1. Science Advances: 高性能可穿戴熱電發(fā)電機(jī)
因為能夠直接將熱量轉(zhuǎn)化為電能，熱電發(fā)電機(jī)是為可穿戴電子設(shè)備和“物聯(lián)網(wǎng)”供電的絕佳選擇。在此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)Lixia Zhang、美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校Jianliang Xiao和華中科技大學(xué)Ronggui Yang合作，首次報道了自愈合、可回收的熱電發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，且具有優(yōu)異的拉伸性和熱電性能。1）通過在“軟主板-剛性插件模塊”的機(jī)械架構(gòu)設(shè)計中結(jié)合模塊化熱電芯片、動態(tài)共價聚亞胺和可流動液態(tài)金屬電線，報告了一種高性能可穿戴熱電發(fā)電機(jī)，具有優(yōu)異的拉伸性、自愈合性、可回收性和樂高式可重構(gòu)性。2）柔性熱電發(fā)電機(jī)的開路電壓達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的高水平，在95 K的溫差下達(dá)到1 V cm-2。此外，這種熱電發(fā)電機(jī)在冷側(cè)集成了波長選擇性超材料薄膜，大大提高了器件在陽光照射下的性能，這對戶外活動期間的可穿戴式能量收集至關(guān)重要。本文報道的熱電發(fā)電機(jī)的最佳性能和設(shè)計理念，可以為提供下一代高性能、適應(yīng)性強(qiáng)、可定制、耐用、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的廣泛應(yīng)用的能量收集裝置鋪平道路。
Wei Ren, et al, High-performance wearable thermoelectric generator with self-healing, recycling, and Lego-like reconfiguring capabilities, Science Advances, 2021.DOI: 10.1126/sciadv.abe0586https://advances.sciencemag.org/content/7/7/eabe0586
2. Nano Energy: 4D打印自恢復(fù)摩擦電納米發(fā)電機(jī)
基于摩擦起電和靜電感應(yīng)，摩擦納米發(fā)電機(jī)已經(jīng)擴(kuò)展了許多應(yīng)用，從環(huán)境機(jī)械能收集到自供電傳感器。各種先進(jìn)技術(shù)已被用來制造各種器件，以滿足這些應(yīng)用。為了進(jìn)一步開發(fā)摩擦納米發(fā)電機(jī)的廣泛應(yīng)用，深圳大學(xué)Long-Biao Huang、清華大學(xué)Fu-Chun Sun和香港理工大學(xué)Jianhua Hao合作，展示了利用4D打印技術(shù)制作摩擦納米發(fā)電機(jī)。1）引入4D打印技術(shù)制作透明的自恢復(fù)摩擦納米發(fā)電機(jī)，不僅實現(xiàn)了優(yōu)異的器件性能自恢復(fù)能力，提高了器件結(jié)構(gòu)的魯棒性，而且制作過程通過計算機(jī)設(shè)計實現(xiàn)，不需要任何復(fù)雜模具。2）該打印裝置具有收集機(jī)械能的能力，最大輸出功率密度為56 mW m-2，并作為自供電傳感器檢測人體關(guān)節(jié)的彎曲角度。納米發(fā)電機(jī)的自恢復(fù)性來源于熱處理下的形狀記憶聚合物。3）基于4D打印技術(shù)的自恢復(fù)摩擦納米發(fā)電機(jī)在能量收集和自供電傳感器方面，具有巨大的潛力，可用于需要復(fù)雜和精確結(jié)構(gòu)的機(jī)器人傳感和控制。
納米發(fā)電機(jī)學(xué)術(shù)QQ群：1083351908Long-Biao Huang, et al, 4D-printed Self-Recovered Triboelectric Nanogenerator for Energy Harvesting and Self-Powered Sensor, Nano Energy, 2021.DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.105873https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285521001312
3. Nano Energy：一種3D打印的用于自供電電子皮膚的可伸縮智能纖維和紡織品
電子紡織品對下一代可穿戴電子產(chǎn)品具有重要意義。然而，目前的智能紡織品普遍存在制備工藝復(fù)雜、結(jié)構(gòu)冗余等缺點。近日，廈門大學(xué)白華教授，薛昊副教授報道了一種3D打印方法來制備具有同軸芯-鞘結(jié)構(gòu)的可伸縮彈性纖維，該結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電芯層和絕緣層組成。1）研究人員通過添加石墨烯和PTFE顆粒顆粒成功地控制了PDMS預(yù)聚體的流變行為，使其適用于可3D打印的同軸芯-鞘可伸縮纖維。此外，可以規(guī)模化，定制化這種可伸縮智能紡織品。2）基于摩擦電效應(yīng)，芯-鞘可伸縮纖維作為電子皮膚和智能紡織品通過經(jīng)緯交織結(jié)構(gòu)展示了矩陣觸覺感知的能力，從而實現(xiàn)了可穿戴的觸覺傳感功能。此外，智能紡織品具有耐洗性、透氣性、超強(qiáng)伸縮性和堅固性等優(yōu)點，因而在可穿戴電子產(chǎn)品中具有廣闊的應(yīng)用前景。
柔性可穿戴器件學(xué)術(shù)QQ群：1032109706Yuxin Chen, et al, 3D printed stretchable smart fibers and textiles for self-powered e-skin, Nano Energy, (2021)DOI：10.1016/j.nanoen.2021.105866https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105866
4. Angew：鎂輔助催化劑錨定技術(shù)用于在藍(lán)寶石襯底上生長均勻高密度水平SWNT陣列
