1、癌癥疫苗新突破！今晨，北大陳鵬團(tuán)隊(duì)Nature發(fā)文

腫瘤免疫治療的出現(xiàn)改變了癌癥治療的格局，其中以 PD-1/PD-L1 抗體為代表的免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ ICI ）通過(guò)松開(kāi)免疫系統(tǒng)的“剎車(chē)”，讓 T 細(xì)胞重新攻擊腫瘤[1]。然而，臨床數(shù)據(jù)顯示，以非小細(xì)胞肺癌為例，仍有超過(guò)60%的患者對(duì)現(xiàn)有免疫療法不應(yīng)答[2]。其核心癥結(jié)在于腫瘤細(xì)胞往往通過(guò)下調(diào)抗原呈遞機(jī)制實(shí)現(xiàn)“隱身”，導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境（ TME ）中缺乏能識(shí)別腫瘤的特異性T細(xì)胞，形成了典型的“冷腫瘤”。如何讓這些“冷腫瘤”重新“熱”起來(lái)，是當(dāng)前腫瘤免疫治療面臨的重大挑戰(zhàn)

2026年1月8日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院/深圳灣實(shí)驗(yàn)室陳鵬團(tuán)隊(duì)聯(lián)合未來(lái)技術(shù)學(xué)院席建忠團(tuán)隊(duì)在Nature上發(fā)表了題為Intratumoural vaccination via checkpoint degradation-coupled antigen presentation的研究論文。該團(tuán)隊(duì)在前期系統(tǒng)發(fā)展膜蛋白靶向降解（ meTPD ）技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，著眼于將蛋白降解途徑與抗原呈遞通路在癌細(xì)胞內(nèi)緊密耦合，成功利用 meTPD 技術(shù)，在解除免疫“剎車(chē)”的同時(shí)，迫使癌細(xì)胞呈遞在人體中普遍存在的高質(zhì)量抗原。這種以腫瘤為出發(fā)點(diǎn)的“降解疫苗”為克服癌癥的免疫耐受提供了新的破解途徑。

打破僵局：從“膠水抗體”到“降解疫苗”

首先，膜蛋白和胞外蛋白靶向降解技術(shù)（meTPD）的快速發(fā)展為這一構(gòu)想奠定了基礎(chǔ)[3]。陳鵬團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先開(kāi)發(fā)了一種基于共價(jià)納米抗體（膠水抗體）的“內(nèi)吞受體非依賴型”膜蛋白降解平臺(tái)：GlueTAC[4]，可實(shí)現(xiàn)免疫檢查點(diǎn)蛋白 PD-L1 的特異性清除。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)注意到，一些膜蛋白在被該技術(shù)降解的同時(shí)，其下游的抗原加工與呈遞通路也會(huì)被激活?；诖?，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種能同時(shí)實(shí)現(xiàn)“免疫檢查點(diǎn)降解”和“高質(zhì)量抗原遞送”的雙功能嵌合體，進(jìn)而改變了腫瘤與免疫系統(tǒng)之間的識(shí)別范式，將癌癥疫苗的抗原選擇從內(nèi)源蛋白拓展至外源物質(zhì)。另一方面，腫瘤微環(huán)境中雖然缺乏功能正常的腫瘤特異性T細(xì)胞，卻存在不少“旁觀者 T 細(xì)胞”，比如在流行病感染后產(chǎn)生的記憶型T細(xì)胞。這些“旁觀者T細(xì)胞”雖然無(wú)法直接識(shí)別腫瘤，但如果癌細(xì)胞被迫呈遞出與病原體相同的抗原，這些沉睡的免疫戰(zhàn)士就能被喚醒，從“旁觀”到“參戰(zhàn)”，在患者體內(nèi)建立長(zhǎng)效的抗腫瘤免疫響應(yīng)。

機(jī)制創(chuàng)新：從“隱身敵軍”到“情報(bào)信使”

