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中科院研究团队研制纳米水凝胶材料，以此制备出高药效pH控释农药 | 黑科技
该研究成果可为农药减施增效提供技术支撑，并为环保型农药培育和研制提供技术参考。 在农业领域，我国每年农药用量高达数百万吨。 对此，中科院合肥研究所吴正岩课题组制备了一种纳米水凝胶复合材料，并以此为载体实现对控释农药的研制。 在研究中，研究人员对凹凸棒土、海藻酸盐等天然材料进行系列物化改性、结构设计以及功能化修饰，以此实现了纳米水凝胶复合材料的研制。 接着，利用农药对于pH具有较强敏感性的特质，研究人员以纳米水凝胶复合材料为载体，通过pH来调控农药释放，达到释放与需求同步，提高利用率。 此外，纳米水凝胶复合材料可显著降低农药光解，延长药物的持效期。 并且，研究成果可为农药减施增效提供技术支撑，并为环保型农药培育和研制提供技术参考。
43500发布于 2018-05-30 - 来自专栏联远智维
高熵合金及相关思考
、抗氧化和热腐蚀等综合性能，成为现代航空涡轮发动机的首选材料，但是，材料的加工生产需要一套极其复杂的工艺，且制造成本高，生产周期长，大大的限制了该材料在民用等场合的应用。 近期，香港城市大学实验中合成了高熵合金，其微观结构表征为无序界面纳米层(DINL)包裹有序超晶格颗粒(OSG)材料，避免了普通多晶合金高温环境下结构不稳定性的弊端的同时，具有超高的强度，相关成果在Science 实验发现，有序超晶格颗粒(OSG)材料顶角主要被Al（11%）、Ti（11%）原子占据，面心主要被Ni（45%）、Co（21%）原子占据，然而无序界面纳米层位置，组分发生明显变化，具体表征为Ni、Al以及 ，冷却速度会影响最后高熵合金的微观结构和力学性能。 2、 何为高熵合金，熵体现在什么地方？
75420编辑于 2022-01-20 非平衡合成方法如何克服热力学障碍实现不相容元素的混合？
非平衡合成方法通过以下机制克服热力学障碍实现不相容元素的混合：非平衡合成方法利用超快加热和淬火过程，使系统在原子扩散和相分离发生之前就被"冻结"在特定状态，从而克服传统热力学平衡的限制[C6][C27] 使在平衡条件下会因正混合焓(ΔH_mix > 0)而分离的元素能够实现均匀混合[C16][C20]在极端条件下，非平衡合成允许形成短暂、局部的准平衡状态， 在长程扩散变得显著之前，实现快速成核、短程均匀化和动力学捕获的混合 [C33]通过增加构型熵(ΔS_mix)，非平衡合成可以降低系统的总吉布斯能(ΔG_mix = ΔH_mix - T·ΔS_mix)，促进单相固体溶液的形成[C20]超快反应环境打破了传统热力学平衡限制 ，使元素能够达到在平衡条件下无法实现的混合状态，例如在毫秒甚至纳秒时间内实现原子级均匀混合[C27][C120]这些方法利用极端温度梯度和超短时间窗口，通过动力学途径而非热力学途径实现材料形成，使不相容元素能够在亚稳态或高熵结构中共存 [C30][C120]这些非平衡技术包括闪光焦耳加热、火焰喷雾热解、放电等离子体、激光烧蚀、微波加热、喷雾干燥、机械化学合成、超声合成、超快光闪合成、电线电爆炸和莱顿弗罗斯特液滴爆炸等方法，它们各自通过不同的机制实现了对传统热力学限制的突破
11610编辑于 2026-01-17- 来自专栏机器之心
2021首期Nature封面：牛津大学ML算法实现10万高压非晶硅原子的模拟
机器之心报道 机器之心编辑部 自生物领域之后，材料领域也被人工智能攻陷了。 依靠算法推断能力和强大的算力，很多人都认为 AI 在材料设计、材料筛选和材料性能预测等领域拥有很大潜力。 「这项工作是机器学习和计算化学在原子层面上提供对材料新见解的一个范例——- 描述结构复杂的相（非晶形、纳米晶等）及其转化。我很期待未来将会发生什么！」 这些发现高拟真度地再现了实验中观察到的温度和压力，这些温度和压力涉及从宏观上观察到的硅熔化、其他相变以及金属行为的开始。 模拟表明，压缩时发生的结构变化要比人们以前意识到得更加复杂（如下图）。 取而代之的是，非晶结构逐渐演化以产生具有高配位数的高密度纳米尺度畴（nanoscale domain），它在原始的四面体 LDA 结构内发展得到。 该研究提出的方法还可用于探索非晶硅转换的可能性，或硅中包含少量其他元素的「混杂」材料，以生成包含金属和半导体的纳米结构。这类纳米结构可能为开发新技术，如电子通信、数据处理和能量收集，创造新的机会。
