1.了解你的目的条带是多大,mark的条带是多大,看你的基因大小是否符合2.目的条带是否清晰,有无拖尾等现象,mark跑的是否清晰,能否表征你条带的大小3个人 觉得你的图可以跑久一点,makr不清晰,分不清,条带还算清晰的,但离点样孔有点近,可以跑久一点,看的比较清楚
扩增产物和maker点样于胶上,跑电泳,之后扫胶,通过与marker的对比看扩增产物条带大小是否与预测大小一样,另外看是否一个孔只跑出了一条带以看有没有杂质
除了有点蛋白污染外,提取DNA的质量还可以啊,应该不影响PCR实验结果的。
克隆实验中dna琼脂糖凝胶电泳的图(跑胶图)怎么看琼脂糖是线性的多聚物,基本结构是1,3连结的β-D-半乳糖和1,4连结的3,6-内醚-L-半乳糖交替连接起来的长链 。琼脂果胶是由许多更小的分子组成的异质混合物。琼脂糖在水中一般加热到90℃以上溶解,温度下降到35-40℃时形成良好的半固体状的凝胶,这是它具有多种用途的主要特征和基础。琼脂糖凝胶性能通常用凝胶强度表示。强度越高,凝胶性能越好。
《中国生物化学与分子生物学报》征稿简则1《中国生物化学与分子生物学报》简介《中国生物化学与分子生物学报》(Chin J Biochem Mol Biol, ISSN 1007-7626,CN 11-3870/Q) 1985年创刊,是中国科学技术协会主管,中国生物化学与分子生物学会和北京大学共同主办的国家生物学类/基础医学类核心期刊(月刊).本刊被美国《化学文摘》(CA)、美国《生物学文摘》(BA)、俄罗斯《文摘杂志》(PJ)、世界卫生组织西太平洋地区医学索引(WPRIM)和中国科技论文与引文数据库(CSTPCD)、中国科学引文数据库(CSCD)、《中文核心期刊要目总览(第5版)》、《中国生物学文摘数据库》、《中国期刊网》、《中国学术期刊(光盘版)全文数据库》、《中国科技期刊精品数据库》等检索数据库收录《中国生物化学与分子生物学报》国内外公开发行,刊载以中文或英文撰稿的生物化学与分子生物学领域具有创新性的基础及应用基础原创性研究论文和反映当前国内外生物科学前沿或热门领域的综述性文章.本刊所设栏目有小综述、研究论文、研究简报、技术与方法、信息交流等.本刊编委会由国内外生物学和基础医学界享有较高声誉的教授专家组成.2010年调整组建的第6届编委会由国内外知名的生物化学与分子生物学领域专家学者(包括两院院士10名)组成.《中国生物化学与分子生物学报》采用科技类杂志社稿件采编系统软件,设有在线投稿、审稿、退修运行系统以及自动查询功能.本刊处理稿件快捷,一般稿件自投稿之日起4个月内可正式出版.《中国生物化学与分子生物学报》严格遵守国家新闻出版署制定的各项出版法规,文字编排及各类图表和数据的刊载严格遵循国家的规定标准,中英文摘要规范、实验资料完整、结果可靠、编排格式符合国家标准,参考文献著录规范,标准化规范化程度符合国际国内惯例,订户遍及全国各地及国外部分地区.欢迎投稿,欢迎订阅.2 投稿过程的程序化2.1 投稿《中国生物化学与分子生物学报》中英文稿兼收,鼓励并优先考虑作者英文撰稿.切忌一稿多投.本刊已开设编辑部网络办公系统.欢迎作者登陆本刊网站在线投稿,注册后按投稿说明和指示逐一进行.2.2 审稿作者在线投稿后,编辑部即行初审.初审通过后,作者交纳审理费每篇100元,稿件即寄送审稿专家进行网上评阅.作者可通过网上自动查询功能追踪稿件处理状态.一般在3~4周内,即可收到编辑部关于稿件处理决定的电子邮件通知.2.3 退修作者在收到需修回稿件通知后2周内,应按编辑部要求进行修改,并及时返回;逾期者按新投稿处理.2.4 稿件的录用编辑部在收到作者修回稿后将进行复审,决定是否录用,并发出予以录用或退稿通知.2.5 文稿的出版对予以录用的稿件,编辑部将进行最后的编辑加工和排版,并向作者发出收取版面费的通知.