北大陳鵬團(tuán)隊Nature！上海交大孫浩團(tuán)隊Nature！浙大范利武團(tuán)隊Nature！力學(xué)所蘇業(yè)旺團(tuán)隊Nature！

1、癌癥疫苗新突破！今晨，北大陳鵬團(tuán)隊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抑制劑（ ICI ）通過松開免疫系統(tǒng)的“剎車”，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60%的患者對現(xiàn)有免疫療法不應(yīng)答[2]。其核心癥結(jié)在于腫瘤細(xì)胞往往通過下調(diào)抗原呈遞機(jī)制實現(xiàn)“隱身”，導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境（ TME ）中缺乏能識別腫瘤的特異性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，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/深圳灣實驗室陳鵬團(tuán)隊聯(lián)合未來技術(shù)學(xué)院席建忠團(tuán)隊在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”的同時，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)隊在國際上率先開發(fā)了一種基于共價納米抗體（膠水抗體）的“內(nèi)吞受體非依賴型”膜蛋白降解平臺：GlueTAC[4]，可實現(xiàn)免疫檢查點蛋白 PD-L1 的特異性清除。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊注意到，一些膜蛋白在被該技術(shù)降解的同時，其下游的抗原加工與呈遞通路也會被激活?；诖?，他們設(shè)計了一種能同時實現(xiàn)“免疫檢查點降解”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”雖然無法直接識別腫瘤，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)建立長效的抗腫瘤免疫響應(yīng)。

機(jī)制創(chuàng)新：從“隱身敵軍”到“情報信使”

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)量抗原的幫助下長效激活 T 細(xì)胞，實現(xiàn)腫瘤清除。

圖1 瘤內(nèi)疫苗嵌合體 iVAC 同時實現(xiàn)“免疫檢查點降解”和“高質(zhì)量抗原遞送”

在生理條件下，抗原呈遞細(xì)胞主要依賴模式識別受體( PRR )來攝取抗原，而以 GlueTAC 為代表的 meTPD 技術(shù)可以突破這一限制，在實現(xiàn)膜蛋白靶向降解的同時充當(dāng)遞送載體，向不表達(dá) PRR 的腫瘤遞送抗原，并迫使癌細(xì)胞主動攝取、加工甚至呈遞這些抗原。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，團(tuán)隊設(shè)計了膜蛋白靶向降解驅(qū)動的“瘤內(nèi)疫苗嵌合體”(Intratumoural vaccination chimera, iVAC)。通過化學(xué)生物學(xué)手段，iVAC分子的三大元件被整合在同一個分子上，分子量僅為18 kDa，擁有良好的實體瘤浸潤性。它們分別是：能高效富集于癌癥病灶的共價型 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)計成功實現(xiàn)了一場細(xì)胞層面的“特洛伊木馬”行動，將原本抑制免疫響應(yīng)的癌細(xì)胞，轉(zhuǎn)化為類似樹突細(xì)胞的免疫系統(tǒng)信使。這一過程被稱為“免疫檢查點降解耦聯(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源的樹突狀細(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：喚醒體內(nèi)的“沉睡軍團(tuán)”

在實際應(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80%的巨細(xì)胞病毒( cytomegalovirus, CMV )進(jìn)入了團(tuán)隊的視野[5]。由于 CMV 引起的感染常被人體自愈，多數(shù)人在不知不覺中便擁有了針對 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)量龐大但無法識別腫瘤。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)”。

實驗結(jié)果顯示，iVAC 分子能成功激活人源的 CMV 特異性T細(xì)胞，實現(xiàn)對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。與單獨使用免疫檢查點阻斷療法相比， 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，成功實現(xiàn)對自體腫瘤的殺傷。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，更需要通過功能創(chuàng)新開辟出“降解+”的全新應(yīng)用維度。在尋找可降解蛋白靶點和內(nèi)吞轉(zhuǎn)運(yùn)的細(xì)胞表面受體之外，陳鵬團(tuán)隊最新的工作，將 meTPD 技術(shù)與癌癥疫苗策略深度融合，實現(xiàn)了“膜蛋白降解耦聯(lián)的抗原呈遞”這一獨特機(jī)制，在腫瘤原位完成“疫苗接種”，為整個蛋白質(zhì)靶向降解領(lǐng)域開拓了新的應(yīng)用場景。

通過將腫瘤細(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發(fā)新范式。目前，研究團(tuán)隊正積極推進(jìn)其臨床轉(zhuǎn)化研究，力爭盡早為癌癥患者帶來新的治療希望。

北京大學(xué)/深圳灣實驗室陳鵬教授、深圳灣實驗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、深圳灣實驗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)胞實驗提供了專業(yè)幫助；深圳灣實驗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、國家自然科學(xué)基金委、中國博士后科學(xué)基金會、北京市科學(xué)技術(shù)委員會、北京分子科學(xué)國家研究中心、深圳灣實驗室重大項目、新基石科學(xué)基金會和科學(xué)探索獎等支持。

