p 　　来自乌拉尔联邦大学和高温电化学研究所(俄罗斯科学院乌拉尔分部)的一组研究人员使用钴实现了缺乏热膨胀性能和最佳导电性能之间的平衡。 /p

一、实验目的该方案旨在开发一种基于导电性调节的双极电化学发光（The bipolar electrode based ECL，BPE-ECL）传感平台，用于无指示剂的均相生物分析。该平台通过导电性生物传感技术与ECL报告系统的结合，实现了在无需外源电活性指示剂的情况下进行目标检测。研究以miRNA-21的检测为示范，探索该方案的可行性和应用前景。二、实验使用的仪器设备和耗材试剂1. 仪器设备超微弱发光分析仪：BPCL-2，结合光电倍增管（PMT）操作电压为-800V，用于测量ECL发光强度。电化学工作站：用于施加电位。电导率仪：用于测量溶液的电导率。电泳仪：用于聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE），验证核酸杂交链式反应（HCR）。生物分子成像仪：用于电泳结果成像。2. 耗材试剂聚二甲基硅氧烷（PDMS）：用于制作传感和报告池。Ru(bpy)32+和TPrA：作为ECL检测体系的核心试剂。氯金酸（HAuCl4）：用于电极金属化处理。合成核酸：由Sangon Biotech提供，包括探针DNA、H1、H2及目标miRNA-21等。人乳腺癌细胞：用于miRNA-21的实际应用检测。超纯水：18.2 MΩcm，作为所有实验的溶剂。三、实验过程1. BPE传感器的制作(1). ITO玻璃板的准备：从供应商处采购电阻小于6Ω/平方的ITO玻璃板，并在其上制作导电BPE，确保传感池包含BPE的阴极和驱动电位的阳极，而报告池包含BPE的阳极和驱动电位的阴极。(2). 电沉积金：为了提高导电性，分别在BPE的阴极和驱动电位的阴极上进行金电沉积。2. 杂交链式反应（HCR）的进行(1). 反应混合：在超纯水中混合探针DNA、H1和H2，浓度分别为0.5 μM、5 μM和5 μM。(2). 目标miRNA-21的添加：将不同浓度的miRNA-21加入混合物中，37°C孵育2小时以进行HCR反应。3. 聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）验证：(1). 电泳条件：在TBE缓冲液（1×）中，恒定电压80V，室温下进行2小时电泳。(2). 成像分析：使用生物分子成像仪拍摄凝胶，以验证探针DNA、H1和H2的杂交情况。4. BPE-ECL传感检测(1). 准备工作溶液：在报告池中加入200μL含有5mM Ru(bpy)32+和5mM TPrA的PBS缓冲液（0.1 M，pH 7.0），在传感池中加入HCR孵育后的样品。(2). ECL测量：使用循环伏安法，电位范围为1.0-4.5V，扫描速率为100 mV/s，进行ECL测量。每个样品测量三次，计算标准偏差。四、实验结果与讨论1. HCR反应和导电性变化的验证(1). PAGE分析（图1A）：短核酸（探针、H1、H2）在低分子量位置显示荧光带，而miRNA-21诱导的核酸聚合物在高分子量位置显示。这验证了目标miRNA-21触发了探针、H1和H2的杂交反应。(2). 导电性测量（图1B）：混合短核酸后溶液的导电性显著增加，而加入miRNA-21后，导电性显著下降。这表明生成的长核酸聚合物导电性较差。(3). ECL测量（图1C）：ECL强度在短核酸（22 bp）溶液中显著高于长核酸（1250 bp），进一步验证了导电性对BPE-ECL系统的重要影响。(4). ECL响应的验证（图1D）：相较于无miRNA-21存在的情况（曲线g），miRNA-21存在时ECL响应显著降低（曲线h），因为miRNA-21诱导的HCR生成了导电性较差的核酸聚合物。图1. (A) PAGE分析: (a-c通道) 探针、H1、H2；(d通道) H1 + H2；(e通道) 探针 + H1 + H2；(f通道) 探针 + H1 + H2 + miRNA-21。(B) 对应PAGE相同条件下的导电性比较。(C) 5 μM短链（22 bp）和长链（1250 bp）核酸溶液的ECL响应比较。(D) BPE-ECL生物测定在无miRNA-21 (g) 和有1 pM miRNA-21 (h) 情况下的ECL响应。2. 分析条件的优化(1). 探针浓度（图2A）：ECL强度差值（ΔECL）随着探针浓度的增加而增加，在浓度超过0.5 μM后达到平台期。因此，选用0.5 μM作为最佳探针浓度。(2). H1/H2浓度（图2B）：随着H1/H2浓度的增加，ΔECL响应持续增强，在5 μM时达到饱和，表明5 μM为最佳H1/H2浓度。(3). 温度（图2C）：ΔECL响应随着温度升高至37°C后增加，随后略有下降，表明最佳反应温度为37°C。(4). 反应时间（图2D）：ΔECL响应随HCR反应时间的延长而增加，在120分钟后达到最大，选择120分钟作为最佳反应时间。图2. (A) 探针浓度，(B) H1/H2浓度（[H1]:[H2] = 1:1），(C) 温度，和 (D)反应时间对ΔECL响应的影响。所有实验中的miRNA-21浓度均为1 pM。3. 传感系统的性能评估(1). 检测限与线性范围（图3）：不同浓度miRNA-21的ECL响应如图3A所示。ECL强度与miRNA-21浓度的对数呈良好线性关系（图3B），线性范围为1 fM至10 nM，检测限为0.33 fM。图3. (A) 不同浓度miRNA-21的ECL响应: (a&minus i) 空白, 1 fM, 10 fM, 100 fM, 1 pM, 10 pM, 100 pM, 1 nM, 10 nM。(B) ECL强度与miRNA-21对数浓度之间的线性关系。(2). 选择性（图4A）：高结构类似物（miRNA-122、miRNA-141、miRNA-155）的检测结果表明，BPE-ECL传感系统对miRNA-21具有良好的特异性。(3). 稳定性和重复性（图4B, 4C）：ECL信号在八次重复测量中稳定，RSD为2.56%，三种不同浓度miRNA-21的RSD分别为3.2%、2.4%和1.4%，表明系统具有良好的稳定性和重复性。(4). 实际应用（图4D）：检测不同数量MCF-7细胞裂解液中的miRNA-21，ECL信号随细胞数量增加而下降，验证了该传感平台在临床样品检测中的应用潜力。图4. (A) 不同miRNA类似物的ECL响应，miRNA-122、miRNA-141和miRNA-155浓度为10 pM，miRNA-21浓度为1 pM。 (B) BPE-ECL生物传感平台的稳定性。 (C) BPE-ECL传感器对不同浓度miRNA-21响应的重现性。 (D) 不同数量MCF-7细胞裂解液的ECL响应。五、结论本方案提出了一种基于导电性调节的BPE-ECL生物传感平台，该平台利用目标miRNA-21诱导的HCR反应生成长链核酸聚合物，导致传感池导电性降低，进而减少报告池的ECL信号输出。该平台具备传统BPE-ECL传感器的优点，通过物理分离传感和报告反应有效避免了干扰，且无需外源电活性指示剂。该方案简单、灵敏、快速，并在实际样品检测中表现出良好的应用前景。未来，该方案有望进一步应用于包括DNA、小分子、蛋白质、细胞和细菌等多种目标的定量和定性检测。*因学识有限，难免有所疏漏和谬误，恳请批评指正*资料出处：免责声明:1.本文所有内容仅供行业学习交流，不构成任何建议，无商业用途。2.我们尊重原创和版权，如有疏忽误引用您的版权内容，请及时联系，我们将在第一时间侵删处理！