版面费每版面200元,彩色图版加收制作费800元 .特约综述免收版面费.来稿发表后即付稿酬,并赠现刊2册和抽印本10份.2.6 版权来稿发表后,著作权归作者所有,文责由作者自负,编辑版权属本刊所有.本刊有权将刊物制成光盘版或被其它正式出版的光盘版收录.作者如有不同意见,应在投稿时向本刊申明,否则视为作者同意.3 主要栏目要求3.1 小综述小综述刊载特约或由经验丰富的专业领域专家撰写,是当前生命科学的热门领域或热门话题,具有前沿和进展性;其题目以主题词或主题句命名,内容表述应层次分明.3.2 研究论文(研究简报、技术与方法)研究论文刊载生物化学与分子生物学领域中具有创新性的基础及应用基础原创性研究报告. 中英文写作应采用规范化科技用语,避免日常白话语或口语,叙述应简洁清楚;中英文语法正确.对不熟悉科技论文写作或英文写作的作者,应寻求有经验者协助.4 文稿格式的标准化和规范化4.1 论文首页(1)文题和作者及单位 文题以主题句命名,所含信息明确,要求准确、简洁、清楚.作者及其单位名称与邮编要求正确无误.(2)论文摘要(Abstract)包含研究目的,采用关键技术与方法,获得的主要结果以及结论.(3)关键词(Key words)关键词反映文章的核心内容,通常为3~5个.(4)中图分类号根据《中国图书馆分类法》(第四版),给出研究课题的分类号.(5)脚注 脚注内容为:收稿日期和接受日期(由编辑部填写);研究课题的资助经费(基金)来源.如国家重大基础研究、科技攻关、国家自然科学基金等项目资助,并给出项目编号(中文及英译文);和联系人电话,电传和电子信箱(中英文).4.2 论文正文4.2.1 引言(Introduction)概述课题相关领域研究概况和背景,包括主流研究动态及学说,提出待解决的问题.引言内容应准确、客观,有文献支持,并具有知识性,具有学习价值和启发性.(1)使用全国科学技术名词审定委员会公布的名词术语.缩写词除众所熟知者外,在正文中第1次出现时,应写出中文全称和英文全称及英文缩写.(2)使用法定的物理量和单位.例如分子量(相对分子质量)用Mr,溶液浓度单位用mol/L;热量单位用J(焦耳),时间用s(秒)、min(分)、h(小时)、d(天);每分钟转数用r/min,cpm可作缩写词,不用作单位.(3)所有化学试剂物质、蛋白质、核酸或基因座等名称按国际通用标准表示法书写.例如蛋白质英文缩写用正体,首字母大写或全部大写;限制性内切酶前3个字母用斜体,基因座名称英文缩写用斜体.4.2.2材料与方法(Materials and methods)提供实验取材和所用方法.其描述应清楚和准确.对方法的描述要详略得当、重点突出.4.2.3结果(Results)结果是论文的重点,要高度概括和提炼,用次级标题分段叙述.次级标题应能反映主要结果. 研究数据主要以插图与表格的形式表达.(1) 图表要具有自明性,图表本身给出的信息应能说明所要表述的问题. 所有插图(包括图题和图注)和表格(包括表题和表注)均用英文表述,放入文中适当位置.表格采用三线表形式,表题置于表格上方,表下方需有必要的英文注释.(2) 英文图注说明(Figure legend)应包括图题、简要研究体系或材料、方法的描述,以及必要的统计学处理及结果、特殊图示说明,以求达到只阅读英文摘要和英文图注即可理解论文概要.(3) 画图线条要均匀,勿过粗或过细.纵横坐标要给出物理量和单位.(4) 照片要求清晰匀称,反差适中,分辨率不低于500 ppi,以求达到较高的刊印效果.图中添加文字时,先将图像设置成合适尺寸(双栏不超过7.5 cm),再将分辨率设置为500 dpi,最后再添加文字,小五号字,字体用Time New Romans.(5) 电泳图中分子量标准要给出标准值,对准电泳条带,同时用箭头指出目的产物位置及分子量大小.