傳統(tǒng)的免疫療法在腫瘤特異性T細(xì)胞的產(chǎn)生激活和效應(yīng)殺傷階段面臨著雙重困境：一方面，樹(shù)突狀細(xì)胞( DCs )等抗原呈遞細(xì)胞( APCs ) 在腫瘤微環(huán)境中數(shù)量和功能均受限，難以訓(xùn)練出充足的T細(xì)胞；另一方面，癌癥疫苗在淋巴結(jié)中誘導(dǎo)產(chǎn)生的 T 細(xì)胞與微環(huán)境中實(shí)際存在的抗原脫節(jié)，易產(chǎn)生耐藥性。因此，理想的情況是讓癌細(xì)胞行使與抗原呈遞細(xì)胞類似的功能，既能利用腫瘤原位的抗原訓(xùn)練出正確的T細(xì)胞，又能在高質(zhì)量抗原的幫助下長(zhǎng)效激活 T 細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)腫瘤清除。

圖1 瘤內(nèi)疫苗嵌合體 iVAC 同時(shí)實(shí)現(xiàn)“免疫檢查點(diǎn)降解”和“高質(zhì)量抗原遞送”

在生理?xiàng)l件下，抗原呈遞細(xì)胞主要依賴模式識(shí)別受體( PRR )來(lái)攝取抗原，而以 GlueTAC 為代表的 meTPD 技術(shù)可以突破這一限制，在實(shí)現(xiàn)膜蛋白靶向降解的同時(shí)充當(dāng)遞送載體，向不表達(dá) PRR 的腫瘤遞送抗原，并迫使癌細(xì)胞主動(dòng)攝取、加工甚至呈遞這些抗原。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了膜蛋白靶向降解驅(qū)動(dòng)的“瘤內(nèi)疫苗嵌合體”(Intratumoural vaccination chimera, iVAC)。通過(guò)化學(xué)生物學(xué)手段，iVAC分子的三大元件被整合在同一個(gè)分子上，分子量?jī)H為18 kDa，擁有良好的實(shí)體瘤浸潤(rùn)性。它們分別是：能高效富集于癌癥病灶的共價(jià)型 PD-L1 納米抗體、能觸發(fā)胞吞的降解子、能高效釋放抗原的免疫肽段。這一設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了一場(chǎng)細(xì)胞層面的“特洛伊木馬”行動(dòng)，將原本抑制免疫響應(yīng)的癌細(xì)胞，轉(zhuǎn)化為類似樹(shù)突細(xì)胞的免疫系統(tǒng)信使。這一過(guò)程被稱為“免疫檢查點(diǎn)降解耦聯(lián)的抗原呈遞”( Checkpoint degradation-coupled antigen presentation )。研究結(jié)果表明，經(jīng) iVAC 分子“重編程”的癌細(xì)胞能夠高效激活抗原特異性CD8+ T細(xì)胞，其效果甚至與骨髓來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞(BMDCs)相當(dāng)。這些“被免疫”的癌細(xì)胞不僅擁有更豐富的 MHC-I 分子，還能在接觸 T 細(xì)胞后顯著上調(diào)其細(xì)胞活化標(biāo)記物( CD69、CD25、CD44 )和細(xì)胞毒性分子( GZB、PFN )，并促進(jìn)T細(xì)胞分泌細(xì)胞因子( IFNγ、TNFα )，形成了免疫響應(yīng)的正反饋循環(huán)。

臨床潛力：?jiǎn)拘洋w內(nèi)的“沉睡軍團(tuán)”

在實(shí)際應(yīng)用中，iVAC 分子所遞送的抗原需要在廣泛的癌癥患者群體中具有響應(yīng)性。基于這一需求，全球感染率超過(guò)80%的巨細(xì)胞病毒( cytomegalovirus, CMV )進(jìn)入了團(tuán)隊(duì)的視野[5]。由于 CMV 引起的感染常被人體自愈，多數(shù)人在不知不覺(jué)中便擁有了針對(duì) CMV 抗原的記憶型T細(xì)胞。這些 CMV 特異性T細(xì)胞在人體內(nèi)處于“沉睡”狀態(tài)，數(shù)量龐大但無(wú)法識(shí)別腫瘤。負(fù)載了 CMV 抗原的 iVAC 分子如同一把特殊的“鑰匙”，可以在腫瘤原位精準(zhǔn)喚醒這支“沉睡軍團(tuán)”。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，iVAC 分子能成功激活人源的 CMV 特異性T細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)對(duì)三陰性乳腺癌等腫瘤的高效殺傷。不僅如此，iVAC分子在移植腫瘤的人源化小鼠中顯著抑制了腫瘤生長(zhǎng)。與單獨(dú)使用免疫檢查點(diǎn)阻斷療法相比， iVAC 展現(xiàn)出更強(qiáng)的抗腫瘤效果。此外，在臨床病人來(lái)源的腫瘤類器官模型中，iVAC分子展現(xiàn)出類似的功效：iVAC 有效激活了十余例不同癌癥患者體內(nèi)的記憶型T細(xì)胞，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)自體腫瘤的殺傷。這一結(jié)果進(jìn)一步顯示了該技術(shù)在腫瘤免疫治療中的巨大潛力。