导体材料是信息交互、电能传输和力、热、光、电、磁等能量转换的基础性材料，在航空航天、新能源汽车、电力线路等领域具有重要应用价值。随着大功率器件的发展，对轻量化、大载流、高导电性材料的需求越来越迫切。单根单壁碳纳米管（SWCNT）拥有极高的载流能力和电导率，载流能力比传统金属铜高出2~3个数量级，电导率更是银的1000倍以上。然而，当SWCNT组装成宏观薄膜的时候，由于碳管间电子/声子散射的影响，载流能力和电导率会显著降低，从而制约SWCNT薄膜在大功率器件领域的应用。 针对上述问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员康黎星等提出并研制了新型大载流、高导电碳纳米管复合薄膜材料。研究团队采用化学气相输运法将CuI均匀高效地填充到SWCNT管腔中，制备出CuI@SWCNT一维同轴异质结。SWCNT对CuI具有保护作用，保持了CuI的电化学活性，使其能够在恶劣的酸性环境和长期电化学循环下保持稳定性。研究通过电学测量发现，CuI@SWCNT薄膜相较于SWCNT薄膜具有更优的电导率和更强的载流能力，其载流能力提升4倍，达到2.04×107 A/cm2，电导率提升8倍，达31.67 kS/m。  SWCNT填充CuI后，SWCNT中电子流向CuI，导致SWCNT的费米能级降低；同时，CuI@SWCNT一维范德华异质结中SWCNT的结构未被破坏，载流子依然保持高效的传递速率，进而使得CuI@SWCNT薄膜具有更高的导电性和载流能力。CuI@SWCNT复合薄膜在未来高功率电子器件、大电流传输等应用中具有潜力。 相关研究成果以CuI Encapsulated within Single-Walled Carbon Nanotube Networks with High Current Carrying Capacity and Excellent Conductivity为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。

据九州大学官网报道，该校山崎仁丈教授等开发出了能预测质子传导性电解质材料的人工智能(AI)模型，然后仅通过一次实验就发现了较高性能的新型质子导电性电解质。这是将实验研究和数据科学相互融合基础上获得的一项成果。　　该团队一直致力于固体氧化物燃料电池（SOFC）的电解质材料研究，并将目标聚焦于在350—450℃下工作的质子导电性钙钛矿氧化物。以往他们已了解到要使金属氧化物表达出质子导电性，必须将该构成物质的一部分元素置换为受主元素，以形成δ氧气缺陷，从而引发质子导入反应。此次研究中，研究小组以置换受主元素的钙钛矿氧化物为对象，合成22种钙钛矿氧化物并收集了高精度的质子浓度数据，结合从其他论文中收集的数据，形成了65种钙钛矿氧化物的761个数据，并交给AI进行学习。然后通过变换化合物成分组合，预测了8613种材料的特性，形成材料特性“地图”，根据“地图”指引即通过实验一次合成质子导电性能较高的锶、锡、氧化钪化合物SrSn0.8Sc0.2O3-δ。相关论文在线发表于美国化学会杂志《ACS Energy Letters》。

p 　　 strong 阿卜杜拉国王科技大学(KAUST-King Abdullah University of Science and Technology)的研究人员开发出一种导电水溶胶，使应变灵敏性、自愈性、和可拉伸性得到前所未有的优化。“我们的材料胜过所有先前报道过的水凝胶，并引入了新的功能，”材料科学与工程教授Husam Alshareef陈述到。 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/de43ded7-3f8b-4d59-8f46-3dc5e0db1eb4.jpg" title=" 导电水凝胶的信号可清晰地分辨不同的面部表情.jpg" / /strong /p p /p p style=" text-align: center " strong 导电水凝胶的信号可清晰地分辨不同的面部表情(图片来源：KAUST) /strong /p p 　　智能材料具有 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 类似皮肤一样的拉伸、感知和弯曲能力，已发现在与人体交互中具有各种各样的应用 /span 。预期发展前景像辅助治疗创伤的可生物降解贴片一样宽广，还可扩展到触摸感应机械设备和可穿戴电子产品。 /p p 　　该材料由一种称为MXene的金属碳化物和含水水溶胶结合而成。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 除了其超过3400%的拉伸性能外，该材料还可快速回复至其初始状态，并可粘附于不同表面之上，例如皮肤。 /span span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 即使它被切成若干块，它仍可在重新附着后快速复原。 /span /p p 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i “这种材料对拉伸和压缩敏感性的不同是一个突破性的发现，并为水溶胶的感知功能增添了一个新的维度，” /i /span Alshareef实验室的博士后，本研究第一作者Yizhou Zhang陈述道。 /p p 　　这一创新策略在感知皮肤变化并将其转换为电信号的应用中具有极其重要的意义。例如，一层系在使用者前额薄薄的材料可区分各种不同的面部表情，像是皱眉或微笑。这一性能可使严重瘫痪的患者能够控制电子设备和交流。 /p p 　　当该材料薄带被系于喉部时，它们可表现出卓越的将语音转换成电信号的能力。这可使语言障碍者的谈话被清晰地听到。 /p p 　　“我们的材料在各种生物传感和生物医学应用中潜力非凡，”本研究共同作者Kanghyuck Lee陈述道。 /p p 　　更直接和特别有用的医学前景包括具有释药促愈功能的柔性创可贴。除了被贴于皮肤表面，这种覆盖物甚至可用于病变器官内部。研究人员还希望开发一种智能材料，可检测器官形状和体积，并能根据产生的信号改变药物的释放。 /p p 　　一种完美的能力是将医疗传感同治疗整合起来。其他有趣的前景是在机器人领域这一材料可被利用之处，例如，将其用于指触摸式感应机械拓展功能。 /p p 　　它同样可被用于防伪，该材料的复合电子平板被用来高度敏感地检测签名，当它们被书写时。 /p p 　　KAUST的研究者们已提出一长串可进一步研究和开发的潜在应用。 i “ span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 其商业化潜力巨大，” /span /i Alshareef总结道。 /p

2月19日，投资3000万元建设的国家铝金属产品质量检验中心综合检测大楼在百色市落成并正式投入使用，标志着百色市铝产业基础建设又向前迈出了坚实的一步。广西自治区质监局党组书记、局长邓于仁，自治区质监局副局长谢瑾瑜、杨艳阳、闭俊东，市委书记、市人大常委会主任刘正东，市长谢泽宇，市政协主席卢新贵，市人大常委会副主任石卫武，副市长赵桂兰、陶荣铅等领导出席落成仪式，并为国家铝金属产品质量监督检验中心检测综合大楼落成剪彩、揭牌。 　　据介绍，国家铝金属产品质量监督检验中是百色市人民政府和自治区质监局围绕打造“千亿铝产业工程”向国家质检总局申报建设的技术检验机构项目，是百色市铝产业规划和纪念百色起义80周年庆典活动的重大项目之一，该项目集检验、研发、服务、信息、培训为一体，是全国规模最大、规格最高的铝金属产品质量专业检测机构和铝新型材料研发中心。 　　项目总投资3000万元，占地面积6000平方米，主要用于检验铝产品以及铝生产过程中使用的原辅材料，预计2009年12月11日竣工投入使用。项目建成后，可具备对氧化铝、重熔用铝锭、铝合金建筑型材、电工圆铝线、导电用铝线、铝金属等9大类产品的外观、常见的14个化学成分及有害物含量、物理力学性能、氧化膜、复合膜表面处理质量等进行检测，具备国家质检中心名称对应的85%以上的产品或检验项目的检测能力。主要承担国家对全国的铝产品质量监督检验任务，开展产品技术标准研究，特别是开展铝新型材料研究，检测方法的研究。中心出具的产品检测报告将与国际上有关国家互认 开展人员培训，帮助企业建立质量管理体系，培育中国名牌产品，为企业产品提高市场竞争力提供有力的服务，为做强做大百色铝工业提供有力的技术支撑。 　　邓于仁在仪式上宣布国家铝金属产品质量监督检验中心检测综合大楼正式落成启用。杨艳阳、赵桂兰分别在仪式上讲话。 　　杨艳阳在讲话中说，国家铝金属产品质量监督检验中心的落成，为百色铝产业的产业化、规模化、集群化提供了更广阔的发展空间，也为其在国内乃至国外铝技术高地抢占了主动权和话语权。杨艳阳希望百色市质监系统以此作为新的起点，大力弘扬一丝不苟、精益求精的工作作风，在自治区质监局和百色市委、市政府的领导下，全面落实各项工作部署，求真务实、锐意进取，按照“干一流工作，创一流业绩，建一流环境，树一流形象”的目标，立足新的起点，以奋发有为的姿态和脚踏实地的敬业精神，服务企业，提高企业铝产品质量和市场竞争能力，使全区有更多的铝产品走向全国各地，走向海外市场，为全区经济的腾飞作出更大的贡献。 　　赵桂兰在讲话时首先代表市四家班子领导对国家铝金属产品质检中心大楼正式投入使用表示热烈的祝贺。赵桂兰说，铝产业是百色市支柱产业，近年来，百色市围绕“千亿铝产业工程”引进建成了中铝广西分公司、华银铝业、信发铝业、银海铝业等一批铝工业重点企业，正努力把百色市打造成中国乃至亚洲重要铝工业基地。国家铝金属质检中心检测综合大楼的正式建成，标志着我市铝产业基础建设向前迈出了坚实的一步。赵桂兰希望，国家铝金属质量监督检验中心严格按照国家质检中心的要求，充分发挥其人才优势、技术优势、服务优势，以产品质量检验、科研项目、标准研究为突破口，将其打造成集检验、科研、信息、培训、服务为一体的综合服务平台，抢占高端检测技术新高地，使其成为全国规模最大、规格最高的铝金属产品质量专业检测机构，帮助企业提高产品质量与技术含量，提高产品的市场竞争力，推进百色铝工业健康、持续发展。 　　据了解，国家铝金属产品质量监督检验中心将承担国家对全国的铝金属产品质量监督检验任务，开展产品技术标准研究，产品深加工技术开发研究和检测方法的研究，在铝金属产品检测设备，实验室环境条件、人才、产品研发、标准研究制定、名牌培育、国际互认、经营管理等方面将达到国内一流、国际先进水平。国家铝金属产品质量监督检验中心的建成为做大做强百色、全区乃至全国铝金属产品产业提供了强有力的技术支撑，对百色市铝产业跨越发展有着十分重大的意义。

