【新 材 料】日本京都大学学者发现新型钠硫电池,适用于150°C中温操作(2021-10-09)
【摘要】 10月9日,新材料在线网讯,尽管钠硫(Na-S)电池表现出高能量密度、长循环和可持续发展的巨大前景,但由于其工作温度高于300℃而带来的安全性、实用性和通用性问题严重阻碍了钠硫电池的应用。降低工作温度会由于形成绝缘的S/聚硫化物、降低钠离子在β“-氧化铝固体电解质(碱)中的导电性、在低于熔点的温度下金属钠金属枝晶生长以及发生穿梭效应等而阻碍钠硫电池的性能。来自京都大学的学者提出了一种新型的钠硫电池,它集成了由基体和一种新型无机离子液体组成的双电解质,可用于150°C的中温操作。研究表明,这种离子液体具有高的离子导电性、宽的电化学窗口,以及良好的热稳定性和化学稳定性,这些都有利于中温操作。
【关键词】日本,新型钠硫电池,中温操作
【新 材 料】山西省科研团队在磁电功能材料领域取得重大进展(2021-10-09)
【摘要】 10月9日,山西日报讯,山西师范大学先进磁功能材料山西省科技创新重点团队日前在磁电功能材料领域连续发现层依赖铁电极化和近邻层结构相变诱导的非线性磁耦合等现象。这些发现丰富了二维材料家族的层依赖物理特性,为有效构建极化关联的低能耗存算一体纳米器件提供了有意义的指导。研究团队制备出超大尺寸、原子级超薄、结晶质量高的硒化铟单晶纳米片,发现具有由相邻层间原子反平行堆垛带来的层依赖铁电极化现象,并且发现硒化铟基场效应晶体管器件中极化反转所需电场比传统铁电材料小1~2个数量级。另外,研究团队选取具有明显结构相变的无限层铜氧化物薄膜,与钙钛矿锰氧化物构建成高质量的人工异质结体系,发现在高质量的铜/锰氧化物异质结中存在近邻层结构相变诱导的非线性磁耦合现象。该研究在锰氧化物异质结体系中进行了精确的人工设计,实现了乐高式原子层可控排列,利用近邻层结构相变显著调控锰氧化物异质结的物性变化,为相关材料研究和强关联电子体系物理机理探索提供了有益参考。这两项成果发表在材料领域顶级学术期刊《Materials Horizons》上。
【关键词】山西,磁电功能材料,进展
【新 材 料】我国科研团队研发纳米器件用于胰腺肿瘤诊疗(2021-09-16)
【摘要】 9月16日,中国科学报讯,近日,华中农业大学理学院教授陈浩、汪圣尧团队与国家纳米科学中心教授王浩团队合作,针对“癌症之王”胰腺癌设计了一种多肽—半导体杂化生物信号处理器(BSP),用于胰腺肿瘤光声成像和线粒体靶向声动力治疗。相关研究成果在线发表于Nano Today。通过半导体纳米材料,将辐射或非辐射波的能量转化为活性氧物种(ROS),可诱导肿瘤细胞凋亡。胰腺癌细胞的氧化还原状态及其对ROS的敏感度通常与正常细胞不同。线粒体作为肿瘤细胞ROS氧化应激并维持氧化还原平衡的关键,被认为是胰腺癌细胞的致命弱点。因此,有针对性地破坏肿瘤线粒体,打破癌细胞氧化还原平衡,已被证明是癌症治疗的有效策略。在该研究中,BSP由富含氧空位的氯氧铋半导体纳米片(OV-Bi NSs)和两种靶向肽(PTP和CRK)杂化而成,其中PTP多肽能特异性识别胰腺癌细胞(panc-1)表面的凝集素—1;而CRK肽是线粒体蛋白p32的靶向肽,促进BSP与线粒体紧密结合。由于富含氧空位,BSP具有良好的近红外吸收及光声成像能力,而BSP表面靶向多肽赋予了BSP识别病理环境特殊蛋白信号的能力。因此,BSP同时具备了蛋白信号识别、光声信号反馈及活性氧信号输出能力,是一种能完成生物信号识别和物理信号转换的信号处理器。通过进一步的体外和体内实验研究表明,BSP纳米信号处理器能够准确识别胰腺癌蛋白信号,靶向胰腺癌细胞线粒体,从而有效实现对胰腺癌的光声成像和声动力治疗,为胰腺癌诊疗智能器件的开发提供了新思路。
【关键词】纳米器件,胰腺肿瘤,诊疗
【新 材 料】中国科学院提出新型异质结构纳米片,用于提高锂硫电池能量密度和...(2021-09-13)
