原位组装碳纳米管/石墨烯有序结构及其二元协同增强增韧纳米复合材料的机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21273017
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0201.基础理论与表征方法
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Lightweight composites integration of high strength and high toughness are important materials for the aerospace field to solve the weight loss problem, especially for the new type of carbon nanotube composites. It is a new idea to apply the one-dimensional carbon nanotubes with high tensile strength and two-dimensional graphene to synergistically strengthen and toughen polymer. However, it is difficult for the simple blending approach to obtain the well ordered assembly structure of one-dimensional carbon nanotube, two-dimensional graphene, and polymer, and the basic scientific issues such as the synergistic enhanced toughening are not clear. In this proposal, inspired by the hierarchical micro-/nano layered structure of nacre, we applied in-situ assembly method to directly construct the well ordered structures of one-dimensional carbon nanotubes and two-dimensional graphene in the synthesizing process through tuning the thermodynamic parameters and biomimetic building the carbon nanotube/graphene/poly(vinyl alcohol) layered composites. The interface strength between carbon nanotube/graphene layered film was enhanced by design and control of functional groups of layered film. The binary synergistic strengthening and toughening mechanism will be clarified by establishment of mechanical model, which will provide the theoretical support for preparation of high strength and high toughness integration of composites.
高强高韧一体化的轻质复合材料是航空航天领域解决减重问题的重要材料,尤其是新型的碳纳米管复合材料。采用高强度的一维碳纳米管、高韧性的二维石墨烯协同增强增韧聚合物是制备高强高韧一体化轻质复合材料的一种新思路。但是目前制备碳纳米管/石墨烯/聚合物复合材料的方法是将三者简单的共混,不能控制材料的微结构;同时一维碳纳米管、二维石墨烯的协同增强增韧机理等基础科学问题尚不清楚。本申请项目受贝壳微纳米多级层状结构的启发,在合成过程中,调控热力学参数,原位组装一维碳纳米管/二维石墨烯有序规整层状复合薄膜,仿生构筑碳纳米管/石墨烯/聚乙烯醇层状复合材料;并对复合层状薄膜表面的官能团进行设计和调控,提高复合薄膜与聚乙烯醇的浸润性和界面强度,建立力学模型,阐明一维碳纳米管和二维石墨烯的二元协同增强增韧机理,为高强高韧一体化纳米复合材料的共性制备提供指导和理论依据。

结项摘要

强韧一体化的轻质复合材料是航空航天领域解决减重问题的重要材料,尤其是新型的碳纳米复合材料。受贝壳微纳米多级层状结构的启发,本项目以碳纳米管、石墨烯等为基元材料,通过原位或离位组装技术,构筑了基元材料协同及界面协同效应,制备了一系列强韧一体化的仿生纳米复合材料。通过引入不同功能特性的纳米基元材料,获得了具有兼具电学等功能特性的仿生纳米复合材料。项目执行期间,以第一作者或通讯作者发表SCI论文25篇,其中上影响因子大于10的论文15篇,包括3篇Angew Chem Int Ed,2篇Adv Mater.,6篇ACS Nano,1篇Acc Chem Res.,1篇Chem Soc Rev.,申请中国发明专利4项,其中授权1项,超额完成了预期目标。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bioinspired Green Composite Lotus Fibers
仿生绿色复合莲花纤维
  • DOI:
    10.1002/anie.201310656
  • 发表时间:
    2014-03-24
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wu, Mengxi;Shuai, Hua;Jiang, Lei
  • 通讯作者:
    Jiang, Lei
Bioinspired robust nanocomposites of cooper ions and hydroxypropyl cellulose synergistic toughening graphene oxide
铜离子和羟丙基纤维素协同增韧氧化石墨烯的仿生坚固纳米复合材料
  • DOI:
    10.1007/s11431-016-0529-3
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Science China Technological Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qi Zhang;SiJie Wan;Lei Jiang;QunFeng Cheng
  • 通讯作者:
    QunFeng Cheng
A Strong Integrated Strength and Toughness Artificial Nacre Based on Dopamine Cross-Linked Graphene Oxide
基于多巴胺交联氧化石墨烯的强韧综合人工珍珠层
  • DOI:
    10.1021/nn503755c
  • 发表时间:
    2014-09-01
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Cui, Wei;Li, Mingzhu;Cheng, Qunfeng
  • 通讯作者:
    Cheng, Qunfeng
Robust bioinspired graphene-based nanocomposites via synergistic toughening of zinc ions and covalent bonding
通过锌离子和共价键的协同增韧获得坚固的仿生石墨烯基纳米复合材料
  • DOI:
    10.1039/c6ta06893f
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Gong, Shanshan;Jiang, Lei;Cheng, Qunfeng
  • 通讯作者:
    Cheng, Qunfeng
Learning from nature: constructing high performance graphene-based nanocomposites
向大自然学习:构建高性能石墨烯基纳米复合材料
  • DOI:
    10.1016/j.mattod.2016.11.002
  • 发表时间:
    2017-05-01
  • 期刊:
    MATERIALS TODAY
  • 影响因子:
    24.2
  • 作者:
    Gong, Shanshan;Ni, Hong;Cheng, Qunfeng
  • 通讯作者:
    Cheng, Qunfeng

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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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