-金属定义-金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。地球上的绝大多数金属元素是以化合态存在于自然界中的。这是因为多数金属的化学性质比较活泼，只有极少数的金属如金、银等以游离态存在。-金属分类-黑色金属铁、铬、锰三种。有色金属铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、钍。常见金属如铁、铝、铜、锌等。轻金属密度小于4500千克/立方米，如钛、铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。重金属密度大于4500千克/立方米，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。贵金属价格比一般常用金属昂贵，地壳丰度低（又称克拉克值(CLARKE value)，一种表示地壳中化学元素平均含量的数值），提纯困难，如金、银及铂族金属。准金属元素性质价于金属和非金属之间，如硅、硒、碲、砷、硼等。稀有金属包括稀有轻金属，如锂、铷、铯等；稀有难熔金属：如锆、钼、钨等；稀有分散金属：如镓、铟、锗、铊等；稀土金属：如钪、钇、镧系金属；放射性金属：如镭、钫、钋及锕系元素中的铀、钍等。-金属之最-地壳中含量最高的金属元素：铝（含量为7.73%）人体中含量最高的金属元素：钙（含量为1.5%）目前世界年产量最高的金属：铁密度最大的金属：锇（22.48×10³㎏/m³）最硬的金属：铬（莫氏硬度约为9）最软的金属：铯（莫氏硬度约0.5）导电性最强的金属：银最轻的金属：锂最难熔的金属：钨，熔点为3410℃，沸点为5700℃。熔点最低的金属：汞，其凝固点为–38.7℃最能吸收气体的金属元素：钯（1体积胶状钯能吸收氢气1200体积）世界上最贵的金属：锎（每克1千万美元，比金贵50多万倍）产量最高的金属：铁硬度最小的金属：钠，其莫氏硬度为0.4，室温下可用小刀切割 液态范围最大的金属：镓，其熔点为29.78℃，沸点2205℃。 光照下最易产生电流的金属：铯，其主要用途是生产各种光电管地壳中含量最少的金属：钫（即使是在含量最高的矿石中，每吨也只有37×10-13g；地壳中的含量约为1×10-21 %）延性最好的金属：铂，最细的铂丝直径只有1/5000mm碱土金属中是最活泼的元素：钡，钡的化学活性很大，在碱土金属中是最为活泼，1808年才被归纳为金属元素展性最强的金属：金（最薄的金厚度只有1/10000mm）最怕冷的金属：锡，在温度低于-13.2℃时，锡便开始崩碎；当温度低于-30～-40℃时，会立即变成粉末，这种现象常称“锡疫”

电导率电极是在保证性能的基础上简化了功能，从而具有了特别强的价格优势。清晰的显示、简易的操作和优良的测试性能使其具有很高的性价比。可广泛应用于火电、化工化肥、冶金、环保、制药、生化、食品和自来水等溶液中电导率值的连续监测。　　电导电极的使用　　(1)为保证电导率仪器的测量精度，必要时，仪器使用前，用电导率仪对电极常数进行重新标定，同时，应定期进行电导电极常数标定，如出现误差较大时应及时更换电导电极。　　(2)在测量高纯水时应避免污染，正确选择电导电极的常数，并采用密封、流动的测量方式。否则，其电导率值将很快升高，这是因为空气中的二氧化碳溶入高纯水后，就变成了具有导电性的碳酸根离子而影响测量值。　　(3)为确保测量准确度，电导电极使用前应用小于0.5us/cm的去离子水(或蒸馏水)冲洗2次，然后，用被测试样冲洗后方可测量。　　(4)仪器测量后显示的值已折算到25℃测量值，如不需补偿，拔去温度电极仪器显示25℃，测量的值就是当时的溶液的电导值。　　电导电极的维护保养　　电导电极的贮存　　光亮的铂电极、镀铂黑的铂电极(长期不使用)一般贮存在干燥地方，但镀铂黑的铂电极使用前必须放在蒸馏水中数小时，经常使用的镀铂黑电极可以贮存在蒸馏水中。　　电导电极的清洗　　(1)可以用含有洗涤剂的温水清洗电极上的有机成分沾污，也可用酒精清洗。　　(2)钙、镁沉淀物用10%的柠檬酸清洗。　　(3)光亮的铂电极可以用软刷子机械清洗，但在电极表面不可以产生刻痕，不可使用螺丝起子之类硬物清除电极表面，甚至在用软刷清洗时也要特别注意。　　(4)对于镀铂黑的铂电极，只能用化学方法清洗，用软刷子清洗时会破坏镀在电极表面的镀层(铂黑)。总之，实验室的实验人员如果能正确使用pH电极、电导电极，并做好电极的日常维护和保养工作，不但可以延长电极的使用寿命，而且可以大大地减少pH计、电导率仪的测量误差，从而提高化学实验、检验数据的准确性、可靠性。