圖2 瘤內(nèi)疫苗嵌合體 iVAC 增強(qiáng)人腫瘤細(xì)胞的CMV抗原和內(nèi)源抗原呈遞（a）并在類器官模型中介導(dǎo)旁觀者T細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷（b）

當(dāng)前，膜蛋白與胞外蛋白靶向降解技術(shù)（ meTPD ）正在高速發(fā)展，不僅需要拓展傳統(tǒng)的靶向蛋白降解（ TPD ）領(lǐng)域的范疇，更需要通過(guò)功能創(chuàng)新開(kāi)辟出“降解+”的全新應(yīng)用維度。在尋找可降解蛋白靶點(diǎn)和內(nèi)吞轉(zhuǎn)運(yùn)的細(xì)胞表面受體之外，陳鵬團(tuán)隊(duì)最新的工作，將 meTPD 技術(shù)與癌癥疫苗策略深度融合，實(shí)現(xiàn)了“膜蛋白降解耦聯(lián)的抗原呈遞”這一獨(dú)特機(jī)制，在腫瘤原位完成“疫苗接種”，為整個(gè)蛋白質(zhì)靶向降解領(lǐng)域開(kāi)拓了新的應(yīng)用場(chǎng)景。

通過(guò)將腫瘤細(xì)胞“重編程”為具有類似 APC 功能的“疫苗載體”，抗原的選擇就不再局限于有限且多變的腫瘤特異性蛋白。這一將病毒抗原嫁接給癌細(xì)胞的“移花接木”的思路，“巧妙調(diào)用”機(jī)體固有的抗病毒免疫資源，為破解腫瘤免疫原性低、特異性T細(xì)胞不足等臨床難題提供了新的路徑，提供了一種更具普適性的癌癥疫苗開(kāi)發(fā)新范式。目前，研究團(tuán)隊(duì)正積極推進(jìn)其臨床轉(zhuǎn)化研究，力爭(zhēng)盡早為癌癥患者帶來(lái)新的治療希望。

北京大學(xué)/深圳灣實(shí)驗(yàn)室陳鵬教授、深圳灣實(shí)驗(yàn)室張衡副研究員及北京大學(xué)席建忠教授為該論文的共同通訊作者。北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院博士后韓雨博士、博士生馬毅驄、深圳灣實(shí)驗(yàn)室博士生裴苗為該論文的共同第一作者。清華大學(xué)徐萌課題組為該工作的T細(xì)胞實(shí)驗(yàn)提供了專業(yè)幫助；深圳灣實(shí)驗(yàn)室李子剛課題組和李茂課題組在小鼠免疫接種方面提供了大力支持。

該工作獲得科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、北京分子科學(xué)國(guó)家研究中心、深圳灣實(shí)驗(yàn)室重大項(xiàng)目、新基石科學(xué)基金會(huì)和科學(xué)探索獎(jiǎng)等支持。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09903-1

2、上海交大孫浩團(tuán)隊(duì)Nature發(fā)文，為發(fā)展新一代大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)提供全新路徑

當(dāng)前鋰離子電池面臨資源豐度和安全性限制，如何開(kāi)發(fā)資源豐富、運(yùn)行安全、儲(chǔ)能高效的電池新體系是全世界面臨的重大挑戰(zhàn)。上海交大科研團(tuán)隊(duì)的最新成果給出了一個(gè)解決方案。

北京時(shí)間2026年1月8日零時(shí)，上海交通大學(xué)變革性分子前沿科學(xué)中心孫浩副教授團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）在線發(fā)表題為“High-voltage anode-free sodium-sulfur batteries”的研究論文。這項(xiàng)研究將傳統(tǒng)堿金屬-硫電池體系的S0/S2?低價(jià)態(tài)反應(yīng)路徑變革為S0/S4+的高價(jià)態(tài)反應(yīng)路徑，在國(guó)際上首創(chuàng)高電壓、無(wú)負(fù)極的鈉硫電池新體系，有效突破了放電電壓和安全性方面的限制，為發(fā)展新一代大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)提供了全新路徑。