(6) 图表物理量应尽量使用量的符号表示,物理量名称与单位之间用斜线隔开.(7) 统计学中的平均值±标准差用x—±s表示.(8) 所有插图请用JPG或TIF格式制作,统计学处理的直方图用Excel制作,以便编辑加工.4.2.4讨论(Discussion)讨论是结合结果、文献开展的延伸性、扩展性分析,以及得出结论的分析性论证;避免结果的重复性描述.可按次级标题分段叙述.必要时可将结果与讨论合并.4.2.5致谢(Acknowledgments)内容应简单明了,无此内容可不写.4.2.6参考文献(References)(1)参考文献是作者亲自阅读并在论文中引用的近年正式出版物,以期刊为主.为反映国内外研究动态,欢迎作者引用最近几年在本刊发表的相关文献.(2) 参考文献引用根据在正文中出现的先后顺序排列.(3) 本刊要求参考文献中作者姓名给出前3位,其后用“等”或“et al”.作者姓名写法是姓全拼在前,名缩写在后,姓与名之间不加缩写点,不加标点.(4)外文期刊格式为:[序号] 作者姓名.文题.期刊[J],年,卷(期)号:起止页码.其中期刊用缩略名(参考PubMed规定写法).例如:[1]Okuda S, Tsutsui H, Shiina K, et al. Defensin-like polypeptide LUREs are pollen tube attractants secreted from synergid cells [J]. Nature,2009,458(19):357-361(5)中文期刊格式,除以上要求,还需将作者汉语拼音姓名、英文文题及刊名放在括号内,附在中文刊名后,例如:[2]陈艳红,杜菊萍,刘建胜,等.DUF784基因在花粉管导向中的功能分析[J].中国生物化学与分子生物学报(Chen Yan-Hong, Du Ju-Ping, Liu Jian-Sheng, et al. Changes of expression profile induced by NGX6 transfection in nasopharyngeal carcinoma cells[J].Chin J Biochem Mol Biol), 2010, 26(10): 903-910(6)专著格式为:[序号]作者(编著者)姓名.(论文集篇名,In或见:主编姓名ed或编).书名,版次(M).出版地:出版者,年:起止页.例如:[3] Sambrook J,Russell D W.Molecular Cloning:A Laboratory Manual,3rd ed[M].New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press.2001:636-648中文专著还需译成英文放在括号内,附中文后.专著如引用中译本,则取以下格式,例如:[4] Sambrook J,Russell D W著.黄培堂等译.分子克隆实验指南,第3版[M].北京:科学出版社,2002 (Sambrook J, Russell D W Ed. Huang PT, et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual,3rd ed[M].New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)5 本刊优秀论文奖本刊由我国生物化学先驱和前辈郑集教授与张昌颖教授出资,特设“郑集优秀论文奖励基金”(1993年建立) 和“张昌颖优秀论文奖励基金”(2006年建立),每年评选1次、每次评选4篇,奖励在本刊发表优秀论文的年轻作者;获奖者在临近举办的中国生物化学与分子生物学会全国学术大会上接受颁发的奖金和奖状 .
