1. ACS Nano：化煩惱為利器，摩擦納米發(fā)電機(jī)利用衣服靜電原理為可穿戴設(shè)備供電
摩擦電納米發(fā)電機(jī)(TENGs)在生物能量獲取方面顯示出了巨大的潛力，和紡織材料的結(jié)合為智能面料提供了一種有效的方法。然而，大多數(shù)傳統(tǒng)的物TENGs輸出的是交流電(AC)，必須采用一個(gè)不太兼容于織物的硬質(zhì)整流橋來獲得直流(DC)，以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和為電子設(shè)備供電。有鑒于此，美國佐治亞理工學(xué)院王中林、東華大學(xué)Zhaoqun Du等研究人員，設(shè)計(jì)了一種最常見的平紋結(jié)構(gòu)的直流織物TENG（DC F-TENG），它巧妙地利用了服裝中有害而煩人的靜電擊穿現(xiàn)象來獲取生物運(yùn)動(dòng)能量。
本文要點(diǎn)：
1）小型DC F-TENG（1.5cm×3.5cm）可方便地點(diǎn)亮416個(gè)串聯(lián)發(fā)光二極管。
2）此外，還制作了紗線超級(jí)電容器，并將其編織到DC F-TENG中，用于采集和儲(chǔ)存能量，為電子設(shè)備（如濕度計(jì)或計(jì)算器）供電，在實(shí)際應(yīng)用中顯示出極大的方便性和高效性。
這種低成本、高效率的DC F-TENG可以直接產(chǎn)生直流電能，而無需通過整流橋從不健康的靜電擊穿中收集能量，作為一種輕便、靈活、耐磨、舒適的能量收集裝置，具有很大的潛力。
ChaoyuChen, et al. Direct Current Fabric Triboelectric Nanogenerator for BiomotionEnergy Harvesting. ACS Nano, 2020.
DOI：10.1021/acsnano.0c00138
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c00138
1. Nature Electronics：雙功能鈣鈦礦二極管實(shí)現(xiàn)雙向光信號(hào)傳輸
將光信號(hào)的生成和接收集成到一個(gè)設(shè)備中（允許在兩個(gè)相同的器件之間進(jìn)行雙向光信號(hào)傳輸）在開發(fā)小型化和集成化的光電設(shè)備中具有重要意義。然而，常規(guī)的可溶液處理的半導(dǎo)體具有固有的材料和設(shè)計(jì)限制，從而阻止了它們用于創(chuàng)建具有高性能的此類器件。瑞典林雪平大學(xué)高峰、深圳大學(xué)Wenjing Zhang和西北工業(yè)大學(xué)的黃維院士與團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種溶液處理鈣鈦礦能夠同時(shí)在發(fā)光和檢測(cè)模式下工作的二極管。
本文要點(diǎn)：
1）可以通過更改器件在模式之間切換，鈣鈦礦發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)了超過21％的外部量子效率與最靈敏的光檢測(cè)性能。調(diào)節(jié)偏壓后，兩種模式可以自由切換。
2）該二極管在其峰值發(fā)光（?804 nm）處表現(xiàn)出較高和探測(cè)率（大于2×1012 Jones），允許在兩個(gè)相同的二極管之間進(jìn)行光信號(hào)交換。同時(shí)發(fā)光和光檢測(cè)的響應(yīng)速度可以達(dá)到MHZ級(jí)別。為了說明雙功能二極管的潛力，它可以用于創(chuàng)建單片脈沖傳感器和雙向光通信系統(tǒng)。
Bidirectionaloptical signal transmission between two identical devices using perovskitediodes, Nature Electronics 2020.