46110发布于 2021-01-20 非平衡合成方法与AI结合如何加速材料发现过程？
突破传统材料设计限制非平衡合成方法（如火焰喷雾热解、放电等离子体等）能克服热力学障碍，将传统方法不相容的元素整合到单相高熵材料中[C11][C16][C120]例如，火焰喷雾热解已成功合成包含25种元素的高熵氟化物氧化物 ，放电等离子体制备了21种元素的FeCoNiCrYTiVCuAlNbMoTaWZnCdPbBiAgInMnSn高熵合金[C16][C119]这种能力将材料组成空间从传统体系的有限组合扩展至近乎无限（如10 AI驱动的数据闭环优化正向设计：AI模型基于材料组成、结构与性能的数据库预测新材料的性能[C133]逆向设计：AI通过全局优化算法提出目标性能的候选材料组成[C133]闭环迭代：非平衡合成的高通量实验提供验证数据 高通量合成与AI协同非平衡方法（如激光烧蚀、闪光焦耳加热）支持分钟级合成数十种成分的纳米材料[C126][C214]气溶胶技术（火焰喷雾热解、喷雾干燥）通过连续流程可单日生产288种样品，切换前体溶液即可实现高通量 [C126][C216]AI整合这些实验数据，加速识别最优配方，例如：优化Pt基高熵合金电催化剂，甲醇氧化活性提升5-8倍[C88]设计高效OER电催化剂(FeCoNiCrTi)₃O₄[C122]4.
11010编辑于 2026-01-17MRAM，台积电重大突破
它利用具有强自旋轨道耦合作用的材料产生自旋轨道力矩（SOT），实现磁性隧道结内纳米磁体的磁化翻转，从而完成数据的写入与擦除。 然而，β相钨属于亚稳态，在半导体制造过程中常见的热处理条件下（通常需在400°C下持续数小时），会转变为热力学稳定的α相钨。 具体而言，他们将6.6纳米厚的钨层分成四段，每段之间插入仅0.14纳米厚的钴层——这个厚度小于钴的单原子层，因此钴呈不连续分布。 这一成果得益于复合钨材料中的对称性破缺效应，不仅进一步简化了器件结构，也提升了集成度和设计灵活性，为SOT-MRAM的工程化应用开辟了新方向。 在材料科学层面，研究中提出的“复合层稳定亚稳态相”策略不仅适用于钨，也为其他功能材料的相稳定性研究提供了新的思路。团队计划进一步探索新型氧化物与二维界面材料，以提升整体性能与可靠性。
26810编辑于 2026-03-23- 来自专栏用户9688323的专栏
想了解材料热动力学？
时间是热力学中非常重要的独立变量，怎样处理时间变量是区别不同层次热力学的标志，在物理学中利用熵增来描述时间的单向性。热力学研究可能性，动力学研究现实性，即变化速率和变化机理。 Tamman等通过实验建立了大量金属系相图，有力推地动了合金材料的开发；50年代初R. Kikuchi提出了关于熵描述的现代统计理论，为热力学理论和第一性原理结合起来创造了条件；60年代初M. 方法评估了Cu-Ni-Sn三元系各相的热力学参数，其计算结果与实验值吻合得很好，如图4所示，他们还计算了该三元系中bcc相的有序无序转变及fcc相的溶解度间隙，对利用析出强化以及Spinodal分解开发高强度和高导电性的新型 （3）纳米材料2000年，美国亚利桑那州立大学的Chamberlin在研究铁磁体的临界行为时用到纳米热力学（Nanothermodynamics）一词，Giebultowica、Hill等人证明了纳米热力学在处理纳米体系的生长和物理化学性能时的巨大作用 ，中国科学院大连化学物理研究所的谭志诚团队在纳米材料低温热容方面也做了大量研究[6]。
1.4K20编辑于 2022-06-13 - 来自专栏新智元
这期五彩斑斓的《Science》封面，来自北航团队的超强纳米孪晶钛