可以的。没有问题还有正文
电泳图的条带大小可以通过数字设置来实现,在标准方法中点击【文件】-【打开】后,选择需要处理的样品,并点击菜单栏上的“分析”下拉箭头->【工具】-【格式化】按钮
一般是Tris-Tricine体系,常见的Bio-Rad的可以分离小至1 kDa的蛋白,不过对于250 kDa以上的蛋白,就无能为力了。它是一块一块单独售卖的,每块的价格在130左右,偏贵,不过偶尔买一块来跑个漂亮的电泳图,用来发论文,还是可以接受的。万生昊天生物的EZBiolab-Tricine胶则可以分离小至3kDa的蛋白,同样对于250kDa以上的蛋白就无能为力了,价格相对要便宜一些,每块在100左右。不过Tris-Tricine预制胶的保质期一般都比较短,大概在一个月左右。
投稿的方式主要有三种:纸质投稿、Email投稿和在线投稿系统投稿。文章一旦写好,为文章选一个适合的期刊是非常重要的,就像给女儿选一个好婆家一样。一篇文章能够发表成功,第一你要物色一个合适的期刊;第二得让编辑跟审稿人对文章感觉满意。从审稿人的角度看,一片文章的命运往往在审稿人打开它的一瞬间就决定了。一个熟练的审稿人会在接到文章后用几分钟的时间通读一遍,从而对作者和文章的情况有一个初步的判断。所以,选择拟投稿的期刊时需要综合考虑的因素。
查。硕士论文是要进行刊登发表的,所有的论文内容,无论是实验图片还是正文内容都是需要仔细审查后才能通过的。电泳图谱是通过电泳将一个混合物样品(如血清)在支持介质上分成区带。但须将电泳条经过染色,使区带显示出来而得电泳图谱。还可以进一步在光密度计上进行扫描而获得记录图谱。
11个月。食品水凝胶的时间期限是11个月,11个月后就过期不能使用了。食品水凝胶(Hydrogel)是一类极为亲水的三维网络结构凝胶,它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。
关于全碳气凝胶的密度仅为0.16千克每立方米如下:
“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克,是空气密度的六分之一,也是迄今为止世界上最轻的材料。
“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物,外表呈固体状,内部含有众多孔隙,充斥着空气,因而密度极小。
2013年3月,浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料,这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅为0.16mg/cm3,是空气密度的六分之一,也是迄今为止世界上最轻的材料。
“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物,外表呈固体状,内部含有众多孔隙,充斥着空气,因而密度极小。
浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干,去除水分、保留骨架,成功刷新了“最轻材料”的纪录。
此前的“世界纪录保持者”是由德国科学家在2012年底制造的一种名为“石墨气凝胶”的材料,密度为每立方厘米0.18毫克。
这一研究成果已于2013年2月18日在线发表在《先进材料》期刊上,并被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论。
作者 | 张晴丹
你能想象0.2克的“绳子”可以提起5公斤重的物体吗?
没开玩笑,这是科研人员创造出的一种力学性能惊人的新材料。它不但具有很好的拉伸性能,拉伸长度能达600%,而且还非常坚韧。
近日,美国北卡罗来纳州立大学Dickey实验室博士后王美香以第一作者的身份,在Nature Materials上发表论文,介绍了这款新材料。它属于离子液体凝胶的一种,在抗拉伸性能和韧性上创造了这类材料的最高纪录,也展现出比水凝胶更广阔的应用前景。
评审专家之一、麻省理工学院教授赵选贺认为,“这些透明的离子液体凝胶具有非常坚韧的机械性能,而且最大的亮点是制作简单,易于使用。”
1+1 10,凝胶界的“佼佼者”