圖1. Nature 論文首頁(yè)截圖

室溫鈉硫電池具有高元素豐度和低成本優(yōu)勢(shì)，是大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的重要候選路線。然而基于單質(zhì)硫到硫化鈉的低價(jià)態(tài)反應(yīng)路徑（S0/S2?）使電池的放電電壓普遍低于1.6 V，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)鋰/鈉離子電池。同時(shí)，該低價(jià)態(tài)反應(yīng)導(dǎo)致負(fù)極需要過(guò)量使用化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬鈉，為電池制備及運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重安全隱患。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，孫浩團(tuán)隊(duì)提出基于高價(jià)態(tài)硫反應(yīng)路徑（S0/S4+）的高電壓、無(wú)負(fù)極的鈉硫電池體系（圖1）?；赟/SCl4的高價(jià)態(tài)可逆反應(yīng)（理論容量為3350 mAh/g），使該電池放電電壓大幅提升至3.6 V，并能充電時(shí)在負(fù)極原位生成鈉金屬，從而在電池制備過(guò)程中不使用鈉金屬，從而顯著提升了電池安全性和成本效益。

圖2. 基于高價(jià)態(tài)硫氧化還原反應(yīng)的高電壓、無(wú)負(fù)極鈉硫電池

通過(guò)系列先進(jìn)表征技術(shù)結(jié)合理論計(jì)算分析，團(tuán)隊(duì)揭示了S0/S4+高價(jià)態(tài)氧化還原反應(yīng)機(jī)制。通過(guò)優(yōu)選含二氰胺鈉（NaDCA）的氯鋁酸鹽電解液，從分子尺度上破解了高價(jià)硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)能壘高、可逆性差的難題。在負(fù)極側(cè)，NaDCA能夠在負(fù)極誘導(dǎo)形成富含氮元素的固體電解質(zhì)中間相（如NaCN和Na3N），該獨(dú)特界面鈍化層使鈉金屬可逆沉積/剝離的最大電流密度達(dá)到50 mA/cm2，并在12 mAh/cm2的高面容量條件下穩(wěn)定循環(huán)，為構(gòu)建無(wú)負(fù)極電池奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

圖3. 電池的電化學(xué)性能及應(yīng)用驗(yàn)證

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過(guò)聚合物材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合成出能夠高效催化硫單質(zhì)高價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化的鉍/共價(jià)有機(jī)框架材料，顯著提升了硫正極的充放電深度和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，正極比容量最高可達(dá)1206 mAh/g（圖2a），基于正負(fù)極總質(zhì)量計(jì)算的能量密度達(dá)到2021 Wh/kg。高價(jià)態(tài)正極反應(yīng)及無(wú)負(fù)極結(jié)構(gòu)賦予該電池體系優(yōu)異的應(yīng)用潛力，其可在–40 °C至80 °C的超寬溫域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行（圖2b），在擱置400天后仍能正常工作（圖2c），預(yù)估材料成本與傳統(tǒng)鈉電池相比具有優(yōu)勢(shì)（圖2d）。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該電池體系的可拓展性，團(tuán)隊(duì)成功制備出安時(shí)級(jí)電池（圖2e）及柔性纖維狀電池（圖2f），并系統(tǒng)驗(yàn)證了其在點(diǎn)燃、彎曲、切割等系列實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下的安全性（圖2g），展示出多場(chǎng)景應(yīng)用潛力。團(tuán)隊(duì)也將鈉硫電池拓展至高電壓、無(wú)負(fù)極鋰硫電池體系（圖2h），初步驗(yàn)證了高價(jià)態(tài)硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)路徑的普適性。

該工作實(shí)現(xiàn)了鈉硫電池反應(yīng)從“低價(jià)態(tài)還原”到“高價(jià)態(tài)氧化”的路線創(chuàng)新，推動(dòng)了電池結(jié)構(gòu)從“過(guò)量鈉金屬”向“無(wú)負(fù)極結(jié)構(gòu)”的重要跨越。不僅突破了長(zhǎng)期制約堿金屬-硫電池體系發(fā)展關(guān)鍵性能局限，更為構(gòu)建低成本、可持續(xù)、高性能的新型儲(chǔ)能體系提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能、低空經(jīng)濟(jì)、人工智能、國(guó)防軍事等重大需求領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)提供關(guān)鍵支撐。

