日本研發（fā）可修複（fù）末梢神（shén）經新材料

 

受損（sǔn）末梢神經的治療方式之一為移植管（guǎn）狀人工（gōng）神經。但這一方式僅適用於受傷等導致神經切斷的情（qíng）況，無法用於患者的腕管綜合征（zhēng）等卡壓性（xìng）神經受損病例。

 

日本（běn）物（wù）質與（yǔ）材（cái）料研究（jiū）機構與大阪大學組成的研究團隊發布消息稱，現已成功研發出可直接纏繞（rào）受損末梢（shāo）神（shén）經、用於治療手足麻木與疼痛的布狀新（xīn）材料。新材料會釋（shì）放出（chū）具神（shén）經再生效果的維生素B12，並在神經修複後自然分解。

 

據報道，研究團隊對成為原料的塑料結構下功夫，製作直徑約為頭發絲千分之一的數百納米細（xì）纖維，製成（chéng）了含維生素B12且可纏繞神經（jīng）的柔軟網（wǎng）狀物。隨後將其移植到坐骨（gǔ）神經受（shòu）損（sǔn）的小白（bái）鼠上，六周便可恢複與正常小白鼠相同程度的運動與神經信息（xī）傳遞功能。

 

目前團隊力爭在手掌根部附（fù）近神經受卡壓致使（shǐ）手指感到麻木的“腕（wàn）管綜合征”等治療中投入實際運用。

 

 

美國能源部成立（lì）生物能源（yuán）化（huà）學催化聯（lián）盟

致（zhì）力於開發新型生物能源應用催（cuī）化材料

 

生物質能（néng）源技術是指利用“農林廢物資源、工業廢物資（zī）源、城市垃圾資源”為原料，添加木炭粉、粘合油劑、助燃劑等添加劑，生產（chǎn）加工出傳統能源或者替代能源的科學技術。由於生物（wù）質的獨特性質（例如高氧（yǎng）含量、高含水（shuǐ）量（liàng）、高度酸性），加上為石油工（gōng）業開發的許多材料（liào）不能轉化為生物能源應用，開發（fā）用於生物能源應用的催化劑存（cún）在獨特的挑戰。

 

美國能源部下屬的生物能源技術辦公室（BETO）宣布成立生物能源化學催化聯盟（méng）（ChemCatBio），希望通過支持新催化材料的開發，為實現國（guó）內生物經濟的可持續發展鋪平道路（lù）。

 

該聯盟由七個美國能（néng）源部國家實驗室組（zǔ）成，旨在甄別和克服生物質轉化過程中的催化挑戰（zhàn）。生物能源化學催化（huà）聯盟（méng）將為商業生物能源應用帶來新（xīn）的（de）催化材料，催（cuī）化速度至少為現有材料的兩倍且成本降至當前的一半，以促進生物能源技術行業的持（chí）久發展。該聯盟將（jiāng）利用美（měi）國能源部國家實驗室獨有的能力，加速開發用於生物質衍生燃料和化學（xué）品商業化的催化劑和相關技術，從而強（qiáng）化能源安全和國家在全球生物經濟中的領（lǐng）導（dǎo）地位。

 

美國海軍研究實驗室（shì）部署首台

激光粉末床金屬3D打印設備

 

據概念（niàn）激光公司官網2017年2月27日報道，近（jìn）日，美國海軍研究實驗室（NRL）選購了德國概念激光公司美國分公司的金屬3D打印技術進行（háng）零件快速成型和材料研究，包括3D打印設備、在（zài）線質量監控係統以及自（zì）由設計定製參數軟件等。

 

美國海軍研究實驗室將使用概念激光公司的最新（xīn）設備——M2熔化機製造複雜不鏽鋼（gāng）部（bù）件。這是該實驗室的第（dì）一台激光粉末床金屬3D打印（yìn）設備。

 

在打印過程中，監控激光熔化係（xì）統的數（shù）據（例如溫度、電能質量和激光輸出等）非常重要（yào）。因此，海軍研究實驗室除部署M2熔接機之外，還通過QMmeltpool 3D質量保證（zhèng）監控係統，對成（chéng）形質量進行（háng）原（yuán）位監控。該（gāi）係統采用一個光電二極管和一個（gè）攝（shè）像頭通過具有（yǒu）精確定位功能的激光光學（xué）器件，對熔池位置和熔化強度進（jìn）行同軸監控（kòng），可提供與位置相關的三維可視化和實時監控。該係統將（jiāng）幫助海軍（jun1）研究實驗室檢測（cè）設計中的任何缺陷，並查看（kàn）“應用程序是否處（chù）於可接受性的邊緣”。