【摘要】 9月13日,新材料在线网讯,先进储能系统的需求不断增长推动了锂硫(Li-S)电池的快速发展,锂硫电池具有高理论容量、高能量密度、高天然丰度和硫元素的环境友好性等诸多优点。然而,锂硫电池的实际应用仍然受到一些固有问题的阻碍,例如硫/硫化锂 (Li2S) 的绝缘性、可溶性多硫化物不可避免的穿梭效应以及循环时的体积变化。开发同时实现高的重量、面积和体积容量以及高倍率和循环稳定性性能的新型电极材料仍然是一项艰巨的挑战。基于此,来自中国科学院的王瑞虎教授在国际权威期刊Advanced materials 上发表题为“The Interfacial Electronic Engineering in Binary Sul?philic Cobalt Boride Heterostructure Nanosheets for Upgrading Energy Density and Longevity of Lithium-Sulfur Batteries”的研究文章。该文报道了一种由硼化钴(CoB)负载在氮、硼共掺杂的多孔碳(NBC)上组成的新型异质结构纳米片,得益于二元亲硫性CoB和多孔NBC之间强大的界面电子相互作用,CoB/NBC-S电极表现出优异的循环稳定性。该研究为设计金属硼化物异质结构纳米片以实现锂硫电池的能量密度和寿命提供了新方法。
【关键词】中国科学院,新型异质结构纳米片,锂硫电池
【新 材 料】南京航空航天大学新研究有助于SrTiO3光催化剂设计(2021-09-13)
【摘要】 9月13日,新材料在线网讯,近年来,利用太阳光能进行光催化反应分解水产生氢气,已成为发展永续氢能源的重要课题。其中,光催化将纯水分解为计量比的氢和氧是本领域一直以来追求的目标,即全分解水。而钙钛矿型金属氧化物SrTiO3半导体材料由于其较宽的禁带宽度(3.2 eV),可在紫外线(UV)光照射下并且在未施加任何电位的情况下进行全水分解,是理想的单光子系统全水分解光催化剂。由于半导体催化剂光生载流子迁移率低、易复合、以及反应过程中存在的逆反应等缺点,极大限制了该体系光催化水分解效率的提升。因此,控制电子-空穴的传输速率和定向迁移以及提升界面所发生氧化还原反应的动力学速率是当下需要克服的关键问题。基于上述问题,南京航空航天大学的常焜教授团队在国际知名期刊ACS Catalysis上发表题为“La, Al-Codoped SrTiO3 as a Photocatalyst in Overall Water Splitting: Significant Surface Engineering Effects on Defect Engineering”的研究文章。该研究文章首先利用缺陷工程引入低价Al3+,减少SrTiO3晶体中的Ti3+缺陷,可实现电子-空穴传输速率的有效提升,并且实现了{100}和{110}晶面的暴露分离,可实现电子-空穴的定向迁移,光催化水分解性能显著提升。
【关键词】南京航空航天大学,研究,SrTiO3光催化剂设计
【新 材 料】我国实现选择性分离膜的精密构筑(2021-09-13)
【摘要】 9月13日,科技日报讯,据中国科学技术大学消息,该校徐铜文教授团队构筑了一种亚2纳米共价有机框架(COFs)膜,并表现出较高的一价阳离子渗透速率和极低的二价阳离子透过率,实现了高效的离子传输与分离。研究成果日前发表在国际著名期刊《先进材料》上。该研究成果表明,构建具有丰富氢键位点的COFs多孔膜,在保持离子渗透速率的同时,能显著提高离子选择性,不但为离子在亚2纳米受限空间中的传输机制提供了理论基础,同时也为聚合物基离子选择性分离膜的结构设计与调控提供了理论指导。据悉,在系列研究成果的基础上,研究团队开发出具有自主知识产权的高性能离子选择性分离膜一次性成型制备工艺,已实现一/二离子选择性分离膜中试膜产品制备,在系列典型混合离子体系均展现优异的分离效果。针对节能减排和传统产业转型升级等国家重大需求,离子分离技术的进步对于化学工业生产的可持续发展具有重要意义。目前,国内一/二离子选择性分离膜仍处于实验试制阶段,还没有真正实现规模化批量制备,而日本等发达国家一直对中国进行技术封锁和价格垄断。