上期中我们着重介绍了Axia拍摄纤维样品时，在样品喷金的条件下，所获得的高质量图片，以及能谱相关成分信息。通常，对于纤维、纸张这样导电性差的样品，在电镜高能电子束连续扫描过程中，样品表面会逐渐累积负电荷，严重时产生荷电效应，造成图像晃动、亮度突变的问题。解决这一问题通常的方法是在样品表面镀一层金膜或者碳膜以提高样品的导电性。然而，这一过程费时费力，对于样品的微观形貌细节也会造成影响，尤其是对于珍贵样品或者还需要进行能谱分析等原位观察的样品，镀膜会对样品造成不可逆转的破坏。因此，喷金并非不导电样品的首选方法。低真空模式同样适用于不导电样品。低真空模式在处理非导电样品时具有多个优势，它不仅可以实现无电荷成像还可以提高材料对比度，并使用更高的电子束流进行化学分析。低真空扫描电镜技术是通过在样品室内通入少量的气体/水蒸气实现的。少量的空气进入扫描电镜样品室，在电子和气体分子之间通过碰撞产生正离子，当这些正离子电流达到样品完全抵消全部负电荷时，也就是出现了所谓的电荷平衡，从而消除了样品表面的荷电效应。上图1~4是纤维样品在不喷金，低真空模式下拍摄的图片。1、2为背散射图像，3、4为二次电子图像，在两种图像模式下，Axia均表现出优异的成像功能。Axia ChemiSEM提供的低真空模式，可调节压力到最高150Pa，支持各种不同的样品。然而，低真空模式也并非始终是首选，在突出样品表面细节时，需要较低的着陆能量，否则这些细节会随着高加速电压而变平。例如观察纤维制品时, 不经过镀导电膜, 看原始形态, 将电压下调到1kV或以下, 既满足样品少放电, 又有足够的信号强度。图5~8为低电压下的纤维形貌, 可清楚看到纤维形态的差异, 与高电压下的图像相比，纤维表面突显出更细微的结构, 表面的颗粒感变得更为明显。通过对比，我们可以看到，Axia在1KV电压下的成像效果丝毫不落后于场发射低电压下的成像效果。Axia ChemiSEM提供了最有效的减少电荷策略，允许在高真空、电子束减速(BD)模式下为电子束敏感样品成像。电子束减速是一种光学模式，其中用施加在样品架上的负电位使样品产生偏压，使原电子在着陆前减速。因为加速电压高于着陆能量，所以可提高最终分辨率。此外,电子束减速模式能够检测到几乎平行于样品表面的低角度背散射电子(低角度BSE)，从而增强了表面的拓扑结构。工业和先进的材料表征机构通常会处理未知材料和应对各种各样的要求。因此，全面的解决方案、分析功能和处理绝缘或电子束敏感样品的能力显得尤为重要。全新的 Axia ChemiSEM具有极佳的全方位性能，可为不同类型材料的表征提供最多的信息。 参考文献：[1]周广荣.低真空扫描电镜技术在材料研究中的应用[J].分析仪器,2012(06):39-42.[2]吴东晓,张大同,郭莉萍.扫描电镜低电压条件下的应用[J].电子显微报,2003(06):655-656.

研究人员开发出了一种半导体量子点的“超晶格”，它的功能类似于金属。图片来源：美国《赛特科技日报》据最新一期《自然通讯》杂志报道，包括日本RIKEN新兴物质科学中心研究人员在内的团队成功创造了一种由硫化铅半导体胶体量子点组成的“超晶格”，研究人员在这种晶格中实现了类似金属的导电性，导电性比目前的量子点显示器高100万倍，且不会影响量子限制效应。这一进步可能会彻底改变量子点技术，从而在电致发光设备、激光器、热电设备和传感器中实现新的应用。半导体胶体量子点由于其特殊的光学性质而引起了人们极大的研究兴趣，这些性质是由量子限制效应引起的，能应用于太阳能电池，提高能量转换的效率；在生物成像中，它们可用作荧光探针、电子显示器；科学家甚至可以将它们捕获和操纵单个电子的能力用于量子计算。然而，让半导体量子点高效导电一直是一个重大挑战，阻碍了它们的充分利用。这主要是因为它们在组装中缺乏方向顺序。此次研究实现突破的关键是让晶格中的各个量子点直接相互连接，不需要配体，并以精确的方式定向它们的面。 研究人员测试了新材料的导电性，当使用双电层晶体管增加载流子密度时，发现在某个点上，它的导电性比目前量子点显示器的导电性高100万倍。重要的是，单个量子点的量子限制仍然保持不变，这意味着尽管它们的导电性很高，但不会失去功能。研究人员表示，对组装中的量子点进行精确的定向控制可以导致高电子迁移率和金属行为。这一突破可能为在新兴技术中使用半导体量子点开辟新的途径。

瑞士洛桑联邦理工学院基础科学学院研究人员建造了第一个大型可配置的超导电路光学机械晶格，可克服量子光学机械系统的尺度挑战。该团队实现了光机械应变石墨烯晶格，并使用新的测量技术研究了非平凡的拓扑边缘状态。这项研究发表在最近的《自然》杂志上。对微机械振荡器的精确控制是许多当代技术的基础，从传感和定时到智能手机的射频过滤器。腔光力学使科学家能够利用电磁辐射压力来控制介观力学对象。这大大提高了人们对其量子性质的理解，使包括基态冷却、量子压缩和机械振子远程纠缠在内的许多进展成为可能。前沿理论研究曾预测，研究光学机械晶格有望带来大量物理学和动力学方面的创新性发现，比如量子集体动力学和拓扑现象。但要在高度可控的条件下造出这种实验性设备，构建可承载多耦合光学和机械自由度的光学机械晶格一直是个挑战。此次，研究人员开发了一种用于超导电路光学机械系统的新型纳米制造技术，该技术具有高再现性和对单个设备参数的极其严格的公差，使他们能将不同的位置设计成几乎完全相同，就像在自然晶格中一样。作为晶格单一位置的一部分，关键元件是所谓的“真空间隙鼓面电容器”，它由悬挂在硅衬底沟槽上的一层薄铝膜制成。这构成了器件的振动部分，同时形成了一个带有螺旋电感的谐振微波电路。石墨烯晶格具有非平凡的拓扑特性和局部边缘状态。研究人员在他们所谓的“光机械石墨烯薄片”中观察到了这种状态，该薄片由24个位点组成。该团队的测量结果与理论预测非常吻合，表明他们的新设备是研究一维和二维晶格拓扑物理的可靠实验平台。光机械晶格的演示不仅提供了在真实的凝聚态晶格模型中研究多体物理的途径，而且当与超导量子比特相结合时，还有望带来一种新型混合量子系统。

项目编号：0705-224002028120项目名称：复旦大学超高空间分辨电子束诱导电流谱采购国际招标预算金额：290.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：290.0000000 万元（人民币）采购需求：1、招标条件项目概况：超高空间分辨电子束诱导电流谱采购资金到位或资金来源落实情况：本次招标所需的资金来源已经落实项目已具备招标条件的说明：已具备招标条件2、招标内容：招标项目编号：0705-224002028120招标项目名称：超高空间分辨电子束诱导电流谱采购项目实施地点：中国上海市招标产品列表(主要设备)：序号产品名称数量简要技术规格备注1超高空间分辨电子束诱导电流谱1套电子束流范围不窄于：1 pA ～ 50 nA，连续可调预算金额：人民币290万元 最高限价：人民币290万元 合同履行期限：签订合同后9个月内合同履行期限：签订合同后9个月内本项目( 不接受 )联合体投标。