DOI：10.1038/s41928-020-0382-3.
http://dx.doi.org/10.1038/s41928-020-0382-3
2. Angew: 通過蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)的水流動(dòng)在納米結(jié)構(gòu)硅中發(fā)電
水力發(fā)電技術(shù)通過精確控制水與固體表面之間的相互作用，而成為一種新型的可再生能源收集方法，大大擴(kuò)展了收集水能的能力。然而，固體表面的載流子傳輸性能差，是限制其設(shè)備性能的主要問題之一。有鑒于此，蘇州大學(xué)孫寶全教授等人合作，設(shè)計(jì)制備了一種新型的基于硅納米線陣列（SiNWs）的水力發(fā)電器件。
本文要點(diǎn)：
1）這種基于硅納米線陣列（SiNWs）的水力發(fā)電設(shè)備可同時(shí)提供較大的帶電表面/體積比和出色的載流子傳輸特性，并通過由蒸發(fā)誘導(dǎo)的水在納米通道內(nèi)部流動(dòng)引起的載流子濃度梯度來持續(xù)產(chǎn)生電能。
2）而且，該設(shè)備可以產(chǎn)生直流電，電流密度超過55μA/cm2，比以前報(bào)道的類似設(shè)備（約40 nA/cm2）提高了三倍。此外，該器件的恒定輸出功率密度超過6 μW/cm2，并且開路電壓高達(dá)400 mV，輕松驅(qū)動(dòng)商用發(fā)光二極管。
3）通過改變水中離子濃度，SiNWs的長度和表面電荷，他們提出了通過SiNWs中的水流收集能量的機(jī)理。結(jié)果表明，產(chǎn)生的能量應(yīng)主要與德拜屏蔽效應(yīng)（Debye screening effect）和庫侖相互作用相關(guān)。
YuanshuaiQin et al. Constant Electricity Generation in Nanostructured Silicon viaEvaporation‐driven WaterFlow. Angew., 2020.
DOI:10.1002/anie.202002762
https://doi.org/10.1002/anie.202002762
3. Science Advances：不怕潮濕的導(dǎo)電聚合物，為生物電子器件助攻！
常用的導(dǎo)電聚合物包括聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT），聚苯胺（PANI）和聚吡咯，常常作為電極涂層，以實(shí)現(xiàn)生物和電極的完美接觸。問題在于：在潮濕的生理環(huán)境中，導(dǎo)電聚合物與基底和器件之間的粘附力較弱且不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致器件失效，極大地限制了其應(yīng)用和可靠性。有鑒于此，麻省理工學(xué)院趙選賀教授等人展示了一種在潮濕的生理環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了各種導(dǎo)電聚合物在不同絕緣和導(dǎo)電基底上強(qiáng)粘附的通用而簡(jiǎn)單的方法。
本文要點(diǎn)：
1）在基體和導(dǎo)電聚合物之間引入了一層厚度僅為幾個(gè)納米的親水性聚合物膠層，該膠層與基體形成強(qiáng)粘附力，并與導(dǎo)電聚合物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。
2）濕導(dǎo)電聚合物與各種基材之間產(chǎn)生超強(qiáng)的界面粘合力，剪切強(qiáng)度超過120 kPa；力學(xué)性能和電化學(xué)性能穩(wěn)定，超聲60分鐘和10,000次充放電循環(huán)后未觀察到的界面損壞。
3）不需要高端儀器設(shè)備，不需要精細(xì)而高難度的操作，工藝簡(jiǎn)便易行。原料來自于市場(chǎng)上常見的導(dǎo)電聚合物和親水性PU，不需要進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)合成或底物修飾。此外，該方法與導(dǎo)電聚合物常見的溶劑澆鑄和電沉積等制造方法兼容，且不會(huì)損害導(dǎo)電聚合物的電學(xué)或力學(xué)性能。
InoueA, et al. Strong adhesion of wet conducting polymers on diverse substrates.Science Advances. 2020;6(12):eaay5394.