“通常凝胶的机械性能很弱,比如豆腐。但在自然界中也有例外,比如人体内的软骨。一些研究人员一直在努力制造坚韧的凝胶,这启发了我们。”论文共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学Dickey实验室负责人Michael D. Dickey告诉《中国科学报》。
此次创造出的离子液体凝胶含有超过60%的离子液体,主要包含丙烯酸和丙烯酰胺两种物质,前者是用于婴儿尿不湿吸水的主要材料,后者是用于隐形眼镜的主要材料。最后,混合材料兼具了聚丙烯酰胺和聚丙烯酸离子液体凝胶的优点,实现了1+1 10的效果。
王美香介绍,新材料透明度达90%以上,其内部的聚合物网络微结构使凝胶拥有极高的力学性能,可拉伸而且非常坚韧。拉伸的长度能达600%,模量有约50个兆帕,断裂强度约有13个兆帕。这是目前离子液体凝胶界的最高纪录。
论文中展示的是用0.2克的离子液体凝胶材料,轻松提起1公斤重量的物体。事实上提起5公斤的重量也不在话下,但因实验室没有5公斤的标准件,他们后来用5公斤的水桶做了实验,材料本身不会有任何破损。
离子液体这个溶剂本身不挥发,且具有很高的热稳定性和导电性。因此,创造出的这款离子液体凝胶具有广阔的应用前景。“可用于电池、传感器、3D打印、致动器和柔性电子设备等。”Michael D. Dickey说。
可穿戴柔性电子器件是当下科学研究的热门之一,要同时满足可弯折、扭曲、拉伸等需求,所以对材料的要求极高。以往做展示用的较多的是传统柔性材料——水凝胶,但水凝胶稳定性是个大问题,长期暴露在空气中会导致水分蒸发、性能受损。
“离子液体凝胶完全可以替代水凝胶在可穿戴柔性电子器件上的应用。首先它很稳定不挥发,不需要任何包覆;其次具有高导电性,不需要额外添加导电介质;可穿戴设备往往需要大变形,离子液体凝胶还可以用来开发应变传感器。”王美香说,“还有一点,它具有自愈合和形状记忆的特性。”
一步法轻松做成
长期以来,在凝胶材料领域最火的,非水凝胶莫属。
实际上,水凝胶在生活中已相当常见。比如,隐形眼镜、果冻、龟苓膏等都是水凝胶的“产物”。自62年前水凝胶横空出世,科研人员便绞尽脑汁地挖掘其力学性能,涌现了无数重大成果。
但同为凝胶材料,离子液体凝胶领域的研究则发展较慢。例如力学性能研究还是一块空白,很难把它的力学性能做到与高强度水凝胶相媲美的程度。
在这篇论文发表之前,合成高强度离子液体凝胶的方法并不易。为了提高材料的力学性能,一些研究人员采用多步法或者溶剂交换,整个过程耗时长、成本高,而且浪费资源。
挑战不可能,这是科研工作者骨子里的基因,恰好离子液体这个溶剂的“72般变化”也让王美香着迷。
“顾名思义,水凝胶用的溶剂只有一种,就是水,而离子液体凝胶用的溶剂是离子液体,有成千上万种,这正是它的魅力所在。”王美香对《中国科学报》说。离子液体在室温下是一种液态的熔融盐,里面含有正离子和负离子,只要熔融盐里的正负离子不一样,就可以实现离子液体的千变万化。
研究选材是从聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的单体开始。
最初,王美香把两种材料分开来做。当把丙烯酰胺融到离子液体后,产生的凝胶跟她预想的完全不一样,不透明、发白,就像晒干的面条一样特别脆,一碰就断。随后她又试了丙烯酸,做出来的凝胶则超级软,透明度达到百分百。
完全就是两种极端!这让她无比兴奋,如果把三者混在一起,会擦出什么样的火花呢?
“把丙烯酰胺和丙烯酸融到离子液体里,再加入引发剂和交联剂,然后混匀,用高功率紫外灯照射,3分钟就能制作出论文中这种新型混合材料。”王美香说,“就是这么简单。”
一步法就这样诞生了!它为离子液体凝胶研究开启了新世界的大门。
为实验蓄能,把理论变为现实
王美香在西安交通大学读博期间,就一直从事水凝胶研究。但她看到了离子液体凝胶材料的巨大潜力,因此萌生了调整研究方向的想法。
2018年12月,王美香从西安交通大学获得材料科学与工程博士学位后,进入北卡罗来纳州立大学Dickey实验室做博士后,主要致力于高机械性能凝胶材料的设计和制备,以及研究其在可穿戴柔性电子器件、全固态电池以及超级电容器、传感器和驱动器等领域的应用。
在新的平台,王美香也顺利转换到新赛道,开始离子液体凝胶材料研究。