具有超高强度和出色延展性的先进结构材料对于包括航空航天，运输和能源行业在内的各种技术应用都是非常需要的。含高密度界面的纳米层合金由于其特殊的界面驱动性能，如极高的强度而备受关注。 近年来，一些非均质纳米结构，如梯度结构、双峰结构、谐波结构和分层结构，已被证明具有提高纳米材料拉伸延性的潜力，从而改善强度-延性协同。 因此，加工后的材料表现出超高的强度和延展性，特别是在低温下。 纳米结构金属通常很坚固，因为内部边界的超高密度限制了位错的平均自由程。通常，由于加工硬化能力减弱，它们也更脆。 具有镜像对称共格界面的纳米孪晶材料可以克服这种固有的权衡。我们展示了一种体纳米结构方法，该方法可在六边形密堆积、无溶质和粗粒钛中产生多尺度、分层孪晶结构，抗拉强度和延展性显着增强。 此外，与具有相似机械性能的重合金化、非常昂贵的高熵合金相比，纳米孪晶 Ti 中不涉及合金元素。这使其成为一种“更简单”的合金，具有经济吸引力且易于回收。
58010发布于 2021-10-12 - 来自专栏量子位
牛津大学发现时钟越准确，产生的熵越高
现实到不至于这么夸张，参与研究的Natalie Ares表示精确计时产生的额外熵很少，不会对宇宙产生太大影响。 毕竟他们用的时钟只是一个纳米级装置。 可调精度时钟 实验用的时钟由一个悬浮在金属电极上的50纳米厚的氮化硅膜，和一个用于测量薄膜振动的电路组成。 ? 这相当于一个微型太阳能电池，通过给薄膜加热造成的振动就可以产生电流。 另外研究人员还不能确定的是，其他种类的时钟，如现在最精准的原子钟和光晶格钟，是否也存在熵与精度的这种关系。 除此之外，本次研究还在展示了纳米设备如何将随机输入的能量转变成有用的功。 作者团队 本研究来自牛津大学材料系Natalia Ares课题组，以及兰开斯特大学、维也纳技术大学、量子光学与量子信息研究所（IQOQI）。
48520发布于 2021-07-19 吉林大学J. Am. Ceram. Soc.：超快高温烧结驱动多主元碳化物高效合成与致密化
通过多主元合金化形成固溶体可进一步提升其性能，但材料固有的高熔点、强共价键及高熵体系中的缓慢扩散效应，使得其致密化与单相形成极为困难。 传统烧结技术存在效率低、成本高的问题，而新兴的超快高温烧结技术虽展现出高效制备潜力，但其在多元碳化物体系中的烧结机理、跨熵值范围的系统规律以及单相形成准则仍不明确，亟待深入研究。 该装置核心优势在于将材料在数秒至数分钟内加热至3000°C以上，结合超短保温与无压条件，为多元高熔点碳化物的快速烧结提供了关键技术平台。 图10：UHS制备样品与文献中不同方法所得类似成分材料的力学性能对比本研究中UHS制备的碳化物在纳米硬度、弹性模量、维氏硬度方面与传统方法（热压、放电等离子烧结等）制品相当甚至更优，证明UHS可在极短时间内实现显著的固溶强化 该工作不仅为高通量制备与筛选多元碳化物提供了高效、低成本的可行路径，而且通过跨熵值范围的系统研究，深化了对非平衡烧结过程中热-动力学竞争机制的理解，为高性能陶瓷材料的理性设计提供了关键理论依据。
15410编辑于 2026-02-07清华刘锴、李佳Nat Commun：焦耳加热法制备高熵协同Pt单原子催化剂实现高效甲醇氧化
论文概要2025年7月10日，清华大学材料学院刘锴副教授、清华大学深圳国际研究生院李佳副教授团队合作，提出“高熵合金化单原子铂”（HEASA-Pt）策略，通过将孤立Pt原子与五种非贵金属元素（Ni、Co 、Mg、Bi、Sn）在高熵结构中合金化，同步实现高活性与强抗中毒特性。 HEASA-Pt的设计与合成机制高熵合金（HEAs）的形成依赖快速冷却以抑制元素偏析。 本研究采用原位焦耳加热法（冷却速率>1000 °C/s），以碳纳米管（CNT）薄膜为基底和热源，在H₂/Ar气氛中瞬时加热金属前驱体至1100°C后急速冷却，成功合成单相HEA纳米颗粒（图1a）。 XRD与AC-TEM显示单一面心立方相（晶格常数~3.6 Å），(111)晶面间距2.1 Å，证实高熵合金结构形成。图3.