【关键词】选择性分离膜,精密构筑,中国科学技术大学
【新 材 料】SLAC发现:电池材料在极冷环境中出现裂纹(2021-08-31)
【摘要】 8月30日,新材料在线讯,美国能源部SLAC国家加速器实验室(Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory)发现这一问题中存在被忽视的方面:在零摄氏度以下的环境中储存锂离子电池,电池中的某些部分会出现裂纹,并与周围材料分离,从而降低电存储容量。SLAC研究人员Yijin Liu和Jizhou Li观察正极在寒冷天气下的性能,并发现了这一点。当电池运行时,电子会流入正极部分。初始研究发现,比起在较暖环境中储存的电池,在零摄氏度以下储存正极,会导致电池在充电100次后失去5%以上的容量。为了解其中原因,研究人员将斯坦福同步加速器辐射光源的X射线分析方法和Li过去几年一直在研究的机器学习技术结合起来。通过这种组合,可以识别单个正极粒子。这意味着该团队可以同时研究数千个粒子,而用眼睛仅仅能识别少数粒子。总体而言,通过这些方法,可以看到低温正在使正极内的肉丸状颗粒收缩,并在这一过程中使其破裂,或者加重现有裂纹。而且,由于材料在应对温度变化时的膨胀和收缩方式也不同,极端的寒冷也会使正极与周围的材料分离。研究结果指出了一些可能的解决办法。通过寻找能够更好地适应温度的材料,科学家们可以解决材料分离问题。由于所有的电池都会热胀冷缩,这对其他电池也将有所帮助。通过在电池内设计不同的颗粒结构,尤其是用更光滑、更不像肉丸的粒子进行构建,将有助于防止材料破裂,并提升锂离子电池的长期容量。
【关键词】美国能源部SLAC,电池材料,极冷环境
【新 材 料】石河子大学:超细MFe2O4 (M: Co, Ni, and Zn)的合成及电催化机理(2021-08-31)
【摘要】 8月30日,新材料在线讯,工业化进程的加快促进了经济的高速增长,与此同时也带来了一系列的环境污染问题。其中,作为主要污染物之一的重金属,由于很难在自然条件下被降解,且可以通过食物链发生富集,最终给人类带来极大的健康隐患。因此,如何实现对环境中的重金属离子快速定性定量分析是急需解决的问题。现阶段,重金属离子检测的手段也在不断更新,虽然传统方法已经达到了很高的检测性能,但由于仪器价格高昂,需要专人操作等等,限制了大范围的应用。相比于传统分析方法,电化学检测方法因其实时、准确、快速、微型化和集成化等优点,受到众多科研工作者的信赖,因此被广泛应用于水源、食品中重金属离子的测定。基于此,石河子大学陈龙课题组在国际知名期刊《Journal of Materials Chemistry A》发表题为“Synthesis and electrocatalytic mechanism of ultrafine MFe2O4 (M: Co, Ni, and Zn) nanocrystallites: M/Fe synergetic effects on electrochemical detection for Cu(II) and hydrogen evolution reaction performances”研究工作。该工作介绍了尖晶石型MFe2O4 (M: Co, Ni, and Zn)在Cu(II)电化学检测和电催化析氢方面的应用。结合实验和DFT计算,发现铁基尖晶石中Fe2+/Fe3+活性物种是影响电化学性能的关键因素。该成果为研究MFe2O4的电子微结构调整提供了一种简便的策略,而且也为Cu(II)的检测机制和HER性能提供了深入的见解。
【关键词】石河子大学,超细MFe2O4,重金属
【新 材 料】Nat. Commun.:扭转双层石墨烯界面的弹性毛细管清洁(2021-08-31)