 

為了幫助其工程師開發一些定製參數，並實現設計自由，海軍研究實（shí）驗室還利用CL WRX Parameter 2.0軟件。通過該軟件，用戶可以為零件（jiàn）的每個特定區域（yù）配置不同的參數，也可為不同的單元配置不同曝光（guāng）策略，從而形成具有多個參數（參數配置給每個單元）的零件。這使得零（líng）件第一次被正確地（dì）3D打（dǎ）印（yìn）的可能性更大，進而可降低技術風險並且（qiě）可（kě）以提高成形質量。

 

美國海軍研究實驗室相關人員表示，實驗室需（xū）要多元化的增材製（zhì）造能力，如：質量監測、過程參數開發、增材（cái）製造體係架構等，用於指導研究和開發工作。

 

美國Fabrisonic公司

突破超聲波增減材混合（hé）製造技術

 

據3ders網站2017年2月（yuè）23日報道, 美國俄亥俄州一家金屬3D打印技術公司Fabrisonic近（jìn）日獲得一項新的美（měi）國專利（專利（lì）號為9446475），專利內容（róng）是采用一種能在其（qí）已有超聲波增材製造（UAM）設備中協同定位增材、減材單元的技術。該公司以超聲（shēng）波增材製造（zào）技術而著稱，宣稱此項專利進一（yī）步提高了其金屬混合3D打印設（shè）備的能力。 

 

這項新的專利技術（shù），超聲波增材製造（zào）焊接頭變成了一台標準數控銑床CAT50刀庫中的一個工具，通過（guò）協同定位數控銑床中的焊（hàn）接和銑削功能，能（néng）夠提高混合增材製造設備的精度，且在無需增大設備體積的同時提高（gāo）了零件製造尺寸。此項專利是該（gāi）公司申請的第10項（xiàng）超聲波增材製造技術專利。此項專利技術繼續鞏固了該（gāi）公司在開發金屬增材製造設備方麵的領導地位。

 

該技術於1999年由Dawn White發明，2011年，Fabrisonic公司首先開（kāi）始進一步技術開發。目前，Fabrisonic是唯（wéi）一一（yī）家使用該技術的公司。這（zhè）項創新性的技術使用聲波來逐層熔融金屬薄片來成形三維結構。這意味著整個成形過程不需要很高（gāo）的溫度（dù），可在正常的工廠環境下使用。 

 

UAM技術的（de）另一個優點在於其混合增材/減材係統，新專利正致力於提升該係（xì）統能力。該公司研發的設備是在一台商用3軸數控銑床上增加（jiā）其具有知識產權（quán）的焊接頭來進行增材製造（zào）。先（xiān）用焊接頭近淨成形三維結構，然後用數控銑床進（jìn）行精密加工（gōng）。Fabrisonic的混合係統可生產公差為+/-0.0005英寸的零件。該設（shè）備的增減材混合製（zhì）造特征使其更易於應用於零部件維修，因為用（yòng）於增材製造（zào）的聲（shēng）波焊接頭可逐層重建磨損或損壞的零件。 

 

Fabrisonic公司（sī）現有兩款產品，分別是SonicLayer4000混合設備和SonicLayer7200，成形（xíng）尺寸分別為24英寸×36英寸和6×6×3英尺。這樣大的成形尺（chǐ）寸得益於UAM技術的快速成形能力，速度可達每小時15~30立（lì）方（fāng）英寸。

 

 

 

新技術提高複合（hé）材料的導電和導熱（rè）性

 

美國複合材料世界網（wǎng）站2017年1月（yuè）11日報道，薩裏大學與布裏斯托爾大學及航空（kōng）航天公司龐巴（bā）迪合作，已經開發出一項新技（jì）術,可以提高傳統複合材料的導電性（xìng）和熱導率。這項技（jì）術涉及將碳納米管（guǎn）生長到碳纖維的表麵，以此來改善複合材料性能。研究人員認為,這項技術（shù）對航空工業發展具有深遠的意義，可用於除冰及減少高空巡航時形成燃油蒸汽。研究表明碳纖維增強複合材料未來將向（xiàng）多功能方向發（fā）展，同時仍（réng）然（rán）保持其結構（gòu）完整性（xìng）。新功能包括傳感器、能力（lì）采集照明和通（tōng）信天線（xiàn）等現在都可以集（jí）成到複合材料結構中。未來，碳納米管改性碳纖維複合材料會帶（dài）來多個令人興奮的可能應用，如有自愈能力的能量收集和存儲結構（gòu）。目前，研究人員正致（zhì）力於這些原型件的開發（fā）。由於碳纖維（wéi）複合材料導電性差，目前航（háng）空（kōng）航天工業仍然（rán）依賴於金屬銅網的形式,提供雷擊保護和防止表麵靜電積累。這增加了碳纖維複合材（cái）料的重量和製造難度。研究人員開發的高質量的碳納米管以高密度生長在碳纖維上，實現了複合材料整體導電。