上海交通大學(xué)變革性分子前沿科學(xué)中心孫浩副教授和復(fù)旦大學(xué)彭慧勝院士為論文共同通訊作者。變革性分子前沿科學(xué)中心博士生耿世濤和袁斌（已畢業(yè)）為論文共同第一作者。本工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（22575145、22209108、T2321003和22335003）、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022YFA1203001 和 2022YFA1203002）、教育部中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（24X010301678）以及化學(xué)生物協(xié)同物質(zhì)創(chuàng)制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（sklscbs202557）的資助。同時(shí)感謝化學(xué)化工學(xué)院、張江高等研究院的大力支持。

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09867-2

孫浩團(tuán)隊(duì)合影

作者感言

“這項(xiàng)基于化學(xué)、能源、材料、催化等多學(xué)科交叉創(chuàng)新取得的成果，得益于上海交大變革性分子前沿科學(xué)中心提供的一流科研學(xué)術(shù)平臺(tái)，為年輕科學(xué)家創(chuàng)造出能夠潛心鉆研的學(xué)術(shù)氛圍，引導(dǎo)和激勵(lì)我們做出具有變革性影響力的研究工作。衷心感謝丁奎嶺院士、周永豐教授等眾多領(lǐng)導(dǎo)老師的長(zhǎng)期關(guān)心與支持，以及復(fù)旦大學(xué)彭慧勝院士給予的重要指導(dǎo)和幫助。感謝課題組全體同學(xué)在論文完成和修改過(guò)程中的無(wú)私支持，很多同學(xué)放下自己手上的工作加入到文章修改，充分回應(yīng)了審稿人的全部疑問(wèn)。能夠身處這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)進(jìn)取的集體是我最大的榮幸。正是這種團(tuán)結(jié)協(xié)作、不畏挑戰(zhàn)的精神，幫助我們?cè)诮徊婧献髦袑?shí)現(xiàn)源頭創(chuàng)新?！?/p>

—— 孫浩

3、浙江大學(xué)范利武團(tuán)隊(duì)Nature，研制出可快充“熱池”

電池，是當(dāng)代生活最離不開(kāi)的設(shè)備之一，那你是否聽(tīng)說(shuō)過(guò)“熱池”？熱和電都是重要的能量形式，都能被存儲(chǔ)和釋放。古人用冰窖存冰夏季取用、電熱水器的儲(chǔ)水箱等都是最樸素的“熱池”。

“熱池”可以細(xì)分為許多種類。其中，“相變熱池”利用石蠟、水合鹽、糖醇等材料在固態(tài)和液態(tài)兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)吸收或釋放的“相變潛熱”來(lái)存儲(chǔ)熱量。但儲(chǔ)存能量多和充放熱速度快這一對(duì)矛盾始終阻礙著“相變熱池”的性能提升。

近期，浙江大學(xué)能源工程學(xué)院研究員范利武團(tuán)隊(duì)與其合作者提出全新的“滑移強(qiáng)化接觸熔化”機(jī)制，用“全固態(tài)復(fù)合表面”給相變熱池內(nèi)壁做了個(gè)“滑溜溜的改造”，為打破這一難題提供了新的思路。相關(guān)工作以《Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries》為題，于北京時(shí)間1月8日發(fā)表在《Nature》上。范利武、寧波大學(xué)教授葉羽敏及普林斯頓大學(xué)博士后胡楠為論文共同通訊作者，浙江大學(xué)博士生李梓瑞為第一作者。

儲(chǔ)熱材料“自滑動(dòng)、快傳熱”

“石蠟、水合鹽、糖醇在相變時(shí)儲(chǔ)熱密度很高，很小一塊就能‘裝’下很多熱量，但這類儲(chǔ)熱天賦高的材料導(dǎo)熱能力往往很差，充熱速度很慢?！狈独浣榻B，傳統(tǒng)提升熱池充熱速度的方法，要么是往相變材料里摻高導(dǎo)熱填料，雖然導(dǎo)熱快了，但擠占了存儲(chǔ)空間，導(dǎo)致儲(chǔ)熱能量密度下降；要么靠壓力、磁力等外力幫忙，既費(fèi)電又復(fù)雜，系統(tǒng)難以循環(huán)運(yùn)行導(dǎo)致無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用。