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

2、上海交大孫浩團(tuán)隊Nature發(fā)文，為發(fā)展新一代大規(guī)模儲能技術(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，如何開發(fā)資源豐富、運(yùn)行安全、儲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)隊的最新成果給出了一個解決方案。

北京時間2026年1月8日零時，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。這項研究將傳統(tǒng)堿金屬-硫電池體系的S0/S2?低價態(tài)反應(yīng)路徑變革為S0/S4+的高價態(tài)反應(yīng)路徑，在國際上首創(chuàng)高電壓、無負(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)模儲能技術(shù)提供了全新路徑。

圖1. Nature 論文首頁截圖

室溫鈉硫電池具有高元素豐度和低成本優(yōu)勢，是大規(guī)模儲能技術(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，該低價態(tài)反應(yīng)導(dǎo)致負(fù)極需要過量使用化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬鈉，為電池制備及運(yùn)行帶來嚴(yán)重安全隱患。

針對上述挑戰(zhàn)，孫浩團(tuán)隊提出基于高價態(tài)硫反應(yīng)路徑（S0/S4+）的高電壓、無負(fù)極的鈉硫電池體系（圖1）?；赟/SCl4的高價態(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，并能充電時在負(fù)極原位生成鈉金屬，從而在電池制備過程中不使用鈉金屬，從而顯著提升了電池安全性和成本效益。

圖2. 基于高價態(tài)硫氧化還原反應(yīng)的高電壓、無負(fù)極鈉硫電池

通過系列先進(jìn)表征技術(shù)結(jié)合理論計算分析，團(tuán)隊揭示了S0/S4+高價態(tài)氧化還原反應(yīng)機(jī)制。通過優(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)用驗證

研究團(tuán)隊進(jìn)一步通過聚合物材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計，合成出能夠高效催化硫單質(zhì)高價態(tài)轉(zhuǎn)化的鉍/共價有機(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)量計算的能量密度達(dá)到2021 Wh/kg。高價態(tài)正極反應(yīng)及無負(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（圖2d）。為了進(jìn)一步驗證該電池體系的可拓展性，團(tuán)隊成功制備出安時級電池（圖2e）及柔性纖維狀電池（圖2f），并系統(tǒng)驗證了其在點燃、彎曲、切割等系列實際應(yīng)用場景下的安全性（圖2g），展示出多場景應(yīng)用潛力。團(tuán)隊也將鈉硫電池拓展至高電壓、無負(fù)極鋰硫電池體系（圖2h），初步驗證了高價態(tài)硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)路徑的普適性。

該工作實現(xiàn)了鈉硫電池反應(yīng)從“低價態(tài)還原”到“高價態(tài)氧化”的路線創(chuàng)新，推動了電池結(jié)構(gòu)從“過量鈉金屬”向“無負(fù)極結(jié)構(gòu)”的重要跨越。不僅突破了長期制約堿金屬-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)模儲能、低空經(jīng)濟(jì)、人工智能、國防軍事等重大需求領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，為實現(xiàn)國家能源轉(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。本工作得到了國家自然科學(xué)基金項目（22575145、22209108、T2321003和22335003）、科技部國家重點研發(fā)計劃項目（2022YFA1203001 和 2022YFA1203002）、教育部中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金（24X010301678）以及化學(xué)生物協(xié)同物質(zhì)創(chuàng)制全國重點實驗室（sklscbs202557）的資助。同時感謝化學(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)隊合影

作者感言

“這項基于化學(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，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程中的無私支持，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。能夠身處這樣一個團(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，幫助我們在交叉合作中實現(xiàn)源頭創(chuàng)新。”

—— 孫浩

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

電池，是當(dāng)代生活最離不開的設(shè)備之一，那你是否聽說過“熱池”？熱和電都是重要的能量形式，都能被存儲和釋放。古人用冰窖存冰夏季取用、電熱水器的儲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)換時吸收或釋放的“相變潛熱”來存儲熱量。但儲存能量多和充放熱速度快這一對矛盾始終阻礙著“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“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。

儲熱材料“自滑動、快傳熱”

“石蠟、水合鹽、糖醇在相變時儲熱密度很高，很小一塊就能‘裝’下很多熱量，但這類儲熱天賦高的材料導(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，但擠占了存儲空間，導(dǎo)致儲熱能量密度下降；要么靠壓力、磁力等外力幫忙，既費電又復(fù)雜，系統(tǒng)難以循環(huán)運(yùn)行導(dǎo)致無法大規(guī)模應(yīng)用。

團(tuán)隊另辟蹊徑，瞄準(zhǔn)了“接觸式傳熱”這個關(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，只通過優(yōu)化相變熱池內(nèi)壁環(huán)境實現(xiàn)高效傳熱。

基于邊界滑移強(qiáng)化的快充相變熱池設(shè)計

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”；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“滑移長度”，大幅減少滑動時的摩擦阻力。