77810编辑于 2025-07-15- 来自专栏智药邦
CADD筛选PROTAC新思路：利用非马尔科夫动力学模型发现亚稳态蛋白-蛋白界面
2024年9月24日，来自威斯康星大学麦迪逊分校的黄旭辉教授团队与Atommap和Psivant药物公司联合发展了一套基于全原子分子动力学和非马尔科夫动力学模型的计算方法，来高效广泛探索靶蛋白和E3连接酶之间的亚稳态蛋白 该方法在对于KRAS癌症蛋白以von Hippel Lindau (VHL) E3连接酶降解系统上成功实现多种不同PPIs亚稳态发现，被发现的PPIs被证明不仅有高热力学稳定性（较低的自由能），还被证明有高的动力学稳定性 非马尔科夫动力学模型的优势是可以从短的轨迹中预测长时间的速率信息，文中通过纳米级别的模拟准确预测了毫秒量级的动力学以及相关热力学性质。 图2 基于分子动力学模拟和非马尔科夫动力学模型揭示亚稳态蛋白-蛋白相互作用 图3 筛选合适连接子设计的PPIs 基于上述筛选原则，作者揭示了多种不同的亚稳态PPIs. 通过短的分子动力学模拟和非马尔科夫动力学模型，不同的亚稳态PPIs被依据其动力学性质进行归类，且热力学性质被成功准确预测，这为精准定位适用于连接子设计的PPIs提供了可能。
47210编辑于 2024-10-08 ：毫秒级闪蒸焦耳加热合成单晶HfO₂，构筑高离子导、高热稳固态电解质
本研究提出“径向效应工程”策略，首次引入基于熵的描述符Sd，通过集成压缩感知、梯度提升树与图卷积神经网络等机器学习方法，对超过10,000种氧化物、硫化物和卤化物进行高通量筛选与验证。 该材料展现出1.23 mS cm⁻¹的高离子电导率（30°C）、0.82的高迁移数及4.8 V的稳定电化学窗口，并在2 Ah级NCM90||Li软包电池中实现约472 Wh kg⁻¹的高能量密度与优异循环稳定性 图2 sc-HfO₂@LCB的闪蒸焦耳合成与界面结构表征为了验证S_d指导的材料设计思路，研究选择HfO₂作为模型体系，并通过毫秒级闪蒸焦耳加热技术将其转化为纳米单晶（sc-HfO₂）。 图4 径向效应在多种正极体系中的性能表现为了检验该电解质在实际电池体系中的普适性，研究将其用于三种典型正极：LiFePO₄（插层型）、硫（转化型）和NCM90（高电压型）。 总结展望总之，本研究提出并验证了一种基于5d轨道径向扩张效应的固态电解质设计策略：通过熵描述符S_d定量描述轨道展宽与杂化程度，结合机器学习高通量筛选，指导合成具有高离子电导率与高迁移数的sc-HfO₂
16910编辑于 2026-02-07- 来自专栏纳米药物前沿
王振新马立娜刘桂锋BM：一锅法合成AuPd@FexOy纳米粒用于化学动力学-光热协同治疗
制备具有增强的化学动力学治疗（CDT）效果和多种功能的铁基纳米药物对于肿瘤治疗而言具有重要意义。 在此，中科院长春应化所王振新、马立娜和吉林大学刘桂锋通过简单的氧化还原自组装策略构建了一系列贵金属@FexOy核壳纳米颗粒，包括Au@FexOy NPs, AuRu@FexOy NPs, AuPt@FexOy NPs和AuPd@FexOy NPs，并选择AuPd@FexOy NPs用于肿瘤治疗。 与晶体(AuPd@c-Fe2O3 纳米晶体(NCs))相比，具有亚稳态FexOy壳层的AuPd@FexOy NPs可以被少量的NaBH4活化(活化产物为r-AuPd@FexOy NPs)以在随后的Fenton 此外，r-AuPd@FexOy NPs还具有对pH响应的T1加权MRI、CT成像和调节肿瘤微环境等性能。这项工作为制备多功能纳米药物提供了一条新的途径。 Yanhong Sun. et al.