【摘要】 8月30日,新材料在线讯,尽管层状范德华(vdW)材料涉及大量界面区域,并且这些界面经常受到污染,但是层间的vdW相互作用可能会将界面污染物挤压到纳米鼓泡中。更有趣的是,这些纳米鼓泡可以自发地融合成更大的纳米鼓泡,更容易被挤出原子沟道。这种不寻常的现象被认为是由封闭液体毛细作用驱动的奥斯特瓦尔德熟化过程。然而,其潜在的机制尚不清楚,因为之前没有意识到片材弹性所起的关键作用。有鉴于此,近日,中科院国家纳米科学中心张忠研究员,刘璐琪研究员以及清华大学徐志平教授,李群仰教授(共同通讯作者)等合作展示了分离的纳米鼓泡的融合,并提出了一种弹性和毛细管力都在起作用的清洁机制。在纳米鼓泡形态的控制以及通过机械拉伸使纳米鼓泡融合方面阐明了这种机制。此外,本文证明了双层石墨烯界面在自更新现象中具有出色表现。
【关键词】Nat.,Commun,石墨烯,毛细管
【新 材 料】浙江大学杜淼/宋义虎/吴子良/郑强:具有边界超润滑的仿生、可回...(2021-08-31)
【摘要】 8月30日,36氪讯,虽然水凝胶表现出优异的低摩擦性能,但它们的摩擦系数不能满足生物学的要求,特别是在低滑动速度下。受动物、植物甚至微生物的自然润滑机制的启发,将非离子表面活性剂吐温 80 引入生物友好的聚乙烯醇 (PVA) 水凝胶中,构建具有超润滑的复合水凝胶。这种组合使 PVA 水凝胶在极低的滑动速度 (0.01 mm/s) 下具有超低摩擦系数 (10-3 至 10-4)。吐温 80 胶束和聚集体与疏水模具一起,在水凝胶表面产生粗糙表面和高碳含量,促进复合水凝胶的优异润滑性能。除了理想的润滑作用外,这种环保的复合水凝胶在零下温度下还表现出优异的柔韧性、拉伸性能和良好的可回收性。此外,将吐温 80 引入水凝胶以减少摩擦的方法在化学交联的双网络水凝胶中也很有效。
【关键词】浙江大学,水凝胶,仿生
【新 材 料】《Chem》用于释放阳离子货物的层状超分子水凝胶材料(2021-07-30)
【摘要】 7月30日,新材料在线网讯,由于水中阴离子识别和从头凝胶剂设计具有挑战性,因此由主客体阴离子识别触发的水凝胶很难实现。最近,马萨里克大学ZoranKokan博士/Vladimír?indelá?教授团队报告了这样一种基于 bambus[6]uril 阴离子受体 BU 的水凝胶系统。尽管 BU 本身不是凝胶剂,但在碘化物或高氯酸盐的存在下选择性地形成水凝胶。由 NMR、ATR-IR 和单晶 X 射线表明,BU 的阴离子识别控制着水凝胶化。通过 SAXS、cryoSEM 和全息成像方法阐明了网络结构的凝胶机制和层状性质。流变学表征显示水凝胶稳定且相对坚固。在生理盐水溶液中,水凝胶通过阳离子复分解作用释放阳离子货物,导致凝胶到凝胶的转化。胆碱衍生物作为模型药物,从水凝胶中缓慢释放。该简单的水凝胶系统可能会启发基于主客体阴离子识别的智能材料的设计,其中特定带电物质的释放或隔离是可取的。相关论文以题为Supramolecular hydrogelation via host-guest anion recognition: Lamellar hydrogel materials for the release of cationic cargo发表在《Chem》上。
【关键词】阳离子货物,层状超分子,水凝胶
【新 材 料】化学所侯剑辉/山大郝晓涛《Joule》:创纪录!有机光伏转化效率达...(2021-07-30)
【摘要】 7月30日,新材料在线网讯,有机光伏电池凭借其质量轻,吸收光谱和机械性可调等优良特性,成为能源界的潜力宠儿。随着科研人员的不懈努力,有机光伏电池经历了不断的更新换代,其能源转换效率已经达到了18%。然而,相比于它的无机“同行”(硅基、钙钛矿和砷化镓)们,巨大的能量损耗是有机光伏电池研究亟待解决的问题,如果在这个方面有所突破,其转换效率必将打破瓶颈,再创新高。有机光伏电池中的能量损耗主要来自于辐射性和非辐射性的电荷复合过程,其中抑制非辐射性电荷复合过程方面仍然有可以提升的空间。现在主流的策略有两种:合成新型材料或者优化活性表面。中科院化学所的侯剑辉教授团队联合山东大学郝晓涛教授团队通过在两层光敏层中间引入第三层的全新策略,有效的减少了非辐射性电荷复合带来的能量损耗,从而提高了有机光伏电池的性能。研究表明,加入的HDO-4Cl成分,会与受体层eC9形成类合金受体相,通过超快光谱以及光电测试等表征手段,发现HDO-4Cl显著地增加了激子的扩散长度,从而抑制了非辐射性复合。其18.86%的转换效率,不仅比双层有机光伏电池的高,还是现有已被报道的有机光伏电池中的最高值。该研究以题为“Reduced non-radiative charge recombination enables organic photovoltaic cell approaching 19% efficiency”的论文发表在最新一期《焦耳》上。