https://doi.org/10.1126/sciadv.aay5394
4. Science Advances: 3D打印仿骨支架用于骨骼再生中的多細(xì)胞遞送
組織工程支架的結(jié)構(gòu)與功能的整合對(duì)于模擬天然骨組織具有重要意義。然而，層次結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、對(duì)力學(xué)性能的要求以及骨常駐細(xì)胞的多樣性是構(gòu)建仿生骨組織工程支架的主要挑戰(zhàn)。于此，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所吳成鐵等人利用基于數(shù)字激光處理（DLP）的3D打印技術(shù)，成功制備了一種具有完整層次哈弗氏骨結(jié)構(gòu)的哈弗氏仿骨支架。
本文要點(diǎn)：
1） 通過改變模擬哈弗骨骼結(jié)構(gòu)的參數(shù)，可以很好地控制支架的抗壓強(qiáng)度和孔隙率。
2） 通過體外誘導(dǎo)成骨、血管生成和神經(jīng)源性分化，模擬哈弗氏骨的支架顯示出巨大的多細(xì)胞傳遞潛力，并在體內(nèi)加速血管的生長和新骨的形成。這項(xiàng)工作通過模擬天然復(fù)合骨組織進(jìn)行組織再生，為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化和功能化的生物材料提供了一種新的策略。
ZhangM, et al. 3D printing of Haversian bone–mimicking scaffolds for multicellular delivery in bone regeneration.Science Advances. 2020;6(12):eaaz6725.
https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz6725
5. Angew: 碳化物固體催化劑用于可控結(jié)構(gòu)的單壁碳納米管的生長
單壁碳納米管（SWNT）的受控合成對(duì)于碳納米管的進(jìn)一步應(yīng)用非常重要。具有特定手性的SWNT水平陣列可通過在基材上使用碳化物固體催化劑來富集。然而，通過將碳化物固體催化劑連續(xù)負(fù)載在基底上來增加產(chǎn)量仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
有鑒于此，北京大學(xué)的張錦教授等人合作提出了一種制備用于控制SWNTs生長的浮動(dòng)碳化物固體催化劑（FSC）的合理方法。
本文要點(diǎn)：
1）碳化鈦（TiC）納米顆粒FSC是通過二茂鈦二氯化物前驅(qū)體在載氣相中高溫下分解和碳化直接獲得的。
2）使用TiC納米顆粒FSC，可以根據(jù)基質(zhì)獲得具有水平陣列或隨機(jī)分布網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的SWNTs。
3）通過熱力學(xué)控制制備得到的單壁碳納米管的手性，具有四重對(duì)稱性，與具有面心立方結(jié)構(gòu)的TiC的（200）晶面相同。生長條件的進(jìn)一步優(yōu)化可以使（16，8）管的含量達(dá)到約74％。
JinZhang et al. Growth of Single‐Walled Carbon Nanotubes withControlled Structure using Floating Carbide Solid Catalysts. Angew., 2020.
