遇硬则硬的防弹衣
石墨烯还是世界上已知强度最高的材料之一。它能用于防弹衣、装甲车辆的新材料中，还能替代凯夫拉、芳纶等高性能材质，在减轻重量的同时大大提升防护能力。
研究人员进行了一次微观弹道测试：以一颗微小的硅粒以3000米/秒的速度射向单层石墨烯，发现这种蜂巢形结构的材料可迅速分散冲击力，并能中断通过材料的外展波，承受冲击的性能比普通的材料强大很多。
在一般情况下，这种材料又像轻便的铝箔，但是在碰到机械压力的时候，比如被子弹射击，就会十分坚硬，防护能力极强。
修复受损神经，水凝胶或可助一臂之力
外周神经组织可以将生物电信号从大脑传递到身体其他部位。而外周神经的损伤通常会导致慢性疼痛、神经紊乱、瘫痪或残疾。现在，研究人员已经开发出一种可拉伸的导电水凝胶，或许未来可以用于修复这些类型神经的损伤。近日，南京大学教授沈群东及其合作者在《美国化学会·纳米》杂志（ACS Nano）发表了这项研究结果。
外周神经被完全切断的损伤，例如事故造成的深切口，是很难治疗的。一种常见的治疗策略被称为自体神经移植。它是从身体其他部位移走一段外周神经，然后缝在被切断神经的两端。然而，该手术并不一定能恢复神经功能，有时还需要多次后续手术。人工神经移植物与支持细胞相结合的治疗策略也被使用，但通常需要很长的时间神经才能完全恢复。
对此，南京大学教授沈群东、南京工程学院副教授王倡春、南京鼓楼医院主任医师朱泽章等学者试图开发一种有效、迅速起作用的治疗方法来替代自体神经移植。他们决定探索导电水凝胶——一种可以传输生物电信号的遇水膨胀的生物相容性高分子。
研究团队制备了一种坚韧但可拉伸的导电水凝胶，其中含有聚苯胺和聚丙烯酰胺。这种交联聚合物具有3D微孔网络，植入人体后，神经细胞可以进入水凝胶并附着在上面，从而帮助恢复失去的神经组织。
研究小组发现，这种材料可以通过从蟾蜍身上取下的受损坐骨神经来传导生物电信号。然后，他们将水凝胶植入坐骨神经损伤的老鼠体内。两周后，老鼠们的神经恢复了生物电特性。
“与未治疗的老鼠相比，实验老鼠的行走能力有所改善。这种材料的导电性能够在近红外光的照射下得到提高，而近红外光可以穿透生物组织，因此用这种方式可进一步增强神经信号传导和恢复。”沈群东说。
碳纤维可延长混凝土结构的使用寿命且成本更低
韩国协会（KICT）宣布了一项有效的结构加固方法：使用不燃碳纤维织物电网和水泥砂浆的混合，这可以混凝土结构的承载能力增强一倍，并且他们的可用寿命增加三倍。
最初，韩国90％以上的基础设施（例如桥梁和隧道）以及居民楼都是用混凝土建造的。对于混凝土结构，通常使用有机粘合剂将碳纤维片材施加到混凝土结构的表面。但是，有机粘合剂容易着火，不能应用于表面潮湿的结构。如果这些碳纤维板暴露在湿气中，可能会从结构上脱落并掉落。
研究团队已经开发出一种高效的加固方法来处理劣化的混凝土结构。该方法，使用了薄的预制纺织增强砂浆（TRM）面板，该面板由碳纺织网格和一薄层水泥砂浆制成。此外，TRM加固方法可以采用现浇施工的形式。采用KICT的方法，将20毫米厚的TRM面板附着到现有结构的表面，然后在现有结构和面板之间的空间填充水泥浆，水泥浆用作粘合剂。
碳纤维织物和水泥砂浆都是不易燃的材料，具有很高的耐火性，这意味着它们可以有效地用于加固可能暴露于火灾隐患的混凝土建筑物。该构造方法也可以应用于潮湿的表面即使是在冬天，并且在进水的情况下，面板也不会脱落。此外，与钢筋不同，碳纤维不会腐蚀，因此可以有效地用于加固经常使用除冰剂的公路设施和停车楼，以及加固暴露于氯化物的海上混凝土结构。
进行的失效测试表明，用TRC面板加固的混凝土结构的失效载荷比未加强结构的失效载荷增加了至少1.5倍。此外，已经评估了TRM面板的耐氯化物性，以评估其在富含氯化物的环境中的使用寿命。TRM面板的耐久性测试和分析表明，该面板的使用寿命超过100年。这种增加可以归因于开发的水泥砂浆，其中包含50％的粒状高炉矿渣，这是炼铁厂产生的工业副产品。具有比常规水泥砂浆更高的耐火性，且在经济效率方面，其成本是传统砂浆的一半。
