熔融淬冷有机-无机杂化玻璃力学性能的化学、结构调控和预测

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51802236
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0201.人工晶体与玻璃材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The discovery of fourth family of melt-quenched glass—Metal Organic Frameworks (MOF) glasses not only opens to a new field of glass science, but also lays the foundation for the application of bulk MOF materials. However, the study on the mechanical properties of MOF glasses, which is very important to application, is scarce, especially involving in the evolution and mechanism of tuning mechanical properties of MOF glass by composition and structure. In this work, basing on our previous works on the glass formation mechanism and glass forming ability in the MOF glasses, we plan to prepare several series of MOF samples with different composition and topological structure, and make corresponding bulk glasses via hot-pressing approach. Using these MOF glasses, we will explore the evolution of mechanical properties of these MOF glasses with the change of composition and structure, and focus on their indentation deformation mechanism. Furthermore, by detecting the structural evolution of the glasses using advanced characterization techniques, we will clarify the tuning mechanism of composition and topological structure on the mechanical properties of MOF glasses. Basing on the topological constraints model for predicting the hardness of oxides glasses, we plan to build a new model to predict the hardness of MOF glasses, by introducing the density factor into calculation and considering the structural features of MOF glasses. Therefore, this project will lay the foundation for the application of MOF glasses and give a new insight into the relationship between properties and structure of glass.
第四类熔融淬冷玻璃—金属有机骨架(MOF)玻璃的发现不仅开拓了玻璃研究的新领域,也为开发新型块状MOF材料奠定了基础,但对MOF玻璃应用很重要的力学性能,特别是组分、结构对其力学性能的调控规律和机理研究还很缺乏。本项目将基于前期对MOF玻璃形成机理和玻璃形成能力基础研究,通过组分和结构设计制备多个系列MOF材料,通过真空热压法制成块状玻璃,研究组分和结构对MOF玻璃的力学性能的调控规律,着重探索此类玻璃的压痕行为的变形机理,并通过先进测试手段解析系列MOF玻璃的结构演变,探索组分和结构对MOF玻璃力学性能的调控机理;基于预测氧化物玻璃硬度的拓扑限制模型,充分考虑MOF玻璃独特的结构单元和拓扑构型,将密度因素引入数学模型,开发适用于MOF玻璃硬度预测的新拓扑限制模型。该项目不仅可以为MOF玻璃的应用奠定知识基础,也可为理解玻璃结构与性能关联提供新的见解。

结项摘要

作为一个全新的熔融淬冷玻璃家族,金属有机骨架(MOF)玻璃展现出了许多独特的特性和性能,并表现出巨大应用前景,但是对于MOF玻璃的微观结构以及其对力学性能的影响还未明晰。本研究以系列MOF玻璃为研究对象,利用先进结构表征手段解析了MOF玻璃的精细微观结构,发现了MOF玻璃高度的短程无序结构,发现了其短程无序结构是超强玻璃形成能力和多种性能的重要起源;利用组分化学、前处理和后处理等方法调控MOF玻璃结构,实现对MOF晶体熔融和MOF玻璃形成及性能的调控;通过制备大块透明无气泡MOF玻璃,探索了MOF玻璃的压痕变形机理和抗裂纹性能,阐明了MOF玻璃微观结构影响玻璃力学性能的机制。该项目的实施为揭示MOF玻璃的微观结构及性能调控机制提供了新的见解,探明了MOF玻璃的力学特征及其与结构之间的关联,为MOF玻璃的功能化和应用开发奠定重要技术和知识基础。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthesis, phase transitions and vitrification of the zeolitic imidazolate framework: ZIF-4
沸石咪唑酯骨架的合成、相变和玻璃化:ZIF-4
  • DOI:
    10.1016/j.jnoncrysol.2019.119665
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Journal of Non-Crystalline Solids
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhang Jiayan;Qiao Ang;Tao Haizheng;Yue Yuanzheng
  • 通讯作者:
    Yue Yuanzheng
Impact of 1-Methylimidazole on Crystal Formation, Phase Transitions, and Glass Formation in a Zeolitic Imidazolate Framework
1-甲基咪唑对沸石咪唑酯骨架中晶体形成、相变和玻璃形成的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.cgd.0c00740
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Crystal Growth & Design
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Ya Yu;Ang Qiao;Alice Mary Bumstead;Thomas D. Bennett;Yuanzheng Yue;Haizheng Tao
  • 通讯作者:
    Haizheng Tao
Deformation mechanism of a metal-organic framework glass under indentation
金属有机框架玻璃压痕变形机理
  • DOI:
    10.1039/d1cp02213j
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Physical Chemistry Chemical Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Qiao Ang;To Theany;Stepniewska Malwina;Tao Haizheng;Calvez Laurent;Zhang Xianghua;Smedskjaer Morten M.;Yue Yuanzheng
  • 通讯作者:
    Yue Yuanzheng
Impact of solvent substitution on kinetically controlled transmetalation behaviours in a MOF
溶剂替代对 MOF 中动力学控制的金属交换行为的影响
  • DOI:
    10.1039/d0nj02935a
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Wen Chen;Haoyue Zhang;Ang Qiao;Haizheng Tao
  • 通讯作者:
    Haizheng Tao
Reversible formation-melting of nano-crystals in supercooled oxyfluoride germanate liquids
过冷氟锗酸盐液体中纳米晶体的可逆形成-熔化
  • DOI:
    10.1016/j.jeurceramsoc.2019.08.002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of the European Ceramic Society
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Liu Hao;Qiao Ang;Gao Yongxiao;Tao Haizheng;Zhao Xiujian;Hu Yuebo;Yue Yuanzheng
  • 通讯作者:
    Yue Yuanzheng

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其他文献

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乔昂的其他基金

金属有机骨架玻璃薄膜的化学设计与气体分离机理研究
  • 批准号:
    22175135
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
金属有机骨架玻璃薄膜的化学设计与气体分离机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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