DOI:10.1002/anie.202002651
https://doi.org/10.1002/anie.202002651
6. Angew：通過界面Suzuki反應(yīng)合成二維共軛聚合物應(yīng)用于電子設(shè)備
具有理想的共軛結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性質(zhì)的二維共軛聚合物（2DCPs）的制備具有重要意義，但仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。近日，中國科學(xué)院大學(xué)Huanli Dong等報(bào)道了一種新的2DCPs，稱為2D聚三乙基三吲哚（2DPTTI）的高效合成。
本文要點(diǎn)：
1）作者在室溫下將2,7,12-tribromo-5,10,15-triethyltriindole (2-BrTTI)和 1,4-benzenediboronic acid dipinacol ester (BADE)前體通過改進(jìn)的界面Suzuki反應(yīng)合成了2DPTTI。
2）通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件，作者還獲得了可控厚度為2.5-46.0 nm的晶圓級(jí)無支撐2DPTTI膜。
3）作者將所得的2DPTTI薄膜用作有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET）的活性層，該材料表現(xiàn)出典型的p型半導(dǎo)體電傳輸性能，以及出色的UV光電性能；在380 nm光照射下，感光靈敏度為3.7 x 103，靈敏度為1.4 x 103 A W-1。
ChenguangLi, et al. Two‐DimensionalConjugated Polymer Synthesized via Interfacial Suzuki Reaction towardElectronic Device Applications. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,
DOI: 10.1002/anie.202002644
https://doi.org/10.1002/anie.202002644
7. Angew: 用于電催化和光電催化的貴金屬氣凝膠的制備
自2009年首次發(fā)現(xiàn)以來，貴金屬氣凝膠的制備問題一直限制該領(lǐng)域的發(fā)展。氣凝膠的常規(guī)制備路線為：溶液→濕凝膠→氣凝膠，其核心在于溶劑-凝膠步驟。大多數(shù)NMA都是按照這種方法創(chuàng)建的，可生產(chǎn)出具有不同骨架尺寸（即凝膠網(wǎng)絡(luò)中主要納米線的直徑），組成和微結(jié)構(gòu)的多孔材料。然而，制備濕凝膠通常需要額外的添加劑（例如多巴胺，鹽，配體或氧化劑）或升高的溫度，從而引入各種雜質(zhì)或形成微觀結(jié)構(gòu)。另外，還經(jīng)常遇到長的膠凝時(shí)間（長達(dá)數(shù)周）和繁瑣工藝步驟（例如超速離心），從而阻礙了材料的制備。
有鑒于此，德累斯頓工業(yè)大學(xué)的Alexander Eychmüller等人合作，通過利用貴金屬聚集體的長期反應(yīng)性，冷凍促進(jìn)的鹽析行為和冰模板，開發(fā)了一種凍融方法，能夠在一天之內(nèi)制備出具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的貴金屬凝膠。
本文要點(diǎn)：
1）制備凝膠的過程中僅需溶液（Au，Pd，Rh，Au-Ag，Au-Pd，Au-Pt和Au-Rh，金屬鹽濃度cM≤0.5 mM），而無需引入額外的添加劑。
2）凝膠化機(jī)理是由冷凍時(shí)溶質(zhì)濃度急劇增加所引起的鹽析效應(yīng)所導(dǎo)致的，這在相應(yīng)的MC模擬中得到了反映。
3）鑒于其多尺度的結(jié)構(gòu)，以及組合的催化/光學(xué)特性，利用乙醇的電氧化法研究了Au-Pd和Au-Pt氣凝膠的內(nèi)在電催化和光驅(qū)動(dòng)光電催化性能。該貴金屬氣凝膠提供的電流密度比市售Pd/C催化劑高6.5倍。這可以歸因于Pd或Pt的催化活性，高電導(dǎo)率以及Au的等離子體吸收以及氣凝膠的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的組合。
RanDu et al. Freeze‐Thaw‐PromotedFabrication of Clean and Hierarchically‐StructuredNoble Metal Gels for Electrocatalysis and Photoelectrocatalysis. Angew., 2020.