锂离子电池是一种可充电蓄电池，其通过从活性材料的结构中解吸/插入Li+来充电/放电。从制作工艺而言，锂电池正极由活性材料、导电剂、粘结剂、增稠剂及溶剂去离子水等多相物质混合制成。这其中，对于提高性能和质量控制，最重要的是活性材料、粘合剂和导电添加剂的工作状态和分布状态。图1 锂电池充放电示意图目前应用最为广泛的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等。其中高镍三元锂离子电池正极材料NCM（锂镍锰钴氧化物；Li(Ni-Co-Mn)O2）凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势，成为研究的热点，被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。为了保证电极具有良好的充放电性能，通常加入一定量的导电剂，在活性材料之间、活性材料与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。导电剂的材料、形貌、粒径及含量对电池都有着不同的影响，碳系导电剂从类型上可以分为导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维和石墨烯。常用的锂电池导电剂可以分为传统导电剂(如炭黑、导电石墨、碳纤维等)和新型导电剂(如碳纳米管、石墨烯及其混合导电浆料等)。锂电池粘结剂是一种将活性材料粘附在集流体上的高分子化合物。专门用于粘结和固定电极活性材料，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有高介电常数的聚合物材料，具有良好的化学稳定性和温度特性，具有优良的机械性能和加工性，对提高粘结性能有积极的作用，被广泛应用于锂离子电池中，作为正负极粘结剂。另一方面，正极中的这三种主要物质的分布状态和工作状态决定了锂电池的充放电性能。最常遇到的不利情况包括不导电的粘结剂对活性材料的包裹导致无法参与反应，活性材料颗粒的碎裂导致隔离于反应体系，粘结剂/导电剂分散不均导致一些区域间隙过大使活性材料隔离于反应体系。在这些情况下活性材料成为死的活性材料，不再参与电极反应。图2 正极中各组分存在状态为了更全面地分析，需要结合多种仪器进行。传统上，SEM+EDS可以对正极表面形貌和元素分布。但是局限性也很大，首先，EDS仅是一种定性分析工具，不能对元素进行定量分析，需要更精确的方法；另一方面，SEM仅能观察形貌，无法观测正极的工作状态，需要一种表面电学性能观测的方法。因此本实验使用EPMA电子探针微量分析仪(EPMA-8050G)测量正极的元素分布，使用原子力显微镜(SPM-9700HT)观测表面电流分布状态。通过比较EPMA和SPM相同区域图像来评估正极表面各种组分的工作状态。比较EPMA和SPM在相同区域的分析结果。图3至图5示出了EPMA数据，图6至图8示出了SPM数据。在EPMA结果中，图3是成分图像(COMPO)，图4是C和F分析的叠加图像，图5是Mn、Co、Ni和O分析的叠加图像。因为导电剂和粘结剂都含有C，图4中C的位置是导电剂和粘合剂，因为只有粘合剂（PVDF）含有F，因此F的位置是粘合剂。图5中Mn、Co、Ni和O的重叠位置是活性材料。在SPM图像中，图6是用电流模式下的SPM获得的表面形貌图像，图7是低偏压激励下小电流分布图像，图8是高偏压激励下大电流分布图像。结合图6和图5，对比可知道活性材料的分布与形貌；结合图2，可认为图8中电流区域为为导电剂；同时对比图7和图8，从图7中扣除图8的大电流区域，可认为其他小电流区域为活性材料，即活性材料A区域。但是结合图7和图5 ，可发现有些活性材料在偏压激励下并没有电荷移动（形成电流），因此可判断，未形成电流的活性材料可能是被不导电的粘合剂包裹，或者因破碎和间隙被隔离于反应体系，无法参与充放电，即活性材料B区域。由此实验可见，对于锂电池的研究，结合元素分析工具（EPMA）和电流分析工具（SPM），既可以了解到各种组分的分布，还可以深度了解个部分的工作状态及可能的失效原因，为深入理解锂电池的工作原理与过程提供可行实验方案。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

撰文丨王冯斌博士"Truth never triumphs - its opponents just die out." - Max Planck.普朗克大佬的意思大概是 "Old theories never die only their proponents do"。某些科研领域确实存在一些很尴尬的现象，一个方向停滞不前，是因为多年前领域里的大佬一把油门把别人带到坑里去了，然后大佬又因为不为人知的原因，死活不承认。今天要讲的，就是一个这样的故事（编者注：2022年7月7日，弗吉尼亚大学王冯斌博士以第一作者身份在Nature Microbiology上发表了文章Cryo-EM structure of an extracellular Geobacter OmcE cytochrome filament reveals tetrahaem packing）。德里克老铁是一个有名的微生物学家。35年前在华盛顿DC的河流沉积物里发现了一种厌氧菌，这个菌就厉害了，能产生一种好几微米长的“导电毛”，在很长的距离传导电子，进行能量代谢。德里克研究这种导电毛一搞就是30来年。后来他们发现，一但敲掉一个叫pilA-N的“第四型菌毛”的基因，导电毛就没了。pilA-N呢，结构上只是一个很疏水的长helix，是第四型菌毛中间的疏水核心。尽管pilA-N在很多结构生物学家眼中可不可溶都是个问题，德里克老铁却认定了导电毛一定是pilA-N，坚信自己可以守得云开见月明。随着冷冻电镜技术革命，现在大家也不用天天只靠遗传实验做这些判断了。想知道导电毛是啥？放在冷冻电镜下看看喽。2019年，我们直接用冷冻电镜观察了导电毛，至于它的组成与第四型菌毛蛋白之间的关系，只能说是毫不相关。导电毛其实是multi-heme cytochrome形成了一种之前从没被发现过的菌毛，而multi-heme的细胞色素，大家早就知道它们可以传导电子了（详见BioArt报道：Cell | 王冯斌博士等解析地细菌导电纳米线的冷冻电镜结构）。德里克老铁没有欣然接受这一现实，而是继续选择逐梦第四型菌毛。他声嘶力竭的质问，为啥突变了pilA-N，导电毛就没了？啊？尼秋老铁是德里克之前的博士后，现在已经是名校教授，非常的“父慈子孝”。在2021年发表了一个相对令人信服的模型，说第四型菌毛在该菌里包括两个蛋白pilA-N和pilA-C，第四型菌毛平常是不分泌到细胞外的，基本上相当于一个泵，有事没事动一动，把细胞色素形成的导电毛给怼出去。(ref: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03857-w)德里克老铁彻底的愤怒了，说“冷冻电镜看不到我说的3nm的pilA-N“导电毛”不代表它就不存在！我用AFM就能看见！你们冷冻电镜都是artifact！”你看，这不是巧了嘛。我们最近又做了一些别的冷冻电镜的观察。我们把初代“导电毛”的关键氨基酸给突变了，本来想研究研究突变的初代导电毛。您猜怎么着，如果用一个一般的promoter表达突变，我们压根看不到突变的初代导电毛，反而看到了一种新的导电毛，OmcE。猜猜他是啥，还是细胞色素。谁能想到细胞这么“聪明”，连初代导电毛的替代品都悄默默的存好了。如果用一个过表达的promoter，不仅可以看到OmcE，还能看到初代菌毛的一些bundles，还有少量把他们泵出来的第四型菌毛(pilA-N和pilA-C，他们分开的话pilA-N很可能不可溶)。可能是表达的太猛烈了，泵工作的太猛，把自己都怼出来了。图 OmcS导电毛的替代品, OmcE那么，就真的没有3nm的毛了嘛？德里克老铁眼神儿就那么不好吗？其实还真有一个2.5nm左右的毛，偶尔会出现。加了Dnase I就会消失，是的，它就是——B-form DNA。图：所有毛的画像别着急，还会有新的细胞色素导电毛被发现的。我期待德里克老铁改变自己看法的那一天。

自愈导电水凝胶的开发对于电活性神经组织工程至关重要。典型的导电材料如聚吡咯（PPy）通常用于制造人工神经导管。此外，组织工程领域已经朝着透明质酸（HA）水凝胶等产品的使用方向发展。尽管HA修饰的PPy薄膜可用于各种生物应用，但细胞-基质相互作用机制仍然知之甚少。此外，还没有关于HA修饰的PPy注射自愈水凝胶用于周围神经修复的报道。　　近日，南通大学科研团队用HA、胱胺（Cys）和吡咯-1-丙酸（Py-COOH）构建了一种具有可注射性、生物可降解性、生物相容性和神经再生能力的自修复导电水凝胶（HASPy）。该水凝胶直接靶向白细胞介素17受体A，主要通过激活白细胞介素17信号通路来促进与雪旺细胞髓鞘形成相关的基因和蛋白质的表达。科研人员将水凝胶直接注射到大鼠坐骨神经挤压损伤部位，以研究其体内神经再生的能力，并发现其可促进功能恢复和髓鞘再生。这项研究可能有助于理解细胞-基质相互作用的机制，并为HASPy水凝胶作为神经再生先进支架的潜在用途提供新的见解。该研究论文发表在《先进科学》（Advanced Science）上。

据美国物理学家组织网近日报道，澳大利亚科学家在最新一期的《物理评论快报》杂志上报告称，他们研制出一种属性与玻璃类似的新型金属化合物，并用其替代塑料与碳纳米管结合制成新的场发射电极。该场发射电极能制造出稳定的电子束，有望用在消费电子和电子显微镜等领域。 　　以前，科学家们主要通过将碳纳米管和其他纳米材料内嵌于塑料中来制造场发射电极。这些场发射电极尽管种类繁多且容易制造，拥有很大应用潜力，但其瑕疵也很多，比如，塑料的导电能力太弱 塑料的热稳定性很低，无法对抗长时间操作产生的大量热量。 　　现在，澳大利亚莫纳什大学的科研团队和澳大利亚联邦科学与工业研究组织下属的过程科学和工程研究院的科学家携手，研发出了一种新的应用潜力很大且容易制造的材料——非晶块金属玻璃(ABM)，并用其代替塑料制造出场发射电极。当这些非晶块金属玻璃合金冷却时会形成非晶材料，让它们的一举一动更像玻璃。 　　这种非晶块金属玻璃合金由镁、铜和稀土族元素钆制造而成，拥有很多塑料特有的特性 可顺应很多形状、大批量地制造并能作为碳纳米管的有效基体。除了具有优良的导电性之外，这种金属玻璃也拥有非常稳定的热性，这意味着，即使经受高温，它也能保持其形状和耐用性。科学家们表示，以上诸多优势和其卓越的电子发射属性，使得这种非晶块金属玻璃成为制造电子发射设备的最好材料之一。 　　尽管以前也有科学家研制出了其他由大块金属玻璃和碳纳米管组成的复合材料，但这是这样的系统首次用于制造场发射电极这样的功能性设备。科学家们表示，这项技术可被用于制造电子显微镜、微波和X射线生成设备以及现代显示设备等。

