Abstract Development of single near‐infrared (NIR) laser triggered phototheranostics for multimodal imaging guided combination therapy is highly desirable but is still a big challenge. Herein, a novel small‐molecule dye DPP‐BT is designed and synthesized, which shows strong absorption in the first NIR window (NIR‐I) and fluorescence emission in the second NIR region (NIR‐II). Such a dye not only acts as a dual‐modal contrast agent for NIR‐II fluorescence and photoacoustic (PA) imaging, but also serves as a combined therapeutic agent for photothermal therapy (PTT) and photodynamic therapy (PDT). The single NIR laser triggered all‐in‐one phototheranostic nanoparticles are constructed by encapsulating the dye DPP‐BT, chemotherapy drug DOX, and natural phase‐change materials with a folic acid functionalized amphiphile. Notably, under NIR laser irradiation, DOX can effectively release from such nanoparticles via NIR‐induced hyperthermia of DPP‐BT. By intravenous injection of such nanoparticles into Hela tumor‐bearing mice, the tumor size and location can be accurately observed via NIR‐II fluorescence/PA dual‐modal imaging. From in vitro and in vivo therapy results, such nanoparticles simultaneously present remarkable antitumor efficacy by PTT/PDT/chemo combination therapy, which is triggered by a single NIR laser. Overall, this work provides an innovative strategy to design and construct all‐in‐one nanoplatforms for clinical phototheranostics.

Abstract Materials and structures with tunable mechanical properties are essential for numerous applications. However, constructing such structures poses a great challenge since it is normally very complicated to change the properties of a material after its fabrication, particularly in pure force fields. Herein, we propose a multi-step and elastically stable 3D mechanical metamaterial having simultaneously tunable effective Young's modulus and auxeticity controlled by the applied compressive strain. Metamaterial samples are fabricated by 3D printing at the centimetric scale, with selective laser sintering, and at the micrometric scale, with two-photon lithography. Experimental results indicate an elementary auxeticity for small compressive strains but superior auxeticity for large strains. Significantly, the effective Young's modulus follows a parallel trend, becoming larger with increasing compressive strain. A theoretical model explains the variations of the elastic constants of the proposed metamaterials as a function of geometry parameters and provides a basic explanation for the appearance of the multi-step behavior. Furthermore, simulation results demonstrate that the proposed metamaterial has the potential for designing metamaterials exhibiting tunable phononic band gaps. The design of re-usable elastically-stable multi-step metamaterials, with tunable mechanical performances supporting large compression, is made possible thanks to their delocalized deformation mode.

Constructing heterojunction composites is an effective method to enhance the gas-sensing performance of metal oxide semiconductors. In this paper, In2O3 hierarchical microspheres were hydrothermally fabricated, and they were coated with SnO2 nanoparticles by a liquid phase deposition method to improve the sensor response to n-butanol. The impact of deposition time on the morphology, structure and gas sensing performance were investigated. The results indicated that the In2O3/SnO2 composite hierarchical microspheres with a deposition time of 60 min possessed the largest specific surface area of 137.6 m2/g and the best gas sensing properties. Its response toward 20 ppm n-butanol gas at 140 °C was 359, which was much higher than that of pure In2O3 hierarchical microspheres (the response was 51–100 ppm n-butanol gas at 140 °C). In addition to enhanced sensitivity, this sensor showed quick recovery time, excellent selectivity, repeatability, and long-term stability for n-butanol, indicating its potential for practical applications.

It is now commonly accepted that real contact area rises linearly with increasing normal load for the contact of rough solids. However, the coefficient of proportionality is distinct in various models and simulations. This study advances a general method to determine the area-load proportionality based on the incremental contact concept. A pair of loose bounds on the coefficient of proportionality for general Gaussian random rough surfaces and a tight one working in the thermodynamic limit are derived. The resultant predictions are in accord with numerical results presented in literature. The current study might offer some deep insight into the role of surface morphologies in contact of rough elastic solids.

To investigate the impact of stirrup pitting corrosion on the stress-strain model of core concrete under compression, this study, based on existing corroded steel specimens, establishes a probabilistic model of the residual cross-sectional area distribution of steel bars to reasonably evaluate the effect of pitting on the mechanical performance of stirrups. Considering the tension stiffening effect in reinforced concrete, a time-dependent damage model of corroded steel bars in concrete was determined, and the existing stress-strain model of concrete confined by stirrups was ultimately modified, establishing a time-dependent constitutive model that incorporates the effects of stirrup pitting corrosion. A comparison with previous experimental results indicates that the revised model presented in this paper can appropriately reflect the changes in the mechanical performance of concrete confined by corroded stirrups. The results of this study can provide theoretical support for the refined numerical analysis of reinforced concrete structures under the erosion of chloride ions.

Abstract The oscillatory indentation has become an attractive approach to characterizing the viscoelastic properties of soft biological solids. However, the influences of surface tension on oscillatory responses are ignored, which might lead to an inaccurate measurement of mechanical properties. In this work, the influences of surface tension on spherical oscillatory indentation for viscoelastic materials are investigated through the finite element method. The viscoelasticity of solids is characterized by the standard linear solid model and a sinusoidal displacement is applied as the excitation signal. During an entire cycle at the steady state of oscillation, both the average value of contact radius and the dissipated energy decrease due to the presence of surface tension. For the oscillatory responses at various frequencies, the existence of surface tension results in an increase of average force but a decrease of phase angle. The force amplitude at low frequencies becomes higher when surface tension is considered. For the evaluation of the complex modulus, neglecting the surface tension would lead to a significant overestimation of storage modulus at low frequencies and an obvious underestimation of loss modulus when the normalized frequency approaches 1. Our results provide a comprehensive understanding of the effects of surface tension on the mechanical responses of oscillation and the determination of viscoelastic properties through oscillatory indentation.