DOI:10.1002/anie.201916484
https://doi.org/10.1002/anie.201916484
8. Nano Lett.：基于單個(gè)硅納米線的超小可拉伸應(yīng)變傳感器可作為微細(xì)型電子皮膚
小型可拉伸應(yīng)變傳感器是電子皮膚的關(guān)鍵組件，可用于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的健康監(jiān)測(cè)和身體運(yùn)動(dòng)感知等方面。蘇州大學(xué)Bingchang Zhang、揭建勝教授和張曉宏教授合作，首次構(gòu)建了一種基于單個(gè)厘米級(jí)的硅納米線(cm-SiNWs)的新型超小型化可拉伸應(yīng)變傳感器。
本文要點(diǎn)：
1）由于該活性材料的直徑甚至比蜘蛛絲的直徑還要小，因此這些傳感器是高度微細(xì)的。同時(shí)，它們也具有大的應(yīng)變感應(yīng)范圍(>45%)和高耐久性(> 10,000循環(huán))。通過控制可拉伸cm-SiNWs的預(yù)應(yīng)變性能，可以對(duì)該傳感器的最佳應(yīng)變范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2）基于這一能力，實(shí)驗(yàn)選擇了具有適當(dāng)傳感范圍的傳感器以分別監(jiān)測(cè)大的和細(xì)微的人類運(yùn)動(dòng)，包括關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、吞咽和觸摸等，并取得了良好的效果。
SiyiHuang. et al. Ultraminiaturized Stretchable Strain Sensors Based on SingleSilicon Nanowires for Imperceptible Electronic Skins. Nano Letters.2020
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b05217
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b05217
9. EnSM：具有自生Li+途徑的完全相容的P4S10+n正極材料，適用于基于硫化物的全固態(tài)電池
具有更高的安全性和較高的理論能量密度的全固態(tài)鋰硫電池（ASSLSBs）被認(rèn)為是下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)的有希望的候選者。但是，由于在固態(tài)電解質(zhì)（SSE）和導(dǎo)電碳中都摻入正極復(fù)合材料中以提供Li+/電子途徑，從而導(dǎo)致電池能量密度降低以及不可避免的SSE分解。此外，由于SSE的部分重疊氧化還原反應(yīng)，因此無法反映S或Li2S正極極的真實(shí)電化學(xué)行為。
近日，西安大略大學(xué)孫學(xué)良院士團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一系列用于高性能ASSLSBs的獨(dú)特的P4S10+n正極材料，這些正極材料完全不需要任何額外的SSE添加劑。并成功地證明，在鋰化/脫鋰過程中原位自發(fā)形成的高離子導(dǎo)電性Li–P–S組分是獲得不含固體電解質(zhì)添加劑的可逆P4S10+n正極材料的關(guān)鍵。
文章要點(diǎn)：
1）作者根據(jù)元素S（S8）和商業(yè)P2S5（即二聚體P4S10）制備出P4S10+n（n = 6、12、18、24、30）材料。在共熔體系中，S8環(huán)對(duì)多硫化物鏈或具有雙自由基末端的裂化多硫化物開放，并且P4S10轉(zhuǎn)化為P2S5自由基。因此，這兩個(gè)成分之間容易發(fā)生加成反應(yīng)，另外的S插入到原始P4S10中，形成P–S–P鍵。所制備的P4S10+n的粒徑較大，直徑為幾微米。然而，利用P4S10+n在二甘醇二甲醚（DEGDME）中的良好溶解性，可以通過溶液法制備P4S10+n/C正極極復(fù)合材料，以實(shí)現(xiàn)更好的均質(zhì)性和更小的顆粒尺寸。P4S10+n/C復(fù)合材料直接用作基于硫化物的ASSLSB中的正極，而沒有任何固體電解質(zhì)添加劑摻雜進(jìn)正極材料。
2）作者使用同步加速器XANES，拉曼和XPS進(jìn)行的多次分析證實(shí)，在初始鋰化過程中，形成了高離子導(dǎo)電性Li3PS4以及少量Li4P2S6物質(zhì)。隨后，形成了均勻Li–P–S網(wǎng)絡(luò)以維持導(dǎo)電，確保可行的Li+正極內(nèi)的遷移以及ASSLSBs 中P4S10+n/C正極的高可逆容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。盡管Li–P–S物質(zhì)也部分顯示還原/氧化作用。活性P4S10+n含量仍然可以達(dá)到70 w％。此外，經(jīng)過180個(gè)循環(huán)，基于P4S10+n/C正極的ASSLSBs顯示出良好的循環(huán)性能。
XiaonaLi, et al, Totally compatible P4S10+n cathodes withself-generated Li+ pathways for sulfide-based all-solid-statebatteries, Energy Storage Materials, 2020,
DOI:10.1016/j.ensm.2020.03.014.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720300957