新开发的加固方法使用了非常薄的TRM面板，该面板用途广泛，可以用作建筑外墙，维修和加固材料以及其他应用。将来，如果面板可以用绝热材料制造，则预计它们将取代易着火的建筑绝热材料。
研究人员说：“为便于生产和运输，TRM面板的制造尺寸相对较小，为1 m x 2 m，必须在施工现场进行连接。目前正在开发一种有效连接面板的方法，并且该方法的性能测试将于2020年底进行。”
俄提出改善金属玻璃特性新方法
俄罗斯国家研究型工艺大学科研人员通过选择合金成分和炼制合金系统，开发出一种处理立体金属玻璃的独特方法，由此可扩大金属玻璃材料的应用范围。相关研究结果近日发表在国际《合金与化合物》期刊上。
与结晶形态不同的是，金属玻璃是一种彼此互相远离的原子缺乏规律性排列的材料，因此它们具有强度高、弹性好、抗腐蚀性高等特点，应用在仪器制造、机械制造、医学和磁—电工学领域。
但俄罗斯国家研究型工艺大学的科研人员指出，广泛应用金属玻璃的一个障碍是它们的脆度高，科研人员开发的金属玻璃的新型处理方法有助于解决这一问题。
该项目科研负责人、俄罗斯国家研究型工艺大学教授德米特里·卢兹金解释说，合金成分和炼制合金系统的选择有助于绕过这个问题：在比玻璃固化温度低100度左右的情况下逐渐冷却，有助于使金属玻璃避免脆性，从而取得立体样本的增塑作用和样本的硬化。他称，合金最初的无定形矩阵的分解方式影响着所获取材料的性质，需视样本的几何形状而定，立体或带状样本能取得不同结果。
发明这种方法的研究者、俄罗斯国家研究型工艺大学有色金属学系研究员安德烈·巴兹洛夫介绍说，对立体样本而言，通过把均质无定形相分解为两个，达到在室温下伸长率为1.5%的情况下能够提高金属玻璃的可塑性。对于带状样本而言，在保持弯曲和压缩弹性的情况下，通过分离7纳米左右的二次无定形相玻璃状纳米粒子，金属玻璃的硬度可提高25%。
新低温催化法将塑料垃圾“变废为宝”
美国研究人员在最新一期《科学》杂志撰文指出，他们采用一种简单的低温催化方法，将很多塑料内包含的聚乙烯聚合物转化成了高价值的烷基芳族分子，后者是很多工业化学品和消费品的基本原料。新方法简单且成本低廉，为塑料废物的循环再利用开辟了新途径。
从食品包装到医疗领域所用的无菌材料再到价格低廉的部件等，塑料在日常生活中随处可见，全球每年制造出的塑料产值约为2000亿美元，但其回收处理和再利用是一大难题。
加州大学圣巴巴拉分校研究人员解释说，使塑料有用的特性也是使它们可以长期存在的原因就是它们的化学惰性，塑料通常不会与环境中的其他成分发生反应，这使塑料自然分解的速度异常缓慢，而人工分解又会消耗大量能源。
研究人员麦哈德·阿布-奥马尔解释说：“塑料由碳-碳和碳-氢键组成，很难化学回收。尽管科学家们在实现塑料可持续使用方面开展了大量研究，但能源成本一直是个‘拦路虎’”。
为更好地将塑料中的聚乙烯“变废为宝”，研究人员提出了一种新的串联催化方法，该方法不仅可以直接将废弃塑料中的聚乙烯转变为高价值烷基芳族分子，而且还可以高效、低成本、低能耗地进行。
研究人员解释称，常规方法需要500至1000摄氏度才能将聚烯烃链分解成小块，然后让它们重组成由气体、液体和焦炭混合而成的产物，而他们的新催化过程的最佳温度为300摄氏度附近，反应条件相对温和，有助于将聚合物分解为多种大分子。而且，新过程没有进行多次转换，流程简单。
此外，新方法不需要添加溶剂或氢，只需氧化铝催化剂上的铂即可进行串联反应，这一反应既打破了坚韧的碳-碳键，又重新排列了聚合物的分子“骨架”，形成高价值的烷基芳族分子，这些分子可广泛用于制造溶剂、油漆、润滑剂、清洁剂，药品等。据悉，研究人员计划进一步提升这一过程的效率。
来源：中国军网、科技日报、贤集网