35630编辑于 2022-08-15 - 来自专栏AI SPPECH
026_冷存储高级技术全解：从纸钱包到2025年纳米存储，构建持久安全的加密资产堡垒
3.3 金属存储DIY高级教程 对于有动手能力的用户，可以考虑自制金属存储解决方案： 3.3.1 材料选择指南 适合自制金属存储的材料包括： 不锈钢316：最常用，耐腐蚀，易加工 钛合金：重量轻，强度高 4.1 纳米存储技术原理 纳米存储技术利用纳米级材料和工艺，在极小的物理空间内存储大量数据，同时提供极高的耐久性。 其核心技术原理包括： 纳米材料科学：使用特殊纳米级材料存储信息 超高密度编码：在纳米尺度上编码数字信息 量子稳定结构：利用量子稳定的物理结构保存数据 原子级刻蚀：使用先进技术进行原子级精度的信息刻写 目前主流的纳米存储技术包括 ： 央行数字货币：使用纳米存储备份关键密钥 资产管理公司：为高净值客户提供纳米存储解决方案 科技巨头：保护核心数字资产和知识产权 政府机构：安全存储敏感数字信息 4.3.3 研究进展 前沿研究正在探索纳米存储的更多可能性 = { preparation: [ "在安全离线环境中创建冷存储", "使用高质量材料和工具", "生成足够的随机熵确保密钥强度", "验证所有信息的准确性"
44810编辑于 2025-11-16 - 来自专栏DrugOne
.| 图注意力网络揭示导电网络机理并加速高分子纳米复合材料设计
研究团队提出了一种新颖的杂化粒子场分子动力学（hPF-MD）模拟与图神经网络相结合的方法，在CNT浓度范围1 - 8%的混合粒子场分子动力学模拟的均聚物/碳纳米管纳米复合材料数据上训练GAT模型，通过将电阻网络方法与 GAT注意力得分结合分析导电网络结构，揭示了7%浓度下的最佳连通性，对比分析训练数据和重构网络强调了GAT模型学习网络结构表征的能力，该研究验证了GAT模型在聚合物纳米复合材料性能预测和可解释网络结构分析中的有效性 导电聚合物纳米复合材料（CPN）因在柔性电子等先进技术领域的应用前景备受关注，其通常由导电纳米颗粒掺入聚合物基体制成，当导电纳米粒子浓度超渗透阈值会形成导电网络结构赋予材料导电性，但聚合物基体与导电纳米颗粒间存在复杂耦合相互作用 ，导电网络结构和宏观导电性受熵和焓相互作用支配。 展望未来，研究团队将探索图生成模型用于聚合物复合材料逆结构设计，为相关方法在聚合物导电和导热复合材料研究中的应用奠定基础，以更有效筛选和优化导电网络结构，提升材料整体性能。
21410编辑于 2025-10-14 - 来自专栏机器之心
机器学习的崛起：从材料设计到生物医学、量子计算......再到工业应用
Brigham Young University，BYU）Gus Hart 及其同事在《Machine learning for alloys》评论中所探讨的那样，当应用于合金时，机器学习推动了从金属玻璃到高熵合金和结构材料等材料优化的进展 该综述讨论了可用于纳米粒子合成的 ML 算法，并重点介绍了收集大型数据集的关键方法。 研究了 ML 引导的半导体、金属、碳基和聚合物纳米粒子的合成，最后讨论了 ML 辅助纳米粒子合成发展中的当前局限性、优势和前景。 描述了生态学和材料科学应用产生的协同作用。强调了模型可解释性和结合先前科学知识以更好地调节模型、产生具有科学意义的解决方案，并弥补训练数据不足的重要性。 将文本和数据挖掘工具应用于生物材料需要首先解决几个特定领域的挑战。其中包括数据的高度异质性以及生物材料出版物中使用的多学科和快速发展的语言。
