A one-step, mild procedure based on coaxial electrospinning was developed for incorporation and controlled release of two model proteins, BSA and lysozyme, from biodegradable core-shell nanofibers with PCL as shell and protein-containing PEG as core. The thickness of the core and shell could be adjusted by the feed rate of the inner dope, which in turn affected the release profiles of the incorporated proteins. It was revealed that the released lysozyme maintained its structure and bioactivity. The current method may find wide applications for controlled release of proteins and tissue engineering.

Ramie fiber reinforced poly(lactic acid) (PLA) composites were prepared by a two-roll mill. Ramie was treated by alkali and silane (3-aminopropyltriethoxy silane and γ-glycidoxypropyltrimethoxy silane). Effect of surface treatment on the properties of the composites was studied. The tensile, flexural and impact strength of the composites have a significant improvement. Dynamic mechanical analysis (DMA) results show that the storage moduli of the composites with treated ramie increase with respect to the plain PLA and the composites with untreated fiber whereas tangent delta decreases. The Vicat softening temperature of the composites with treated fiber is greatly higher than that of the composites with untreated fiber. The results of thermogravimetric analysis (TGA) show that fiber treatment can improve the degradation temperature of the composites. Moreover, the morphology of fracture surface evaluated by scanning electron microscopy (SEM) indicates that surface treatment can get better adhesion between the fiber and the matrix.

Abaca fibers demonstrate enormous potential as reinforcing agents in composite materials. In this study, abaca fibers were immersed in 5, 10 or 15 wt.% NaOH solutions for 2 h, and the effects of the alkali treatments on the mechanical characteristics and interfacial adhesion of the fibers in a model abaca fiber/epoxy composite system systematically evaluated. After 5 wt.% NaOH treatment, abaca fibers showed increased crystallinity, tensile strength and Young’s modulus compared to untreated fibers, and also improved interfacial shear strength with an epoxy. Stronger alkali treatments negatively impacted fiber stiffness and suitability for composite applications. Results suggest that mild alkali treatments (e.g. 5 wt.% NaOH for 2 h) are highly beneficial for the manufacture of abaca fiber-reinforced polymer composites.

This paper studied the mechanical behaviors of unidirectional flax and glass fiber reinforced hybrid composites with the aim of investigation on the hybrid effects of the composites made by natural and synthetic fibers. The tensile properties of the hybrid composites were improved with the increasing of glass fiber content. A modified model for calculating the tensile strength was given based on the hybrid effect of tensile failure strain. The stacking sequence was shown to obviously influence the tensile strength and tensile failure strain, but not the tensile modulus. The fracture toughness and interlaminar shear strength of the hybrid composites were even higher than those of glass fiber reinforced composites due to the excellent hybrid performance of the hybrid interface. These macro-scale results have been correlated with the twist flax yarn structure, rough surface of flax fiber and fiber bridging between flax fiber layers and glass fiber layers.

Worldwide SARS-CoV-2 sequencing efforts track emerging mutations in its spike protein, as well as characteristic mutations in other viral proteins. Besides their epidemiological importance, the observed SARS-CoV-2 sequences present an ensemble of viable protein variants, and thereby a source of information on viral protein structure and function. Charting the mutational landscape of the nucleocapsid (N) protein that facilitates viral assembly, we observe variability exceeding that of the spike protein, with more than 86% of residues that can be substituted, on average by 3-4 different amino acids. However, mutations exhibit an uneven distribution that tracks known structural features but also reveals highly protected stretches of unknown function. One of these conserved regions is in the central disordered linker proximal to the N-G215C mutation that has become dominant in the Delta variant, outcompeting G215 variants without further spike or N-protein substitutions. Structural models suggest that the G215C mutation stabilizes conserved transient helices in the disordered linker serving as protein-protein interaction interfaces. Comparing Delta variant N-protein to its ancestral version in biophysical experiments, we find a significantly more compact and less disordered structure. N-G215C exhibits substantially stronger self-association, shifting the unliganded protein from a dimeric to a tetrameric oligomeric state, which leads to enhanced co-assembly with nucleic acids. This suggests that the sequence variability of N-protein is mirrored by high plasticity of N-protein biophysical properties, which we hypothesize can be exploited by SARS-CoV-2 to achieve greater efficiency of viral assembly, and thereby enhanced infectivity.

