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纳米器件化技术改善水污染净化效果


■张辉 郭良宏

水资源是事关国计民生、经济社会发展的重要课题,河流、湖泊污染状况的不断恶化对饮用水质安全造成重大影响。对饮用水源地的调查发现,水体中普遍存在难降解有机物污染物。由于此类污染具有浓度低和毒性高的特点,使得传统的物化方法和生化处理等在对付此类污染方面都失去了应用的可行性和经济性。如何将水体中低浓度但高毒性的污染物迅速富集起来并有效去除,是科研人员一直在探索的问题。纳米技术的出现为这一问题的解决带来了新曙光。借助科技部重大科学研究计划“水处理功能纳米材料的器件化及其应用基础研究”项目,研究人员在纳米材料的功能化、器件化和水处理应用等方面进行了深入而有效的研究。

与常规体相材料不同,纳米尺度的材料具有很大的比表面积,一般都在50 m2/g以上。巨大的比表面积使得水体中污染物与纳米材料碰面的几率大大增加,当纳米材料表面存在一些特殊的“触手”时,这些“触手”可以迅速把污染物固定住。比如碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料的表面与有机芳香烃类污染物具有类似的结构,因此当芳香烃类污染物遇到碳纳米材料时,很难再逃脱掉。另外,还可以人为构建有选择性的“触手”,如通过对碳表面适当改性或者采用分子印迹技术,就可以对水体中众多的污染物进行选择性的吸附,重点去除高毒性的污染物。在对碳材料改性方面,最简单的方式莫过于煅烧。项目研究人员通过采用不同的煅烧温度,实现了表面碳成分从无定形碳到石墨化碳的转变,从而实现了对大体积水样中不同极性有机污染物如抗生素的选择性吸附。把分散的、低浓度的污染物富集在纳米材料表面后,如何回收纳米材料也是一大问题。科研人员想出了一个有效的解决办法,将碳纳米材料包覆在一个磁性纳米球上,形成核壳结构。这样,利用磁场就可以简单地把吸附了污染物的纳米材料从水体中分离出来了。

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超黑变色材料可将光线变成任何颜色


它是地球上最黑的物质之一,却能将光转变成你想要的任何颜色。这种变色材料易于制造,或许有一天可增强太阳能发电能力。

黑度的全球纪录由一种碳纳米管制成的材料持有。当被分层堆积到1毫米厚时,这种材料能吸收99.8%的光线。

不过,一种拥有像小锤子一样的形状并且由黄金制成的纳米材料,几乎达到了同样黑度。同时,研究人员发现,只须少量添加,它便能反射你选择的任何颜色。

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波音公司开发最轻金属99.99%是空气

腾讯科学讯 据国外媒体报道,目前,波音公司展示了世界上最轻的金属材料,99.99%中空结构,意味着99.99%部分都是空气。这种创新材料比泡沫塑料轻100倍,未来可用于航空设计,令人不可思议的是,它能够放置在一朵蒲公英上。

这种超轻金属材料叫做“微格金属(microlattice)”,波音公司表示,它非常坚硬,如果将一枚鸡蛋包裹在该材料中,从25层高楼扔下也不会导致鸡蛋破损。它是由连通中空管构成的3D多孔聚合物材料,中空管壁厚度不足人体头发直径的千分之一。
最新研制的超轻金属材料,可放置在一朵蒲公英之上,但是它非常坚硬,使用该材料包裹一枚鸡蛋,从25层高楼抛下鸡蛋也不会破裂

美国休斯实验室建筑材料研究科学家索菲娅-杨(Sophia Yang)说:“微格金属的主要应用之一是航空航天部件结构,其最大特点是采用连通中空管结构,管壁厚度100纳米,仅是人体头发直径的千分之一。”

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电子预印本文献库ArXiv.org简介

arXiv.org是由美国国家科学基金会和美国能源部资助,在美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室建立的电子预印本文献库,始建于1991年8月,由Dr. Ginsparg发起,旨在促进科学研究成果的交流与共享。2001年后转由康奈尔大学(Cornell University)进行维护和管理。arXiv是最早的预印本库,目前世界各地有17个镜像站点。arXiv.org涉及数学,物理、计算机、非线性科学、定量生物学、定量财务以及统计学几大分类。其最重要的特点就是“开放式获取”,每个人都可以免费地获取。由于不受篇幅限制,arXiv.org的文章含有更多信息,预印本在物理学的某些领域,它们早已替代传统的研究期刊。
我馆数据库列表中可以找到arXiv.org入口链接,欢迎广大师生使用!
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两院院士潘家铮:半世纪水电求索路

潘家铮(1927年11月~2012年7月)

中国著名水利水电工程专家、土木工程学家,中国科学院院士、中国工程院院士,科幻作家。浙江绍兴人。1950年8月毕业于浙江大学土木工程专业,在钱塘江水力发电勘测处参加工作。1954年后,历任上海水力发电勘测设计院、水电部十二局勘测设计院工程师、设计总工程师、水电部规划设计管理局副总工程师等职。1979年后,任电力部水电总局副总工程师,水利水电规划设计院、水利水电建设总公司总工程师,水利电力部总工程师,能源部水电总工程师。1993年后,任电力部技术顾问、长江三峡总公司技术委员会主任、中国工程院副院长、国家电力公司顾问、国家电网公司高级顾问等职。曾任国务院学位委员会委员,中国大坝委员会主席,国务院三峡工程质量检查专家组组长,国务院南水北调工程建设委员会专家委员会主任,清华大学教授、博士生导师。政协第八、第九届全国委员会委员。

“先结婚后恋爱”

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