【关键词】中科院化学所,山大,有机光伏
【新 材 料】日本UNIST寻找锂离子电池中的阳离子替代物(2021-07-30)
【摘要】 7月30日,新材料在线网讯,锂离子电池可为智能手机、电动汽车等提供动力。随着科技的进步,这种电池发生了显著的变化,并彻底改变了我们的世界。下一步需要开发更好的电池,为电子设备提供更持久的动力。提高电池性能的一种有前景技术,是在正极材料中对阳离子进行原子取代。然而,要系统地进行实验,并确定理想的不同替代基阳离子,过程复杂且成本高,只能通过模拟来缩小选择范围。以往研究报告过,使用基于模拟的方法,可以改善电池寿命和热稳定性。然而,这反过来会降低电池的放电容量,即电池在一次放电中所能提供的能量。因此,必须进行大量研究,以提高阳离子替代物的放电容量。日本高级科学技术研究院(JAIST)的Ryo Maezono教授领导的研究团队,对不同的阳离子进行广泛筛选,以部分替代镍基锂离子电池中的镍,提升电池放电容量。Maezono教授表示:“通过放电曲线,可以确定放电容量。放电曲线是充放电过程中的电压变化。我们使用第一原理计算来评估材料的放电曲线,然而,这些计算方式成本很高,所以我们整合其它方式,来缩减阳离子替代物选项。据我们所知,这一研究首次成功预测阳离子替代物,从而提升电池容量。”
【关键词】日本UNIST,锂离子电池,阳离子替代物
【新 材 料】使用石墨烯量子点合成具有高金属负载量的单原子催化剂(2021-07-30)
【摘要】 7月30日,新材料在线网讯,原子分散的过渡金属 (TM) 催化剂具有独特的原子结构和电子特性,其最大限度地提高了原子利用率, 更重要的是,与块状或纳米级催化剂相比,原子分散级催化剂呈现出更好的催化活性。在高温条件下,金属原子和固体载体之间的强相互作用对于限制孤立原子聚集至关重要。最常用的载体基质是碳,主要是因为它能够与 TM 原子形成稳定的化学键,以及它本身具有高度可调性、高稳定性和良好的导电性。迄今为止,已经报道了一些通用合成策略来获得碳载体上的各种单原子配位结构,一般表示为TM-X-C(TM=Fe、Ni、Ir、Pt 等;X=N、S、P等)。然而,它们的金属原子负载量,尤其是贵金属,通常限制在1个原子百分比 (at.%) 或几个重量百分比 (wt.%) 内,明显低于商业催化剂(例如,20 wt.% Ir/C 或 Pt/C),从而导致催化活性有限。因此,寻找提高单原子催化剂中金属原子含量的通用合成方法将在该领域发挥关键作用,但仍然是一个较大的挑战。基于此,莱斯大学汪淏田、电子科技大学夏川、萨斯喀彻温大学胡永峰等人提出了一种合成高负载量单原子催化剂的通用方法。此方法能够实现40 wt.%或(3.8 at.%)高负载量的过渡金属原子的修饰,与相关文献中的基准相比提高数倍。该材料以石墨烯量子点相互交织构建基底,提供了丰富的锚定位点,从而产生较高密度的过渡金属原子位点,单原子位点之间存在足够的空间以避免团聚。这种高负载量Ni单原子催化剂在电催化CO2还原反应中表现出显著的催化活性(用作代表性反应)。文章以General synthesis of single-atom catalysts with high metal loading using graphene quantum dots为题发表在Nature Chemistry上。
【关键词】石墨烯量子点,单原子催化剂,电子科技大学
【新 材 料】清华大学赵海燕课题组--真空冷冻干燥法制氧化石墨烯/Fe2O3纳米复...(2021-06-30)