近期，中科院合肥物质院固体所高分子与复合材料研究部田兴友和张献研究员团队联合郑州大学杨艳宇副教授等，利用镓铟合金( EGaIn)引发聚合，并作为柔性填料，构建了一种可用于人机交互和红外伪装的超拉伸、自愈合的 LM/PVA/P(AAm-co-SMA)双网络水凝胶。相关结果发表在 Materials Horizons 上。 　　水凝胶是一种具有三维网络结构的软材料，通过引入离子、导电聚合物和导电填料，可获得导电水凝胶。但是，由于导电聚合物共轭结构的固有刚性、导电填料与水凝胶基体的不相容性，以及盐析效应，目前大多数导电水凝胶的机械性能较差，如韧性低、抗拉强度低、自恢复和自愈合性能不理想，大大限制了水凝胶的应用领域。 　　镓铟合金(EGaIn)作为一种熔点接近或低于室温的液态金属(LM)，可以通过超声波分散制备成EGaIn微球，用作纳米填料。与其他刚性纳米填料不同，它们可以适应聚合物基体的变形，从而有效地增韧聚合物。此外，EGaIn中的镓(Ga)可以引发乙烯基单体发生自由基聚合。Ga3+能够与羧基、羟基进行配位，形成动态牺牲键，用于耗散能量。因此，镓基液态金属具有改善聚合物基体机械性能的潜力。 　　鉴于此，研究人员利用镓铟合金( EGaIn)引发聚合，同时作为柔性填料，构建了一种超拉伸和自愈合的 LM/PVA/P(AAm-co-SMA)双网络水凝胶。刚性的 PVA微晶网络和韧性的 P(AAm-co-SMA)疏水网络的协同作用，以及聚合物网络之间的离子配位和氢键(多重物理交联)，赋予了 LM水凝胶优异的超拉伸性( 2000%)、韧性( 3.00 MJ/ m3)、抗缺口性和自愈性(室温 24 h愈合效率大于 99%)。 LM水凝胶表现出敏感的应变感应行为，可用于人机互动以实现运动识别和健康监测。另外由于 EGaIn具有良好的光热效应和低红外发射率， LM水凝胶在红外伪装方面显示出巨大的应用潜力。 　　合肥物质院张献研究员和郑州大学杨艳宇副教授为文章的共同通讯作者，硕士生李宵飞为论文第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金、合肥物质院院长基金的支持。图 1. 液态金属水凝胶的机械性能表征。图 2. (a) 压力传感器的原理图； (b, c) 在压力传感器上写 "CAS " 和 "USTC " 时的电阻变化； (d) 人机交互系统的示意图； (e) 戴着人机交互手套的志愿者打开他的手指， LED 屏幕显示数字 "5" ； (f) LM 水凝胶制备的人机交互手套根据志愿者手指的弯曲情况显示数字。

电极的选择与使用根据被测水样电导率的大小范围，选择常数合适的电极是准确测量的关键。特别是对纯水（100μS/cm时，宜用常数为1.0或10的铂黑电极测量以增大有效面积，使电极表面的电流密度显著下降，以有效削弱介质是浓溶液时容易产生的电极极化影响。仪表中设置的电极常数必须与电极上所标的常数一致。如所配电极上标注的电极常数为0.102，则仪表里设置的电极常数必须为0.102。

锂离子电池是一种以嵌锂化合物为正负极材料的二次电池，在充放电过程中，锂离子在两个电极间往返脱嵌和嵌入。目前主流的锂离子电池负极材料是天然石墨与人造石墨。在锂离子电池研发与生产过程中，需要对石墨负极的导电性进行分析。 原子力显微镜可以在获得高分辨形貌图像的同时获得表面电流分布图，因此被广泛应用于分析石墨负极材料微观结构与导电性。对于原子力显微镜而言，传统的电流模式是基于接触模式进行的。当样品表面非常不规则，表面粘度高或者有较强的毛细力时，由于探针针尖此时受到与扫描方向相反的外力较大，探针无法保证垂直于样品表面，因此电流的测量会产生很大的误差。 岛津尝试用独特的ZXY扫描技术对电流分布进行测量，在每一个测试点，探针均处于垂直运动状态，因此它可避免那些影响其测试状态的外力的干扰。 因此，使用ZXY扫描技术对石墨负极进行表面电流分布测试，可以获得更真实更清晰的图像。制备模拟电池电极的石墨样品，该样品是将石墨和树脂用模具定型，然后加热烧结，最终用油浸制。这样制备的样品可以模拟真实的石墨负极。 用ZXY扫描技术同时获取石墨负极表面形貌图像和表面电流分布图像如下。左图为表面形貌图像，可清晰观察到石墨的鳞片状结构，右侧的表面电流分布图像可观察到同一区域的接触电流分布。在表面形貌图像中，可以观察到表面上分布着不规则的高约1.5 μm 的鳞片石墨。在以往的接触模式下，如果样品的表面起伏超过1μm，就很难测量电流，但使用ZXY扫描技术可以进行高分辨的观测。 而且在扫描技术下，除了可以同时获取表面形貌图像，还可以获得多种互不影响的表面属性分布。在对石墨电极进行测试时，可设定同时获得表面形貌图像，表面电流分布图像和表面力学属性分布。 扫描模拟石墨负极表面5 μm的区域，获得以下图像。4幅图像分别为表面形貌图（探针最初检测到力的形貌面）、表面形貌图（探针到达设定斥力的形貌面）、表面电流分布图像、表面吸附力分布图像。 在前2幅图中，虽然都是表面形貌图，但有明显不同。这是因为第1张图为探针接近样品表面刚刚获得力反馈信号时的位置，第2张图为探针达到设定的斥力时的位置。在两幅图相同位置的剖面线叠加分析。 从上图中可见，底部的黑色区域为样品的固体，白色虚线为表面形貌图（探针到达设定斥力的形貌面）的剖面线，也是石墨的真实表面。而蓝色虚线为表面形貌图（探针最初检测到力的形貌面）的剖面线。白色虚线和蓝色虚线中间区域内，探针检测到的力为吸引力，可判断产生的原因是样品表面的油。因此第1张图和第2张图的差别区域就是油吸附的区域。 更有趣的是，在电流分布图的剖面线中，发现电流也会因油层的存在随高度发生变化。如下图所示。电流的变化有些地方和油层的分布非常吻合，有些地方则不相同。 比较同一个点的力-距离曲线和电流-高度曲线，如下图。可见吸引力位置（油层区域）和电流高度变化区域间的相关性。 由以上数据可推断，电流的变化和油层的分布不吻合的区域，是因为表面覆盖有电阻很大的树脂，而电流的变化和油层的分布吻合的区域，则是因为油层的电阻小于树脂，提高了导电性。 综合本次测试的数据，可以发现，ZXY扫描技术不仅有效提高了对电流的检测分辨率，而且可对样品表面的各种属性进行统一分析，更有助于真实判断样品的性能及影响因素。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

