仿变色龙柔性光子晶体的制备和研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51803194
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0310.其他有机高分子功能材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Space heating and cooling are the dominate parts of commercial energy consumption. Reducing the demand for indoor temperature regulation will have substantial impact on global energy use. It is expected to develop personal thermal management devices to provide heating or cooling to a human body instead of to the whole indoor environment. Recently, the discovery of two superimposed layers of iridophores in chameleons’ skin for color changing and reflecting sunlight calls for the fabrications chameleons’ skin spired materials to research and develop photonic crystals (PCs) with different optical properties and functionalities combined, and also contributing to wearable devices as artificial skin. Here, we designed the fabrication and characterization of a biologically inspired color and thermal controllable surface from micro/nanoparticles self-assembly, which emulates the two superimposed layers architectures of chameleons’ skin. By adjusting the size, morphology, constitution, functional groups of the micro/nanoparticles and the structure, wettability, adhesion force property of the substrates, serials of PCs with two superimposed layers structure on soft substrate could be fabricated with high quality and different patterns. The influence of week force between the micro/nanoparticles on self-assembly and the mechanism of the self-assembly process on various substrates will be researched. The chameleons inspired PCs display color change and IR-transmittance enhancement induced cooling effect with the PCs under mechanical strain process through their light propagation effecting and forbidden gap (stopband) in the photonic band structure. Furthermore, the PCs combined with a neurological-controlled switchable system form a wearable device for personal smart thermal management. The discovery of the PCs with multi-layer structure and different optical functions may find applications in camouflage, radiative cooling, and sensing devices.
针对建筑物加热或降温而消耗大量能源的现状,本项目创新性地模拟变色龙皮肤的颜色和温度双重调控功能,研究由微/米颗粒自组装形成的高质量双层柔性结构光子晶体,探索针对人类个体的热调控系统,开发可穿戴的颜色和温度可调控光子晶体材料的制备,降低能源损耗。本项目从加强微/纳米颗粒间的弱相互作用和调控组装基材的结构与性质两方面入手,通过设计制备不同尺寸、结构、化学组成和表面功能基团的微/纳米颗粒,研究颗粒间弱相互作用对自组装的影响;探索自组装基材表面微/纳米结构、浸润性和粘附力性质对颗粒自组装过程的优化;结合多种组装手段,制备系列双层结构的高质量、图案化柔性光子晶体;探索该光子晶体随柔性基材形变过程中微观结构和光学性能的可逆变化,并与商业化的人工智能控制模块结合,为制备仿变色龙皮肤结构的高质量柔性功能光子晶体提供理论和技术基础,最终实现颜色和温度智能控制的可穿戴器件。

结项摘要

光子晶体由于其特殊的光子禁带结构,在传感、检测、显示等领域受到广泛关注。从纳米颗粒出发,自下而上的在基材表面自组装是制备光子晶体的重要手段之一。本项目围绕如何通过调控基材与纳米颗粒之间的相互作用,形成的高质量、图案化光子晶体展开研究,从加强微/纳米颗粒间的弱相互作用和调控组装基材的结构与性质两方面入手,通过设计制备不同尺寸、结构、化学组成和表面功能基团的微/纳米颗粒,研究颗粒间弱相互作用对自组装的影响;开发系列特殊浸润性基材,探索自组装基材表面微/纳米结构、浸润性和粘附力性质对颗粒自组装过程的优化;结合多种组装手段,制备高质量、图案化的光子晶体芯片,选择性增强检测不同靶标的荧光信号,实现了多种金属离子和地下水样品的辨别分析。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An anti-UV superhydrophobic material with photocatalysis, self-cleaning, self-healing and oil/ water separation functions
具有光催化、自清洁、自修复和油水分离功能的抗紫外线超疏水材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Hai Zhu;Lizhen Wu;Xiang Meng;Yongqian Wang;Yu Huang;Meihua Lin;Fan Xia
  • 通讯作者:
    Fan Xia
Precise measurement of single molecule and single cell based on nanopores/nanochannels' charge transfer
基于纳米孔/纳米通道电荷转移的单分子、单细胞精确测量
  • DOI:
    10.1016/j.scib.2021.03.011
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science Bulletin
  • 影响因子:
    18.9
  • 作者:
    Yu Huang;Huiying Xue;Xiaoding Lou;Fan Xia
  • 通讯作者:
    Fan Xia
Temperature-Driven Precise Control of Biological Droplet’s Adhesion on Slippery Surface
温度驱动精确控制生物液滴在光滑表面上的粘附
  • DOI:
    0.1021/acsami.8b21088
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Jinhua Wang;Yu Huang;Ke You;Xian Yang;Yongjun Song;Hai Zhu;Fan Xia;Lei Jiang
  • 通讯作者:
    Lei Jiang
Printable Functional Chips Based on Nanoparticle Assembly
基于纳米颗粒组装的可打印功能芯片
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Small
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Yu Huang;Wenbo Li;Meng Qin;Haihua Zhou;Xingye Zhang;Fengyu Li;Yanlin Song
  • 通讯作者:
    Yanlin Song
Bioinspired Slippery Lubricant-Infused Surfaces with External Stimuli Responsive Wettability: A Mini Review
具有外部刺激响应润湿性的仿生光滑润滑剂注入表面:迷你回顾
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Frontiers in Chemistry
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Xian Yang;Yu Huang;Yan Zhao;Xiaoyu Zhang;Jinhua Wang;Ei Ei Sann;Khin Hla Mon;Xiaoding Lou;Fan Xia
  • 通讯作者:
    Fan Xia

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其他文献

聚合物光子晶体制备及应用,
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国科学 化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄羽;王京霞;宋延林;江雷
  • 通讯作者:
    江雷
卡介苗经TLR4介导对膀胱癌细胞株T739 NF-κB p65活性影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    细胞与分子免疫学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄羽;危建安;曾星;韩凌
  • 通讯作者:
    韩凌
甘草酸对H_2O_2诱导小肠上皮细胞DNA损伤的保护作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中药新药与临床药理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张娴;黄羽;曾星
  • 通讯作者:
    曾星
植物TIR-NB-LRR类型抗病基因各结构域的研究进展
  • DOI:
    10.11931/guihaia.gxzw201609031
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    广西植物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹玲;方辉;黄羽;卢江;曲俊杰
  • 通讯作者:
    曲俊杰
猪苓多糖对膀胱癌细胞TLR2/4-NF-κB信号通路相关基因影响
  • DOI:
    10.4314/acsj.v24i1.5s
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    细胞与分子免疫学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    黄羽;危建安;韩凌;曾星
  • 通讯作者:
    曾星

其他文献

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AI项目思路

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黄羽的其他基金

光子晶体检测阵列辨别系列微囊藻毒素的基础研究
  • 批准号:
    22176180
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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