液體相變材料在類液表面與原始表面上的滑動性能對比

“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，還能自己滑動著快速熔化?！狈独浣榻B，除此以外相變材料會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，是實現(xiàn)了“快充”與“高儲”的雙贏。

在測試“快充”效果時，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，沒有因追求速度而犧牲儲熱量。

這項成果從能源（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。寧波大學(xué)葉羽敏團(tuán)隊的超滑涂層技術(shù)、普林斯頓大學(xué)胡楠所在團(tuán)隊的微流體建模技術(shù)帶來關(guān)鍵支撐，形成了強(qiáng)大的科研合力。

范利武團(tuán)隊

“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)隊的一項研究成果，我們在一次數(shù)小時的長談中促成了這個創(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，推動合作研究落地見效。

在工業(yè)應(yīng)用層面，該項技術(shù)有著巨大潛力。“它可以基于現(xiàn)有儲熱裝備直接改造，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)能減碳的同時降低能耗成本，催生綠色生產(chǎn)力。

長期主義培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

日常的教學(xué)科研中，范利武總是鼓勵學(xué)生們刨根問底，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，他便鼓勵團(tuán)隊建立了考慮側(cè)壁拖曳力的理論模型，通過固液拖曳力測試、滑動性能測試等多種實驗反復(fù)驗證后，他們驚喜地發(fā)現(xiàn)當(dāng)滑移長度與側(cè)壁微液膜厚度處于同一量級時，就可以在熔化過程中顯著減小對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)過大量的實驗與推導(dǎo)，團(tuán)隊最終“閉環(huán)”了研究，在較大規(guī)模的密封式相變熱池測試裝置中展現(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。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。“這幾年的攻堅中，我們都不確定最后能產(chǎn)生怎么樣的成果，但是團(tuán)隊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。

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

未來，團(tuán)隊還計劃進(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)鍵工程問題。相關(guān)延伸研究已實現(xiàn)有機(jī)相變材料上萬小時穩(wěn)定運(yùn)行，具備了規(guī)?；I(yè)應(yīng)用的潛力。“我們樂見該項技術(shù)為全球能源可持續(xù)發(fā)展注入新動能，向世界展示中國在熱儲能領(lǐng)域的科研實力，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)大多依賴體外測量或成像系統(tǒng)，無法充分捕獲深層組織的動態(tài)變化。植入式器件提供了一種解決方案，但傳統(tǒng)設(shè)計通常需要電池或磁體，具有潛在風(fēng)險；而基于無源電感–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、信號魯棒性差等問題。

近日，力學(xué)所蘇業(yè)旺研究員團(tuán)隊與清華大學(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、可降解的無線傳感平臺，該平臺可在遠(yuǎn)距離（例如16 cm）下監(jiān)測多種生理信號，并在大范圍的測量距離和角度下均能保持信號準(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. 柔性可降解無線傳感平臺及其信號示意。（a）柔性可降解無線傳感平臺的工作場景；（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)的信號對比

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、代謝活動及間接計算的數(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)測壓力、溫度、pH值等成為現(xiàn)實。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，帶來了二次手術(shù)傷害的風(fēng)險。近年來報道的可生物降解植入物顯示出解決這一問題的潛力，它們利用無源電感-電容（LC）諧振電路來簡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，可通過非諧振電感耦合讀取器（即標(biāo)準(zhǔn)讀取系統(tǒng)）進(jìn)行測量，然而需要很近的讀取距離（通常小于3厘米）。宇稱-時間（PT）對稱和高階PT對稱的讀取系統(tǒng)可通過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)境中更難實現(xiàn)。

圖2. 無線傳感平臺的讀取系統(tǒng)設(shè)計。（a）用耦合模理論描述的系統(tǒng)；（b-g）不同系統(tǒng)的零點-極點圖和讀取信號對比

本工作的核心創(chuàng)新在于設(shè)計了“極點移動掃描”的讀取系統(tǒng)（圖2），其動力學(xué)特性與上述在頻率掃描過程中極點保持固定的傳統(tǒng)系統(tǒng)本質(zhì)不同，所需耦合率可低至10的-5次方量級（較標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)降低1-2個量級），突破了當(dāng)前無源無線傳感技術(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)計解決了在保持柔性與可降解性的同時實現(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)實驗可靠地捕獲了深層組織的壓力和溫度變化，而無需嚴(yán)格位置控制，展現(xiàn)了該平臺在難以精確定位深部組織傳感器的實際臨床環(huán)境中的顯著優(yōu)勢。該平臺有望作為現(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、腦疾病重癥監(jiān)護(hù)等多種醫(yī)療場景。

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

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。中國科學(xué)院動物所顧奇研究員和博士生郭海濤、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)李靖教授和朱怡平副教授等、中國科學(xué)院理化所吳雨辰研究員和李輝博士、中國科學(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。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院從0到1原始創(chuàng)新計劃和中國科學(xué)院交叉學(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊等項目的支持。

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

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