指导专家：刘建滨，湖南省人民医院放射科主任、主任医师，从事医学影像诊断30余年，湖南省中西医结合学会医学影像专业委员会主任委员。　　背景　　据媒体报道，近日在上海某医院上演了惊险一幕：一名患者在完成磁共振检查后，患者家属因心急将其从检查室内接出，不听医护人员劝阻，把轮椅推进了检查室。由于磁共振仪当时处于待机状态，仍具磁性，因此金属轮椅被迅速吸附到仪器上。　　问题来了：磁共振具有强大的磁场，除了吸附金属轮椅，还有哪些物品它也不放过?怎样才能安全地完成磁共振检查呢?湖南省人民医院放射科主任、主任医师刘建滨表示，磁共振能吸附所有金属制品，并产生危险隐患 要安全地完成磁共振检查，必须听医生的安排。　　磁共振不喜欢金属制品与化妆　　“新闻报道中说的轮椅应该算是超大的金属制品了，磁共振设备周围(5米内)，具有强大磁场，严禁病人和陪伴家属将所有铁磁性的物品及电子产品、各种磁性存储介质类物品，靠近、带入检查室。”刘建滨强调，“有些细小的金属制品藏在其中也要注意，最好不要穿着有金属纽扣的衣服，还有衣服上的金属拉链、文胸上的金属搭钩都是隐患。当然钥匙、手表以及手机、相机、银行卡这些都不能带。另外，易燃易爆品、腐蚀性或化学物品、药膏、膏药、潮湿渗漏液体的用品等都是极度危险的。”　　刘建滨补充说：“对于要做磁共振检查的人来说，要素面朝天，因为有些化妆品中含有金属元素，它们会与磁场发生反应。所以建议检查当天不要化妆，指甲油、止汗药、防晒霜、护发用的发蜡等也最好不要用。时尚人士喜欢文身，部分爱美女性也喜欢文眼线，然而在磁共振检查过程中，却存在隐患。文身中的颜料会加热，导致皮肤受到刺激甚至灼伤，遮盖也不管用。检查中如果皮肤有刺激感，应立刻停止。特别要注意的是，如果有文身，在检查前，一定要跟医生事先说明。”　　磁共振没有辐射，对人体组织不会有伤害　　“磁共振使用的是强大的磁场和无线电波，没有 X 射线，没有电离辐射，对任何娇嫩的人体组织都不会有伤害，因此不用担心辐射危险。”刘建滨介绍，“成像的原理就是中学物理的法拉第定律，导电线圈可产生磁场。人体在磁场里面，就会有一部分原子和外界磁场的脉冲磁信号产生‘共鸣’，被接收器的‘千里耳’听到。计算机对微弱的共振信号进行后处理，就产生了黑白分明、精细复杂的人体解剖图像。”　　刘建滨同时提醒：“磁共振的仪器会发出部分噪音，像一台冲击钻在施工，有时音量高达100分贝以上，因此最好提前戴上耳塞。小孩子也许会受到惊吓，有时需要服用镇静剂来安静地接受检查。此外，在无线电波的作用下，体表温度可能会升高1℃左右，有些人会在检查过程中感到热，这是正常现象。为了维护机器运转，一般机房温度都在20℃左右，如果有老人、小孩或者体弱的病人害怕着凉，也可以在进入磁共振机房前加点衣服，但必须保证衣服上没有金属拉链、扣子或者其他金属的装饰品，以防产生金属伪影而影响检查。当然机房里面也准备了毛毯给怕凉的病人盖上。”　　装了起搏器和人工关节等能不能做磁共振?　　不少人会询问：“装了起搏器和人工关节等金属设备可以做磁共振检查吗?”　　针对这个问题，刘建滨解释说：“不能一概而论，这需要具体问题具体分析，关键要看是何种类型的手术材料。有些标注了可以做磁共振的材料不仅是安全的，而且磁共振还能专门针对该假体材料进行评估，发现很多引起手术后疼痛的原因，为病人保驾护航。”　　据悉，湖南省人民医院在《磁共振检查预约调查表》里都会要求来检查的人填写“做过何种类型的手术”、“体内植入何种类型手术材料”等问题，以此达到充分沟通，医生再根据每个人的实际情况进行判断。

可穿戴传感器可以通过非侵入的方式捕捉人体的各种信号并转化为可识别的电信号，从而达到实时监测的目的，在健康管理等领域展现出了重要价值。相比于传统的刚性可穿戴传感器，由导电凝胶等软材料构建的皮肤式可穿戴传感器能与动态皮肤形成紧密的共型结构，提高传感器的传感准确性和稳定性，甚至实现对人体运动状态的实时感知。 　　尽管基于导电凝胶的可穿戴传感器研究已经取得巨大进展，并广泛应用于动作监测、健康管理、表情和声音识别、人机交互等诸多领域，但由于导电凝胶在水环境中存在吸水溶胀、导电组分流失、粘附性能衰退等问题，限制了其在水下探索等领域的应用与发展。近年来，通过对导电凝胶进行耐水性能的设计，研究人员实现了导电凝胶基可穿戴传感器的水下传感领域的应用，促进了该领域的研究快速发展 　　近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员和魏俊杰博士基于在耐水导电高分子凝胶的构筑及其水下传感方面的研究基础，在Advanced Materials上发表题为“Water-Resistant Conductive Gels Toward Underwater Wearable Sensing”的综述文章(Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202211758)。 　　在该综述中，作者首先对提高导电凝胶耐水性的方法进行了总结，归纳提出了封装设计、疏水网络结构和多重交联作用这三种耐水设计策略，并详细讨论了各种策略的耐水原理、具体设计方法以及存在的优缺点，从而为未来的耐水导电凝胶设计提供指导。随后对用于水下传感领域的耐水导电凝胶的多功能性质进行了介绍。除了水下稳定性之外，探讨了耐水导电凝胶的拉伸性质、水下粘附性质、水下自修复性质、可回收性质和3D打印性等性质对导电凝胶基水下可穿戴传感器的传感性能和制造加工工艺的影响，并重点讨论了这些性质的优化改善方法。此外，对现有耐水导电凝胶在水下传感领域的具体应用方向进行了汇总，着重总结了耐水导电凝胶在水下运动感知、水下健康监测、水下通讯、水环境分析几个方向的研究进展，并分析了耐水导电凝胶在这些应用中存在的不足，为未来的水下传感研究指明了方向。 　　尽管导电凝胶的耐水设计和传下传感研究已经取得了一定的成果，但该领域的发展尚处于起步阶段，仍然存在一些问题和挑战亟需解决。导电凝胶在水环境中的传感性能与陆上性能有着明显差异，相关的水下传感机制和传感模型有待进一步阐明；耐水导电凝胶的水下稳定性和水下传感性能测试还没有标准的方法，亟需建立统一的检测方法进行有效对比和评估；在耐水导电凝胶和水下可穿戴传感器的多功能设计上需要进一步努力，例如实现基于变色功能的可视化感知、基于自清洁功能的抗污能力和基于生物可降解的环境友好等。 　　为了满足耐水导电凝胶基水下可穿戴传感器的实际应用需求，需要进一步发展与水下可穿戴传感器匹配的无线传输技术和自供能技术；如何实现多感知功能和多技术模块在水下凝胶传感系统中的一体化集成，尤其是如何实现“软”凝胶材料与“硬”电子元件的稳定界面结合依然是该领域需要面临的一个重要挑战。 　　该论文得到了国家自然科学基金(51773215)、中国博士后科学基金(2021M690157、2022T150668)、宁波市自然科学基金(2121J206)、国家重点研发计划项目(2022YFC2805204、2022YFC2805202)等项目的支持。耐水导电凝胶的设计策略与水下传感应用 　　(中科院海洋新材料与应用技术重点实验室 魏俊杰)