Recycled bead wires were prestressed for reinforced concrete slabs using an innovative anchor that our research group created. In this work, four concrete slab groups were designed: three reinforced groups and one control group. In this work, four concrete slab groups: three reinforced groups, and one control group were designed. The reinforced slabs were subjected to controlled stretching stress of 720 MPa, 900 MPa, and 1080 MPa. Four-point bending static load experiments were performed to verify the recommended reinforcement method and assess the effect of different controlled stretching stress on slab bending performance. This paper presents an analysis of the bearing capacity, crack behaviour, stiffness, and ductility of the specimens. The superior tensile and flexural capabilities of recycled bead wires were used as external prestressing reinforcement materials, as evidenced by the results. The reinforced slab exhibited a maximum increase in ultimate bearing capacity of 142 %, resulting in a significant enhancement of its flexural bearing capacity. The overall stiffness of the slab was successfully increased using recycled bead wires, and the fractures of the reinforced slab exhibited characteristics of fine and dense material. The 'inverted arch' effect of prestressed steel wires efficiently controlled the breadth of the fracture, postponed the onset of cracks, and decreased the degree of specimen damage. The application of more controlled stretching stress was associated with higher carrying capacity, and this also better restricted the development and expansion of cracks. A numerical simulation of four sets of concrete slabs was conducted using ABAQUS, with a subsequent comparative analysis of the results obtained with those of the experimental tests. Furthermore, the feasibility of this type of reinforcement was also confirmed by theoretical analyses of ultimate load-carrying capacity and cracking deflection. Their low-carbon qualities can address issues with waste resources and create new concepts for recycled waste tires.

This study aims to investigate the damping behaviors of unidirectional and laminated flax fiber reinforced composites (FFRCs) under various frequencies and moisture absorption conditions. The damping performances of unidirectional (0°, 45°, 90°), orthotropic and symmetric angle-ply composites were evaluated by the cantilever percussion free-decay method to establish the relationship between frequency, hygroscopicity and damping ratio. To elucidate the frequency- and moisture-dependent damping mechanisms, the glass-transition temperature and modal analysis were examined using dynamic mechanical analysis and a 3D scanning laser Doppler vibrometer respectively. To predict the frequency- and moisture-dependent damping behaviors for hierarchical FFRC laminates, a finite element model subject to the damping test was developed by integrating laminate theory and the complex eigenvalue method in a user-defined material subroutine. The findings indicate that moisture absorption leads to an increase in the damping ratio and changes the frequency-dependent trend. The distinct hierarchical structures of flax yarns result in strong frequency- and moisture-dependent damping performances in FFRC laminates. A significant agreement between the experimental modal frequency, damping ratio, mode of vibration of all composites and those values derived from the established modelling was achieved. It offers a foundational parameter for precisely predicting the damping properties of FFRC laminates with complex stacking sequences and designing safe and reliable FFRC structures integrating load-bearing and damping functionalities.

Metamaterials with a zero Poisson's ratio offer significant advantages in robotic actuation and space exploration due to their precise control of deformation. However, existing machine learning techniques cannot be directly used to accelerate the design of such materials due to the scarcity of this property. We propose a few-shot learning-based framework to generate non-periodic metamaterials with zero Poisson's ratio. Our framework incorporates an out-of-distribution (OOD) target-oriented sampler into a conditional variational autoencoder (cVAE). Unlike other metamaterial generative models that only deal with continuous pixel data, our approach can handle discrete unit cell patterns by computing their probability distributions. We found that controlling the learning focus during the training process can effectively mitigate the scarcity of acceptable data within the training set. This mitigation is achieved by repeatedly selecting target samples through the OOD target-oriented sampler. Incorporating active learning into the training process can further enhance model efficiency by adaptively adjusting the ratio between acceptable and unacceptable samples. The impacts of training data size, effective data composition, and the number of iterations in active learning on design efficiency are discussed in detail. Compared to random trial-and-error generation, our model demonstrates a substantial increase in the acceptable rate, from 0.3 % to 39 %.