團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，瞄準(zhǔn)了“接觸式傳熱”這個(gè)關(guān)鍵。他們給熱池內(nèi)壁做了層超滑處理，讓固態(tài)的相變材料不粘壁，靠自身重力一直緊貼底部熱源，近距離接受不斷傳來(lái)的熱量，使“熱池”全程保持高傳熱速率。該方法不依賴特殊的相變材料，只通過(guò)優(yōu)化相變熱池內(nèi)壁環(huán)境實(shí)現(xiàn)高效傳熱。

基于邊界滑移強(qiáng)化的快充相變熱池設(shè)計(jì)

這一核心思路最終落地為“全固態(tài)復(fù)合表面”，其由能脈沖加熱的薄膜（預(yù)熱層）與覆蓋在薄膜表面的“類液涂層”（滑移界面）組成。加熱薄膜通過(guò)產(chǎn)生微小熱量，使緊貼熱池內(nèi)壁的相變材料形成一層約40微米厚的超薄液膜——這個(gè)厚度比一根頭發(fā)絲還細(xì)，卻能讓固體相變材料瞬間脫離壁面，在壁面上“滑動(dòng)”；而粗糙度只有不到1納米的類液涂層，能讓液體相變材料在表面形成45-90微米的“滑移長(zhǎng)度”，大幅減少滑動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。

液體相變材料在類液表面與原始表面上的滑動(dòng)性能對(duì)比

“就像在鍋底涂了一層超順滑的特殊涂層，再用小火快速預(yù)熱鍋底，把一塊黃油放上去不僅不粘鍋，還能自己滑動(dòng)著快速熔化。”范利武介紹，除此以外相變材料會(huì)在自身重力作用下持續(xù)下沉，把熔化產(chǎn)生的液膜壓得更薄，全程緊貼加熱表面高效傳熱。

跨界合作促成“快充”創(chuàng)意

該技術(shù)最核心的優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)了“快充”與“高儲(chǔ)”的雙贏。

在測(cè)試“快充”效果時(shí)，若使用普通有機(jī)相變材料，熱池的功率密度達(dá)到850kW/m3（代表充熱速度），能量密度保持31kWh/m3（代表儲(chǔ)熱能力）；如果與導(dǎo)熱增強(qiáng)的復(fù)合相變材料結(jié)合，功率密度更是飆升至1100kW/m3，能量密度仍有27kWh/m3，沒(méi)有因追求速度而犧牲儲(chǔ)熱量。

這項(xiàng)成果從能源（工程熱物理）學(xué)科最基礎(chǔ)原理出發(fā)，集結(jié)了校內(nèi)外多學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì)。寧波大學(xué)葉羽敏團(tuán)隊(duì)的超滑涂層技術(shù)、普林斯頓大學(xué)胡楠所在團(tuán)隊(duì)的微流體建模技術(shù)帶來(lái)關(guān)鍵支撐，形成了強(qiáng)大的科研合力。

范利武團(tuán)隊(duì)

“復(fù)合表面上的‘類液涂層’就是結(jié)合了主要合作者、材料學(xué)院校友葉羽敏團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究成果，我們?cè)谝淮螖?shù)小時(shí)的長(zhǎng)談中促成了這個(gè)創(chuàng)意的落地。胡楠也是我自己培養(yǎng)的博士?！狈独浣榻B，兩位合作研究者都有著在浙江大學(xué)學(xué)習(xí)科研的經(jīng)歷，大家貢獻(xiàn)了在各自研究領(lǐng)域的前沿積累，推動(dòng)合作研究落地見(jiàn)效。

在工業(yè)應(yīng)用層面，該項(xiàng)技術(shù)有著巨大潛力。“它可以基于現(xiàn)有儲(chǔ)熱裝備直接改造，并且可以適配多種類、多溫區(qū)的相變材料，可擴(kuò)展性強(qiáng)。”李梓瑞介紹，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)余熱回收、太陽(yáng)能熱利用、電力電子熱控等領(lǐng)域，能夠助力企業(yè)節(jié)能減碳的同時(shí)降低能耗成本，催生綠色生產(chǎn)力。