研究人员开发了一种不含金属的果冻状材料，它像生物组织一样柔软而坚韧，同时可以像传统金属一样导电。图片来源：美国麻省理工学院据最新一期《自然材料》杂志报道，美国麻省理工学院领导的国际团队开发出一种不含金属的、类似果冻的材料，它像生物组织一样柔软和坚韧，同时可像传统金属一样导电。这种材料可制成打印墨水，有朝一日或成为功能性凝胶基电极，且具有生物组织的外观和手感。研究人员表示，胶状电极有可能取代金属来刺激神经，并与心脏、大脑和身体其他器官连接。研究人员希望导电聚合物和水凝胶的结合将产生一种灵活的、生物相容的和导电的凝胶。但到目前为止制造的材料要么太脆弱，要么电气性能很差。为了分别保持导电聚合物和水凝胶的电气和机械强度，这两种成分应该以一种略有排斥的方式混合，这种状态被称为相分离。在这种略微分离的状态下，每种成分都可将各自的聚合物连接起来，形成细长的微观链，同时也可以作为一个整体混合。研究人员将其称为具有电气和机械性能的“意大利面”。其中“电气意大利面”是一种导电聚合物，可通过材料传递电流；而“机械意大利面”就是水凝胶，可传递机械力，而且由于它也是连续的，所以很坚韧有弹性。研究人员调整了配方，将“意大利面”煮成墨水，通过3D打印机输入，并打印到纯水凝胶薄膜上，图案类似于传统的金属电极。研究人员将打印的果冻状电极植入大鼠的心脏、坐骨神经和脊髓。在动物身上测试了长达两个月后这些设备始终保持稳定，几乎没有导致周围组织产生炎症或疤痕。电极还能够将来自心脏的电脉冲传递给外部监测器，并将微小脉冲传递到坐骨神经和脊髓，进而刺激相关肌肉和四肢的运动。研究人员设想，未来这种新材料能应用于心脏手术患者的恢复，可用作器官和长期植入物（包括起搏器和深部脑刺激器）之间的软电子接口。

HPI (High Performance Industrietechnik GmbH)总部位于奥地利兰斯霍芬，为轻金属行业开发、设计、制造和交付交钥匙设备。冶金制造商通常使用轻金属（如铝和镁）来生产轻型合金类产品。HPI为它的其中一个冶金客户创新并开发了一种用于无损材料检测的自动化电导率测量系统。HPI制造的电导率测量系统集成了我们的NORTEC™ 600涡流探伤仪，将我们的涡流探伤仪用于测量和测试以满足质量需求。制造一款以生产线速度验证电导率的系统HPI制造了一款系统来进行电导率测试，用于评估铝板的热处理状态。这些铝板最宽4,200 mm，最长33,000 mm，厚度范围为1 mm到210 mm 。这些铝板会被加工成铝镁合金半成品，供应给航空工业。这家冶金公司需要为其新的轧钢机组配备该系统，其中包括冷轧机、热轧机和板材热处理。其制造工艺要求采用内置的可靠NDT检验解决方案，在提高生产率的同时确保其材料符合国际公认的标准。HPI面临的挑战是开发这样一款系统：在保持一致的测试性能的同时，还需要实现高速测量铝板电导率。正在生产线辊道上运输的大型铝板为什么制造商需要测量金属电导率通过测量电导率能够确定材料允许电流通过的程度，即能够确定材料的电流传导性能。此测试使制造商能够收集有关物质成分的信息。通过这些测试数据，用户可以确定材料是否适合其预期用途。许多行业都在其质量控制和制造工艺中引入电导率测试。其目的是为了验证金属结构是否完整性，以便能够实现最终产品所需的耐用性和性能。必须测量飞机建造中使用的铝材电导率以了解其放电能力，从而确保铝材承受雷击等事件时的材料应力承受能力。电导率测试通过检测合金硬度的变化可以确认材料是否因热处理而受损，令其脆性增加。铝材的优点、缺点和典型缺陷铝材的密度低于其他常见金属。例如，钢材的密度大约比铝材高三分之一。由于重量轻、强度高，铝材是飞机制造的理想材料，一些统计数据估计，现代飞机制造中铝材占比为75–80%。因为主要由铝材制成，飞机可以承载更大的重量，并且更省燃油。铝合金的另一大优点是耐腐蚀性，这增加了飞机的耐用性。飞机经常受到恶劣天气和极端气候的影响，需要耐受从高空的冰冻温度到包括雪和暴雨在内的降水等因素。尽管铝材具有高度耐腐蚀性，但它也是一种化学活性金属，因此某些情况下也会发生腐蚀。铝制组件容易受到各种类型腐蚀，其中包括：表面点蚀晶间腐蚀剥离腐蚀应力腐蚀开裂（SCC）疲劳开裂微振磨损制造工艺（如机加工、成型、焊接或热处理）可能会在铝板（并因此在飞机零件上）留下应力。超过应力腐蚀阈值时，这种残余应力可能会在腐蚀性环境中导致开裂。涡流NDT技术在航空航天应用中的优势涡流无损检测(NDT)技术是一种非接触式金属零件检验方法。此技术广泛应用于航空和航天工业以及其他制造和维修环境中用于检验薄金属材料是否存在潜在的安全相关或质量相关问题。由于涡流检测(ECT)使用电磁耦合，不需要与零件直接接触，因此不需要耦合剂。EDT可用于执行以下检验：表面检验次表层检验（通常3-4 mm）涡流技术的优点：保留漆层和涂层进行检验（无需除漆）较少的表面处理（可以保留污垢进行检验）易于使用，只需较少的培训提供快速结果，适合高速检验和大型零件检验适用于任何导电材料，包括飞机上常用的金属，如铝、不锈钢和钢涡流检测设备的工作原理(A) 流入线圈的交流电产生磁场（蓝色）。(b) 当线圈置于导电材料附近时，会引发材料中产生涡流（红色）。(c) 零件中的缺陷会干扰涡流的路径。这种干扰可以用仪器测量。当交流电通过ECT探头总成中的一个或多个线圈，且探头靠近由导电材料制成的零件时，会产生交变磁场，将涡流引入零件。这个磁场会产生耦合效应。测试部件中的间断点或特性变化会改变涡流的流动，这会影响探头的工作感抗。探头可检测到材料厚度的变化或缺陷，如受检零件中的裂纹和腐蚀。这些变化以信号的相位和振幅反映在仪器屏幕上，然后由操作员进行解读。HPI的铝板电导率测量解决方案，时长04:48本视频展示了HPI解决方案的演示，该解决方案是用于铝板高速电导率测量的自动化系统。如您所见，NORTEC 600装置集成在扫描仪上的HPI系统中，该扫描仪在检测完轧辊将信息输入测量站之后将ECT探头在校准站和铝板上快速移动。（可参考国际公认标准ASTME 1004-02、MIL STD1537C、EN2004-1和AMS 2772F，以及航空航天行业的客户定制测试规范，为每个金属板预定义测量程序。”—《铝业时报》）集成NORTEC 600 ECT装置的铝板电导率测量系统HPI过去曾使用手动设备进行此类生产线测试；但随着速度和质量要求的提高，尤其是对于航空和航天行业，手动测试变得过时。 奥林巴斯的NORTEC 600涡流探伤仪通过与HPI的全自动检验系统相结合，以此提供了一个较为可靠并具有时间和成本效率的解决方案。HPI为此解决方案配置了自己的应用软件，基本上就是将NORTEC 600装置作为传感器集成到系统中。HPI之所以特别选择了NORTEC 600设备而不是其他涡流探伤仪，是因为该仪器提供了与可编程逻辑控制器(PLC)通信的接口。在电导率测量前后，系统会自动对每个金属板进行校准检查。由于其检测速度很快，手动测量需要花费数小时的数百个检测点仅需几分钟即可完成测量。HPI的客户使用其中两个系统，每个系统上配备两个NORTEC 600探伤仪。作为质量控制流程，电导率质量检查有助于改进HPI的热处理工艺和提高客户满意度。关于NORTEC 600涡流探伤仪NORTEC 600涡流探伤仪是一种便携式设备，采用了先进的数字电路。NORTEC 600装置可轻松无缝地集成到检验系统中。此装置的宗旨是让工业环境中的性能保持一致性。NORTEC 600规格和功能在设计时考虑到了HPI等集成商。设计满足IP66要求−10°C至50°C工作温度范围持续平衡滤波器带有扫频报警的带状图视图6 kHz测量速率通过NORTEC PC软件进行远程控制报警输出模拟输出数字输入质量控制用NDT设备HPI选择将奥林巴斯NORTEC 600涡流探伤仪集成到其自动化NDT解决方案中，是因为该探伤仪可以在不接触材料表面的情况下实现快速可靠的电导率测量。