 

 

美國研究人員成功驗證

可傳遞光電化學組（zǔ）合信號的腦機接口微纖維

 

據麻省理工網站2017年（nián）2月22日報道，人類首次利用直徑類似於頭（tóu）發的彈性單纖維成功地（dì）將光（guāng）學、電氣和化學（xué）信號組合傳輸到大腦中，將兩年前首次提出的想法付諸實踐。通過些許調整，進一步改善該彈性纖維的生物兼容性，這種新方法為了解大腦不同區域功能和互相關聯信息提供（gòng）了一種快速改進方法。這（zhè）種新纖維由材料科學家、化學家、生物學家（jiā）和其他專家（jiā）聯合研發。 

 

該纖維旨在模仿大腦組織的（de）柔軟性和靈活性，這樣能夠讓植（zhí）入物留在適當位置。與使用堅固金屬纖維（wéi）相比，植入（rù）物功（gōng）能的保持時間更長，從而（ér）允許（xǔ）研究人員收集更多數據。例如，在用實驗室老鼠進行試（shì）驗時，研究人員能通過（guò）纖（xiān）維中的兩條流道向老鼠注射攜帶基因（名為視蛋白）的病毒載體，使神經元具有感光性。注射（shè）後，專（zhuān）家們等待視蛋白見效，然後通過中央的光波導（dǎo）發送光脈衝，利用（yòng）六個電極精確查找到具體的反應（yīng），記錄最終的神經活性。所（suǒ）有這一係列活動僅僅通過（guò）200微米（相當於人類頭發的直（zhí）徑）的靈活單纖維完成。 

 

以往的神經係統科（kē）學研究工作（zuò）通常分別利用針頭設備注射光遺傳學用的病毒載體，利用光纖進行光傳輸，再利用電極陣列進行記錄，這一做法複雜度非常高，必須及對不同（tóng）設備進行精確調整的（de）需求。研究人員（yuán）認為在實踐中精確校準多少有點概率的問題，如（rú）果能有一個可以承攬所有工作的設備則效果會好很多。 

 

研究團隊經過多年的努力研製（zhì）出（chū）這種新纖維，它能夠直接將病毒（含（hán）視蛋白）傳（chuán）送到細胞中，然後刺激該病毒反（fǎn）應並記錄其活動 ，該纖（xiān）維（wéi）很細小（xiǎo）且具有生物兼容性，因此使用壽命很長。 

 

   由於每個（gè）纖維都很細小，因此研究人員我們能夠使用多個（gè）纖維觀察不同（tóng）的（de）活動區域。在最（zuì）初的實驗（yàn）過（guò）程中，研究人（rén）員同時將探針放入兩個不同的大腦區域中（zhōng），將所用的兩個大（dà）腦（nǎo）區域從一個實驗轉換到（dào）另一個實驗中，並測量病毒在其中的（de）反應時間。 

 

這種多功能（néng）纖維（wéi）成（chéng）功的（de）關鍵（jiàn）在於導線的開發，它必須能夠在維持所需靈活性的同時傳（chuán）輸完整的電氣信號。在進行大量工作後（hòu），該研究團隊設計出一種摻雜有石墨（mò）薄片的導電聚乙烯（xī）複合材（cái）料。這種（zhǒng）聚乙烯最初會形成多層，噴灑（sǎ）石墨薄片後便（biàn）進（jìn）行了壓縮，之後再添加一層另一對聚乙烯層，進（jìn）行再次壓縮，不斷重複（fù）。這種方法將聚合（hé）物的導電性增加（jiā）了四倍或五倍，從而使電（diàn）極尺寸能夠縮小同等倍數（shù）。 

 

該纖維迫切需要解決的問題是在注射遺傳物質後，神經元需（xū）要（yào）多久才會變得感光。研究團（tuán）隊稱，之間（jiān）的時間結果僅（jǐn）僅是（shì）近似（sì）值，而現在（zài）能夠（gòu）更（gèng）加精確地算出時間。最終證明，最初實驗中所用的特異性敏化劑起作用的時間約為（wéi）11天。 