【摘要】 6月30日,新材料在线网讯,这里,通过真空冷冻干燥法合成制备了GO/Fe2O3 纳米复合材料,用于热 分解高氯酸铵 (AP) 。一系列表征结果表明,冷冻干燥处理后的 GO 与原始 GO 一致。透射电子显微镜 (TEM) 和扫描电子显微镜 (SEM) 分析显示,氧化铁纳米颗粒锚定在GO片之间。探究了Fe2O3: GO不同比例下对AP的催化作用,其中3 wt% GO/Fe2O3纳米复合材料相对于纯AP,对应的AP热分解温度大大降低。采用第一性原理计算阐述了协同效应,结果表明,催化剂中石墨烯的存在,可以降低AP热分解反应期间的活化能垒(约 17% )以增强催化效果。该研究工作由清华大学Haiyan Zhao课题组于2021年发表在Langmuir期刊上。原文:Graphene Oxide/Fe2O3 Nanocomposite as an Efficient Catalyst for Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate via the VacuumFreeze-Drying Method。
【关键词】清华大学,赵海燕,氧化石墨烯
【新 材 料】中科大余斌《ACS nano》:受蜗牛和树蛙粘附机制的启发,设计具有...(2021-06-30)
【摘要】 6月30日,新材料在线网讯,建筑能耗约占我国能源总消耗量的30%,使用保温材料可以实现建筑节能,对能源、资源紧缺的我国尤为重要和必要。目前,建筑市场上以聚氨酯泡沫板为代表的有机保温材料具有质轻、导热系数低、保温性能好的优点,作为节能建筑的隔热材料极具吸引力,但易燃、易老化、耐久性差是其明显缺点。特别是易燃性是建筑安全的一大隐患。尽管使用阻燃涂料可以作为解决这一问题的有效手段,然而大多数现有的阻燃涂料在使用过程中对聚合物泡沫的界面粘附性较差。最近,中科大余斌研究员与澳大利亚南昆士兰大学宋平安副教授受自然界中蜗牛和树蛙粘附机制的启发,设计了一种具有高粘合性和阻燃性的先进水性聚合物涂层。相关论文以” Bioinspired, Highly Adhesive, Nanostructured Polymeric Coatings for Superhydrophobic Fire-Extinguishing Thermal Insulation Foam”为题,发表在《ACS NANO》上。
【关键词】中科大余斌,建筑材料,聚合物涂层
【新 材 料】超轻纳米结构材料问世!有望用于轻质装甲、防爆盾和保护涂层(2021-06-30)
【摘要】 6月30日,新材料在线网讯,过去,人类使用的抗冲击防爆材料主要由钢、铁和铝等沉重的金属构成。多年以来,科学家们一直在研制更轻、功能性更强的抗撞击防爆材料。其中,最出名的当属美国杜邦(DuPont)公司研制的凯夫拉(Kevlar)纤维。Kevlar 纤维的抗拉性能极佳,其强度为同等质量钢铁的五倍,但密度仅为钢铁约五分之一,而且不会像钢铁般与氧气和水产生锈蚀。然而,Kevlar 也存在一些弱点,比如在碱性环境下或暴露于氯及紫外线下时,会逐渐被分解。纳米结构材料由图案化的纳米级结构组成,根据其排列方式,这些结构可以赋予材料独特的弹性和超轻特征。因此,纳米结构材料可能成为更轻、更坚固的抗冲击材料。近日,来自麻省理工学院和加州理工的研究团队研发出一款可抵抗超音速微粒 " 子弹 " 撞击的神奇材料,有望成为Kevlar纤维的理想替代品。据悉,这款材料由精确图案化设计的超轻纳米碳纤维组成,不仅比人头发丝直径还薄,而且具有超强的韧性和机械强度,可以抵抗超音速的微粒“子弹”(见视频)!如果在工业上实现大规模生产,这款材料将有望大幅度提升轻质装甲、防护涂层、防爆盾牌和其他抗冲击装备的总体性能。相关论文以 "Supersonic impact resilience of nanoarchitected carbon" 为题,于 6 月 24 日发表在权威科学期刊《Nature Materials》上。