長(zhǎng)期主義培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

日常的教學(xué)科研中，范利武總是鼓勵(lì)學(xué)生們刨根問(wèn)底，去探索機(jī)制背后的理論根源。

在“滑移”這一創(chuàng)意萌發(fā)后，他便鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)建立了考慮側(cè)壁拖曳力的理論模型，通過(guò)固液拖曳力測(cè)試、滑動(dòng)性能測(cè)試等多種實(shí)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證后，他們驚喜地發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑移長(zhǎng)度與側(cè)壁微液膜厚度處于同一量級(jí)時(shí)，就可以在熔化過(guò)程中顯著減小對(duì)剩余固體相的拖曳作用，進(jìn)而能有效觸發(fā)快速熔化。又經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)與推導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)最終“閉環(huán)”了研究，在較大規(guī)模的密封式相變熱池測(cè)試裝置中展現(xiàn)了良好的“快充”性能。

利用邊界滑移強(qiáng)化接觸熔化過(guò)程

作為論文唯一第一作者，李梓瑞本科階段就加入了范利武團(tuán)隊(duì)。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，他先積累了一定的科研基礎(chǔ)，再心無(wú)旁騖地全力沖刺具有挑戰(zhàn)性的原創(chuàng)難題。“這幾年的攻堅(jiān)中，我們都不確定最后能產(chǎn)生怎么樣的成果，但是團(tuán)隊(duì)的信任與默契幫助我沉下心攻關(guān)難題，投入到科學(xué)研究的‘持久戰(zhàn)’中。”李梓瑞說(shuō)。

這種長(zhǎng)期主義的積累，培養(yǎng)出了兼具扎實(shí)功底、創(chuàng)新思維和靈活應(yīng)變的研究人才，使“會(huì)讀書(shū)的人”真正成為了“會(huì)創(chuàng)造的人”。

未來(lái)，團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃進(jìn)一步放大熱池規(guī)模，深入解析其中的相變傳熱機(jī)理，并解決材料耐久性、循環(huán)性等關(guān)鍵工程問(wèn)題。相關(guān)延伸研究已實(shí)現(xiàn)有機(jī)相變材料上萬(wàn)小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行，具備了規(guī)?；I(yè)應(yīng)用的潛力。“我們樂(lè)見(jiàn)該項(xiàng)技術(shù)為全球能源可持續(xù)發(fā)展注入新動(dòng)能，向世界展示中國(guó)在熱儲(chǔ)能領(lǐng)域的科研實(shí)力，并為能源領(lǐng)域的基礎(chǔ)突破提供信心。”范利武介紹。

4、 登上Nature！力學(xué)所在無(wú)線傳感醫(yī)療植入物研究方面取得重要進(jìn)展

獲取體內(nèi)臨床相關(guān)數(shù)據(jù)（物理、化學(xué)及生物學(xué)指標(biāo)）對(duì)于醫(yī)療護(hù)理至關(guān)重要，而現(xiàn)有技術(shù)大多依賴體外測(cè)量或成像系統(tǒng)，無(wú)法充分捕獲深層組織的動(dòng)態(tài)變化。植入式器件提供了一種解決方案，但傳統(tǒng)設(shè)計(jì)通常需要電池或磁體，具有潛在風(fēng)險(xiǎn)；而基于無(wú)源電感–電容結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有可降解傳感器則受限于讀取距離短、信號(hào)魯棒性差等問(wèn)題。

近日，力學(xué)所蘇業(yè)旺研究員團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)生物力學(xué)所李爽博士和香港城市大學(xué)于欣格教授合作提出了一種柔性、可降解的無(wú)線傳感平臺(tái)，該平臺(tái)可在遠(yuǎn)距離（例如16 cm）下監(jiān)測(cè)多種生理信號(hào)，并在大范圍的測(cè)量距離和角度下均能保持信號(hào)準(zhǔn)確性（圖1）。該工作以“Soft biodegradable implants for long-distance and wide-angle sensing”為題發(fā)表于《Nature》。

圖1. 柔性可降解無(wú)線傳感平臺(tái)及其信號(hào)示意。（a）柔性可降解無(wú)線傳感平臺(tái)的工作場(chǎng)景；（b）讀取器和傳感器的電路與結(jié)構(gòu)；（c）標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)和本系統(tǒng)的信號(hào)對(duì)比