但是,王美香刚进入北卡罗来纳州立大学,新冠疫情就来了,一下打乱了研究计划,学校封闭,无法进入实验室。
她便利用这段时间查阅文献,为实验蓄能。在家“闭关”三个月后,终于等来复工的消息。王美香便一头扎进实验里,每天在实验室待八个小时,把实验过程中看到的现象记录下来,晚上回家查资料来分析这些现象的成因。
幸运的是,这项工作从始至终都比较顺利,这篇论文投给期刊也很快被接收。并且,评审专家都对该成果给了很高的评价。
“接下来,我们将会做应用方面的拓展,想把离子液体凝胶与3D打印技术相结合,用于开发新型柔性机器人。”王美香说。
参与这项研究的一共有9位作者,其中华人学者就有4位。除了王美香,另外3位分别是论文共同通讯作者、西安交通大学教授胡建,西安交通大学硕士生张鹏尧,以及美国内布拉斯加州大学林肯分校研究助理教授钱文。
美国约翰·霍普金斯大学医学院报告称,他们开发出一种新型水凝胶生物材料,在软骨修复手术中将其注入骨骼小洞,能帮助刺激病人骨髓产生干细胞,长出新的软骨。在临床试验中,新生软骨覆盖率达到86%,术后疼痛也大大减轻。论文发表在2013年1月9日出版的《科学·转化医学》上。 埃里希还说,研究小组正在开发下一代移植材料,水凝胶和黏合剂就是其中之一,二者将被整合为一种材料。此外,她们还在研究关节润滑和减少发炎的技术。 加拿大最新的研究显示,水凝胶(Hydrogel)不仅有利于干细胞(Stem cell)移植,也可加速眼睛与神经损伤的修复。研究团队指出,像果冻般的水凝胶是干细胞移植的理想介质,可以帮助干细胞在体内存活,修复损伤组织。 中国科学院兰州化学物理所研究员周峰课题组利用分子工程,设计制备出一种具有双交联网络的超高强度水凝胶,大大提高了水凝胶的机械性能。相关研究已发表于《先进材料》。 据国外媒体报道,美国加州大学圣迭戈分校的纳米科学工程师日前研发出了一种凝胶,这种凝胶中含有能够吸附细菌毒素的纳米海绵。这 种凝胶有望用于治疗抗药性金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA。这种细菌产生了对所有青霉素的抗药性,常常被称作“超级细菌”)导致的皮肤和伤口上的感染。在不使用抗生素的情况下,这种“纳米 海绵水凝胶”能够把被抗药性金黄色葡萄球菌感染的小鼠皮肤上的损伤减小到最小。这项研究日前发表在学术期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。
很好。AMT期刊综述从两个方面突出了开发基于水凝胶的电机取得的进展:化学诱导的自主推进和外部刺激诱导的推进。根据推进机制的分类,讨论了设计原理、制造方法和运动表征。
作者 | 张晴丹
你能想象0.2克的“绳子”可以提起5公斤重的物体吗?
没开玩笑,这是科研人员创造出的一种力学性能惊人的新材料。它不但具有很好的拉伸性能,拉伸长度能达600%,而且还非常坚韧。
近日,美国北卡罗来纳州立大学Dickey实验室博士后王美香以第一作者的身份,在Nature Materials上发表论文,介绍了这款新材料。它属于离子液体凝胶的一种,在抗拉伸性能和韧性上创造了这类材料的最高纪录,也展现出比水凝胶更广阔的应用前景。
评审专家之一、麻省理工学院教授赵选贺认为,“这些透明的离子液体凝胶具有非常坚韧的机械性能,而且最大的亮点是制作简单,易于使用。”
1+1 10,凝胶界的“佼佼者”
“通常凝胶的机械性能很弱,比如豆腐。但在自然界中也有例外,比如人体内的软骨。一些研究人员一直在努力制造坚韧的凝胶,这启发了我们。”论文共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学Dickey实验室负责人Michael D. Dickey告诉《中国科学报》。
此次创造出的离子液体凝胶含有超过60%的离子液体,主要包含丙烯酸和丙烯酰胺两种物质,前者是用于婴儿尿不湿吸水的主要材料,后者是用于隐形眼镜的主要材料。最后,混合材料兼具了聚丙烯酰胺和聚丙烯酸离子液体凝胶的优点,实现了1+1 10的效果。
王美香介绍,新材料透明度达90%以上,其内部的聚合物网络微结构使凝胶拥有极高的力学性能,可拉伸而且非常坚韧。拉伸的长度能达600%,模量有约50个兆帕,断裂强度约有13个兆帕。这是目前离子液体凝胶界的最高纪录。