【关键词】抗撞击防爆材料,纳米结构材料,麻省理工
【新 材 料】中国海洋大学史志成《AFM》:储能电容器新设计!同时实现高效率...(2021-06-30)
【摘要】 6月30日,新材料在线网讯,近年来,聚合物介电材料在先进储能电容器方面展现出了巨大的应用潜力,这已在世界范围内引起了广泛的关注。迄今为止,研究者们已经开发出了各种有效的策略来改善聚合物介质固有的低能量密度。然而,能量密度的提高往往伴随着放电效率的降低,这不利于其实际应用。中国海洋大学史志成副教授等人为了同时实现高能量密度和高放电效率,提出了由夹在线性介电层和非线性介电层之间的过渡层组成的非对称全聚合物三层复合材料的独特设计。其中,非线性介电层提供高能量密度,线性介电层提供高放电效率,而过渡层可以有效地使电场分布均匀,从而大大提高击穿强度和能量密度。该结构同时获得了 89.9% 的高效率和 12.15 J cm-3 的高能量密度。该研究以题为“Asymmetric Trilayer All-Polymer Dielectric Composites with Simultaneous High Efficiency and High Energy Density: A Novel Design Targeting for Advanced Energy Storage Capacitors”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。
【关键词】中国海洋大学,储能电容器,聚合物介电材料
【新 材 料】《自然·通讯》微结构化聚乙烯醇/聚吡咯水凝胶膜全天收集淡水(2021-05-31)
【摘要】 5月30日,科技日报讯,太阳能蒸汽水净化和雾气收集是两个独立的过程,可以实现大量淡水的产生。加州理工学院Ye Shi 和Julia R. Greer团队开发了一种水凝胶膜,该膜包含具有高表面积的分层三维微观结构,兼具了两种功能并可以用作全天的淡水收集器。在晚上,水凝胶膜可有效捕获雾滴并将其定向输送到存储容器中。在白天,它充当界面太阳蒸汽发生器,通过改善的热/蒸汽流管理,在1个太阳下可实现3.64 kg m-2 h-1的高蒸发率。借助自制的屋顶集水系统,这种水凝胶膜可以在室外测试中产生淡水,日产量约为34 L m-2,这证明了其缓解全球缺水的潜力。相关论文以题为All-day fresh water harvesting by microstructured hydrogel membranes发表在《Nature Communications》上。
【关键词】聚乙烯醇,聚吡咯,水凝胶膜
【新 材 料】氧电催化的金属有机骨架和金属有机凝胶:结构和组成方面的考虑(2021-05-31)
【摘要】 5月30日,科技日报讯,最近,北京工业大学陈标华教授,和美国阿贡国家实验室Di‐Jia Liu(刘狄贾)教授团队在《Advanced Materials》上发表了题为Metal–Organic Frameworks and Metal–Organic Gels for Oxygen Electrocatalysis: Structural and Compositional Considerations的综述。文章论述了对可持续和清洁能源的需求不断增长,呼吁使用下一代能源转换和存储技术,例如燃料电池,水电解槽,CO2/N2还原电解槽,金属空气电池等。所有这些电化学过程都涉及氧电催化。通过合理设计金属有机骨架(MOF)和金属有机凝胶(MOG)作为前体来提高内在活性和活性位点密度,是提高氧电催化效率的一种新方法。MOF/MOG在金属节点和有机连接基之间提供了广泛的组合选择,并且已知可生产出具有高表面积,可变孔隙率和热解后具有出色活性的电催化剂。讨论了有关用于氧气电催化的MOF/MOG的一些最新研究及其在合成,表征和性能方面的新观点。总结了MOF/MOG衍生的氧电催化剂在结构和成分设计方面的新见解。还概述了关键挑战和未来的研究方向。
【关键词】氧电催化,金属有机骨架,金属有机凝胶