現(xiàn)有的體內(nèi)臨床數(shù)據(jù)獲取方法，如磁共振成像（MRI）、計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）、正電子發(fā)射斷層掃描（PET）和超聲成像，對(duì)于診斷腫瘤、心腦血管疾病及骨科疾病等多種病癥至關(guān)重要。然而，這些手段主要獲取解剖圖像、代謝活動(dòng)及間接計(jì)算的數(shù)據(jù)，信息類型范圍有限。植入式器件的出現(xiàn)提供了新的可能性，使得原位監(jiān)測(cè)壓力、溫度、pH值等成為現(xiàn)實(shí)。然而，這些器件大多依賴于芯片、強(qiáng)磁體、電池及其他不可降解的組件，帶來(lái)了二次手術(shù)傷害的風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)報(bào)道的可生物降解植入物顯示出解決這一問(wèn)題的潛力，它們利用無(wú)源電感-電容（LC）諧振電路來(lái)簡(jiǎn)化電路以避免不可降解的組件。LC電路將生理參數(shù)轉(zhuǎn)換為諧振頻率的變化，可通過(guò)非諧振電感耦合讀取器（即標(biāo)準(zhǔn)讀取系統(tǒng)）進(jìn)行測(cè)量，然而需要很近的讀取距離（通常小于3厘米）。宇稱-時(shí)間（PT）對(duì)稱和高階PT對(duì)稱的讀取系統(tǒng)可通過(guò)頻率分岔增加讀取距離，但此類技術(shù)高度依賴于傳感器與讀取器之間距離和角度的嚴(yán)格控制，以確保標(biāo)定關(guān)系保持不變，而這在臨床環(huán)境中更難實(shí)現(xiàn)。

圖2. 無(wú)線傳感平臺(tái)的讀取系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（a）用耦合模理論描述的系統(tǒng)；（b-g）不同系統(tǒng)的零點(diǎn)-極點(diǎn)圖和讀取信號(hào)對(duì)比

本工作的核心創(chuàng)新在于設(shè)計(jì)了“極點(diǎn)移動(dòng)掃描”的讀取系統(tǒng)（圖2），其動(dòng)力學(xué)特性與上述在頻率掃描過(guò)程中極點(diǎn)保持固定的傳統(tǒng)系統(tǒng)本質(zhì)不同，所需耦合率可低至10的-5次方量級(jí)（較標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)降低1-2個(gè)量級(jí)），突破了當(dāng)前無(wú)源無(wú)線傳感技術(shù)中存在的讀取距離與魯棒性兩大瓶頸。此外，力學(xué)-電磁學(xué)協(xié)同的一體式折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了在保持柔性與可降解性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高性能電磁功能的難題（圖3）。在馬腹腔內(nèi)進(jìn)行的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)可靠地捕獲了深層組織的壓力和溫度變化，而無(wú)需嚴(yán)格位置控制，展現(xiàn)了該平臺(tái)在難以精確定位深部組織傳感器的實(shí)際臨床環(huán)境中的顯著優(yōu)勢(shì)。該平臺(tái)有望作為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的一種有效補(bǔ)充，可應(yīng)用于腹內(nèi)高壓重癥監(jiān)護(hù)、心臟搭橋術(shù)后監(jiān)測(cè)、腦疾病重癥監(jiān)護(hù)等多種醫(yī)療場(chǎng)景。

圖3. 無(wú)線傳感平臺(tái)中傳感器的一體式折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

論文的第一作者為力學(xué)所博士生藍(lán)昱群。通訊作者為力學(xué)所蘇業(yè)旺研究員、香港城市大學(xué)于欣格教授和清華大學(xué)生物力學(xué)與醫(yī)學(xué)工程研究所李爽博士。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物所顧奇研究員和博士生郭海濤、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)李靖教授和朱怡平副教授等、中國(guó)科學(xué)院理化所吳雨辰研究員和李輝博士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)高寒飛研究員、以及力學(xué)所劉沁園等多位博士生參與了該工作。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院從0到1原始創(chuàng)新計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院交叉學(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的支持。

原文鏈接： https://doi.org/10.1038/s41586-025-09874-3

來(lái)源：北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、力學(xué)所