48130编辑于 2023-03-29 - 来自专栏DrugOne
. | 利用并行贝叶斯优化加速高活性酶纳米杂化体系的发现
这些结果表明，数据高效的机器学习优化策略能够显著加速高活性酶纳米杂化材料的发现。 酶在自然界中催化各种关键化学反应，例如光合作用、氮固定以及代谢反应等。 此外，不同酶和反应体系往往需要不同的载体结构，因此需要在大量材料和反应条件组合中进行筛选。传统方法依赖化学家的经验进行逐步试验，这在面对高维参数空间时效率极低。 因此，需要新的算法框架以实现高效探索和并行实验设计。 方法概述 研究人员建立了一个人工智能辅助的实验设计流程，以金属有机框架材料作为酶固定化纳米载体。 例如由Zn(Ac)₂和2-tIM形成的纳米载体在特定比例下表现出最佳性能。结构表征显示，这些纳米杂化材料具有不同形貌，包括微米级颗粒和纳米级颗粒等。 该方法能够在有限实验次数下识别出高性能酶纳米杂化材料，并成功应用于多种酶体系。 结构分析表明，高活性纳米杂化体通常具有无定形纳米结构，并在保持酶结构完整性的同时提高底物可及性。
14310编辑于 2026-03-25 - 来自专栏烧结银
纳米烧结银：“养龙虾OPENCLAM”背后铲子的铲子
一、逻辑链条的逐层验证1.纳米烧结银是AI服务器散热的核心材料AI服务器，如搭载英伟达H100、昇腾910B等AI芯片的服务器是高功率电子设备，其GPU、CPU等核心芯片功耗可达700W以上，需高效散热材料保障稳定运行 纳米烧结银AS9376作为高导热、低介电的新型材料，已成为AI服务器散热的关键解决方案：技术优势：纳米烧结银的导热系数可达130-266W/m·K，远高于传统硅基散热膏；且通过150-250℃低温烧结形成无孔隙金属层 三、补充说明：纳米烧结银的唯一性与不可替代性尽管部分资料提到石墨烯、碳化硅等散热材料，但纳米烧结银仍是AI服务器散热的最优选择：石墨烯：导热系数更高，理论达5300W/m·K，但是垂直导热率极低，但目前量产成本高 、工艺复杂，尚未大规模应用于AI服务器；碳化硅：主要用于芯片中介层如英伟达Rubin处理器的碳化硅中介层，而非散热材料，其导热系数虽高，但不如纳米烧结银适合作为界面散热材料；传统硅基散热膏：导热系数低约 纳米烧结银是AI智能体背后的关键底层材料，可视为“铲子的铲子”。
23010编辑于 2026-03-12 - 来自专栏联远智维
飞机防结冰的思考
众所周知，熵增原理给出了系统的演化方向，因此，水结冰又可以描述为水朝着势能降低的方向，选择阻力最小、速度最快的途径，进而形成最适合当前环境的新结构（冰）。 但是，由于这种冰核具有偶然性、瞬态性和纳米尺度性质，给微观探测带来极大难度，因此还没有直接的实验证据证明这种冰核的存在。 2、生活于酷寒地区生物体内的抗冻蛋白能抑制冰晶的形成和生长，其相关的原理是什么？ No.2 临界成核理论基础 水结冰现象广泛存在于输电线路、通信、航空、航海及高铁运输设备等，造成不同程度的危害。 为此，人们采用许多防覆冰和抗结冰的方法（传统方法主要基于融冰和除冰），例如，机械除冰、热力除冰、敷设发热导体等，然而这些方法具有许多不足之处，因此，开发一种持久耐用的防冰材料具有重要意义，延缓冰在表面形核 如果采用超疏水材料，材料表面微结构对气动性能会不会有影响？ 问题四、临界成核的本质是什么，为什么冰核的尺寸会影响结冰的趋势？ 问题五、能否用均衡的思想来解释该现象？
59730编辑于 2022-01-20
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