 

該團隊正（zhèng）在研究進一步縮小纖維直（zhí）徑，使其特性更接近於神經組織的特性。雖然世界各地很多的研究團隊已經要求（qiú）在其（qí）自身（shēn）的研究（jiū）中使用新（xīn）纖維（wéi）樣品進行實驗（yàn），但是接下來的設（shè）計挑戰是使用更為（wéi）柔軟的材料與臨近的組織真正地匹（pǐ）配。

 

美國勞倫斯利弗莫（mò）爾國家實驗（yàn）室

開發（fā）3D打印航空碳纖維（wéi）複（fù）合材料

 

據美國勞倫（lún）斯利弗莫（mò）爾國（guó）家（jiā）實驗室（shì）網站2017年02月28日報道，美國勞倫斯（sī）利弗莫爾（ěr）國家實驗室(LLNL)已成功開發出可3D打印的航空級碳纖維複合材料，為在航空領域應（yīng）用（yòng）這種更好控製和更易優化的輕質、高強度材料奠定了基礎。2月28日（rì），該研究成果（guǒ）在“Nature Scientific Reports”上發表，凸顯出碳纖維微擠出3D打（dǎ）印技（jì）術（shù）發展（zhǎn）的重大進（jìn）步。碳纖維複合油墨從定製的直接油墨書寫（xiě）(DIW)3D打（dǎ）印機中擠（jǐ）出，最終（zhōng）構成火（huǒ）箭噴嘴的一部分。首席研究員、論文的第一作者Jim Lewicki解釋，碳纖維複合材（cái）料通常以兩種方式製造：通過（guò）將纖維物理地纏繞在心軸周圍，或者將纖維編（biān）織成像柳條筐一樣，導致成品限於平坦或圓柱形形狀。由於性能問題，製造商還是傾（qīng）向於過度使用材（cái）料，這樣會使得部件更重，也更昂貴，並且超出必需而且更浪費。研究人員通過改進直接墨水書寫(DIW)3D打印機的打印過程，打印出了幾個複雜的3D結構。Lewicki和他的團隊還開發並獲（huò）得了一種新的化學品，可以在幾秒鍾而不（bú）是幾個小時內（nèi）固化材料，並利用實驗室的高性能計算能力發展了碳（tàn）纖維絲流動的精（jīng）確模（mó）型。3D打印的能力為碳纖維提供了新的自由空間，研究人員表示，他們還能控製部件的微觀結構（gòu）。該材料也具有傳導性，允（yǔn）許在結構（gòu）內布設定向傳熱通道。研究人員透露，最終的材料可以用於製造高性能的飛機機翼（yì），一側絕緣、不需要在（zài）空間旋轉的衛星組件，還有可以從身體吸收熱量的可（kě）穿戴物。研究人員接（jiē）下來將開始進行過程優化，找（zhǎo）出放置碳纖（xiān）維最佳位置以便最大限度提高性能。研究人員還與商業、航空航天和防務合作夥伴進行了探討，以推（tuī）進該技術的未來發展和應用。

 

 

 

瑞典科學家在植物中構造出

導線和（hé）超級電容器

 

據瑞典林雪平（píng）大學網站2017年2月28日報道，2015年11月（yuè）瑞典林雪平大學的科研團隊通過促使玫瑰植株吸收聚合物溶液，導電水凝膠在玫瑰莖（jīng）內形（xíng）成導電線路，從而將玫瑰植株轉化為全（quán）功能晶體管，驗證了可（kě）以創造電子植（zhí）物或“發電植物”的可能，引發了廣泛（fàn）關注。近期，該團隊的（de）科研人員又開發了一種專門用於植物電子應用的寡聚體材料，這（zhè）種材料無需任何外部觸發即可在玫瑰植株內部聚合（hé），不僅可在植物莖內、還可以在葉子和花瓣中生成導電絲，並可用於能量儲存。試驗證實，形成的玫瑰（guī）植株能量儲存裝（zhuāng）置可以反複充電數百次而不（bú）降（jiàng）低性能，能量儲存等級與超級（jí）電容器相當（dāng）。研究人員表示，目前該係（xì）統未做任何形式（shì）的優化，但明顯具備驅動離子（zǐ）泵（bèng）和（hé）其他（tā）類型傳感（gǎn）器的潛力。該項研究的成果已經發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》雜誌上，論文題目為（wéi）《In vivo polymerization and manufacturing of wires and supercapacitors in plants》。

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