论文中展示的是用0.2克的离子液体凝胶材料,轻松提起1公斤重量的物体。事实上提起5公斤的重量也不在话下,但因实验室没有5公斤的标准件,他们后来用5公斤的水桶做了实验,材料本身不会有任何破损。
离子液体这个溶剂本身不挥发,且具有很高的热稳定性和导电性。因此,创造出的这款离子液体凝胶具有广阔的应用前景。“可用于电池、传感器、3D打印、致动器和柔性电子设备等。”Michael D. Dickey说。
可穿戴柔性电子器件是当下科学研究的热门之一,要同时满足可弯折、扭曲、拉伸等需求,所以对材料的要求极高。以往做展示用的较多的是传统柔性材料——水凝胶,但水凝胶稳定性是个大问题,长期暴露在空气中会导致水分蒸发、性能受损。
“离子液体凝胶完全可以替代水凝胶在可穿戴柔性电子器件上的应用。首先它很稳定不挥发,不需要任何包覆;其次具有高导电性,不需要额外添加导电介质;可穿戴设备往往需要大变形,离子液体凝胶还可以用来开发应变传感器。”王美香说,“还有一点,它具有自愈合和形状记忆的特性。”
一步法轻松做成
长期以来,在凝胶材料领域最火的,非水凝胶莫属。
实际上,水凝胶在生活中已相当常见。比如,隐形眼镜、果冻、龟苓膏等都是水凝胶的“产物”。自62年前水凝胶横空出世,科研人员便绞尽脑汁地挖掘其力学性能,涌现了无数重大成果。
但同为凝胶材料,离子液体凝胶领域的研究则发展较慢。例如力学性能研究还是一块空白,很难把它的力学性能做到与高强度水凝胶相媲美的程度。
在这篇论文发表之前,合成高强度离子液体凝胶的方法并不易。为了提高材料的力学性能,一些研究人员采用多步法或者溶剂交换,整个过程耗时长、成本高,而且浪费资源。
挑战不可能,这是科研工作者骨子里的基因,恰好离子液体这个溶剂的“72般变化”也让王美香着迷。
“顾名思义,水凝胶用的溶剂只有一种,就是水,而离子液体凝胶用的溶剂是离子液体,有成千上万种,这正是它的魅力所在。”王美香对《中国科学报》说。离子液体在室温下是一种液态的熔融盐,里面含有正离子和负离子,只要熔融盐里的正负离子不一样,就可以实现离子液体的千变万化。
研究选材是从聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的单体开始。
最初,王美香把两种材料分开来做。当把丙烯酰胺融到离子液体后,产生的凝胶跟她预想的完全不一样,不透明、发白,就像晒干的面条一样特别脆,一碰就断。随后她又试了丙烯酸,做出来的凝胶则超级软,透明度达到百分百。
完全就是两种极端!这让她无比兴奋,如果把三者混在一起,会擦出什么样的火花呢?
“把丙烯酰胺和丙烯酸融到离子液体里,再加入引发剂和交联剂,然后混匀,用高功率紫外灯照射,3分钟就能制作出论文中这种新型混合材料。”王美香说,“就是这么简单。”
一步法就这样诞生了!它为离子液体凝胶研究开启了新世界的大门。
为实验蓄能,把理论变为现实
王美香在西安交通大学读博期间,就一直从事水凝胶研究。但她看到了离子液体凝胶材料的巨大潜力,因此萌生了调整研究方向的想法。
2018年12月,王美香从西安交通大学获得材料科学与工程博士学位后,进入北卡罗来纳州立大学Dickey实验室做博士后,主要致力于高机械性能凝胶材料的设计和制备,以及研究其在可穿戴柔性电子器件、全固态电池以及超级电容器、传感器和驱动器等领域的应用。
在新的平台,王美香也顺利转换到新赛道,开始离子液体凝胶材料研究。
但是,王美香刚进入北卡罗来纳州立大学,新冠疫情就来了,一下打乱了研究计划,学校封闭,无法进入实验室。
她便利用这段时间查阅文献,为实验蓄能。在家“闭关”三个月后,终于等来复工的消息。王美香便一头扎进实验里,每天在实验室待八个小时,把实验过程中看到的现象记录下来,晚上回家查资料来分析这些现象的成因。
幸运的是,这项工作从始至终都比较顺利,这篇论文投给期刊也很快被接收。并且,评审专家都对该成果给了很高的评价。
“接下来,我们将会做应用方面的拓展,想把离子液体凝胶与3D打印技术相结合,用于开发新型柔性机器人。”王美香说。
参与这项研究的一共有9位作者,其中华人学者就有4位。除了王美香,另外3位分别是论文共同通讯作者、西安交通大学教授胡建,西安交通大学硕士生张鹏尧,以及美国内布拉斯加州大学林肯分校研究助理教授钱文。