具有均質(zhì)性的高密度單壁碳納米管（SWNT）陣列的原位生長對于集成電路具有重要意義。然而，催化劑納米顆粒在基底上的遷移和聚集極大地限制了所生長的SWNT陣列的面積。近日，北京大學(xué)張錦院士報道了一種通用的鎂輔助催化劑錨定策略，用于生長均勻的高密度SWNT陣列。1）鎂改性通過高溫固相反應(yīng)改善了藍(lán)寶石表面，從而提供了更強(qiáng)的金屬-載體相互作用（SMSI）。2）以鐵為催化劑，研究人員成功在10×10 mm2的藍(lán)寶石上以約110 tubes μm-1的最高密度生長SWNT陣列。此外，當(dāng)使用Mo2C或WC作為催化劑時，同樣可以獲得高密度的SWNT陣列。3）進(jìn)一步結(jié)合襯底改性、催化劑設(shè)計和噴霧化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，有望在不久的將來生長出晶圓級完全覆蓋，結(jié)構(gòu)可控的高密度SWNT陣列，以推動SWNT從實驗室研究階段走向?qū)嶋H應(yīng)用。
碳材料學(xué)術(shù)QQ群：485429596Ying Xie, et al, Growth of Homogeneous High-density Horizontal SWNT Arrays on Sapphire via a Magnesium-assisted Catalyst Anchoring Strategy, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202101333https://doi.org/10.1002/anie.202101333
5. Angew：新型立體結(jié)構(gòu)共軛多孔聚合物電池陽極
中山大學(xué)余丁山等報道了一種新型還原供體-受體共軛多孔聚合物AQ-CMP，具體通過蒽醌、苯作為由C-C相連的連接體，首次實現(xiàn)了將共軛多孔聚合物作為可充電電池的長壽命陽極材料。AQ-CMP具有相互相連的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅有效的改善電子結(jié)構(gòu)增強(qiáng)電荷傳輸，比線性結(jié)構(gòu)聚合物相比具有更好的n型摻雜活性，而且具有更高的活性位點密度，能夠盡量提高單位分子量具有的還原容量。1）這種高度交聯(lián)的多孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)致AQ-CMP材料在2 A g-1中展示了高達(dá)202 mAh g-1的容量（理論值的96 %），在60000次充放電循環(huán)過程中保持~100 %的容量。2）組裝為CMP-空氣全電池實現(xiàn)了穩(wěn)定和高容量，容量能夠通過陰極更新恢復(fù)。通過將電解液和陰極進(jìn)行解耦化處理，放電電壓能達(dá)到~1 V，電壓效率能達(dá)到87.5 %。
電池學(xué)術(shù)QQ群：924176072Linfeng Zhong, et al, Redox Donor‐Acceptor Conjugated Microporous Polymers as Ultralong‐Lived Organic Anodes for Rechargeable Air Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2021,DOI: 10.1002/anie.202016746https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202016746
6. Angew：控制單體調(diào)控合成聚丙交酯
可切換聚合是實現(xiàn)多嵌段聚酯中產(chǎn)生有序選擇性的方法，此外，此類多嵌段聚酯能夠進(jìn)一步進(jìn)行修飾從而在更廣泛的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。有鑒于此，中科院長春應(yīng)化所陳學(xué)思、龐烜等報道了基于Salen-MnIII對CO2進(jìn)行可逆的插入，作為一種新型單體控制進(jìn)行自切換聚合過程。1）該催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，無需助催化劑，實現(xiàn)了O-羧酸酐（OCA）的開環(huán)、與丙交酯LA進(jìn)行開環(huán)共聚反應(yīng)。通過次序過程進(jìn)行OCA和LA轉(zhuǎn)化為聚合物，能夠生成多嵌段聚合物。通過這種策略，合成了一系列含多種側(cè)基團(tuán)的多組分聚酯。進(jìn)一步的，通過在含炔丙基的共聚物中進(jìn)行修飾四級銨，實現(xiàn)了對聚丙交酯（PLA）的抗菌性官能團(tuán)化修飾。
Yuezhou Huang, et al. Monomer controlled switchable copolymerization: A feasible route for the functionalization of poly(lactide), Angew. Chem. Int. Ed. 2021DOI: 10.1002/anie.202017088https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202017088
7. EES綜述：用于設(shè)計鋰聚合物電池的原位聚合工藝
聚合物電解質(zhì)（PEs）是一種固態(tài)電解質(zhì)（SSEs），有望取代最先進(jìn)的鋰離子電池（LIBs）中使用的有機(jī)液體電解質(zhì)（LEs）。并期待提高安全、高能、柔性和薄型鋰聚合物電池（LPB）的工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)程。LPB有望廣泛應(yīng)用于柔性電子產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等領(lǐng)域。盡管迄今為止人們已經(jīng)嘗試了幾種聚合物結(jié)構(gòu)和化學(xué)方法，然而，開發(fā)出能夠超越LEs的PEs仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。除了鋰離子傳輸性能不足外，還必須適當(dāng)解決PEs的集成以及在LPB的兩個電極上設(shè)計兼容、堅固和耐用的界面和中間相的難題。近年來，原位聚合工藝作為一種強(qiáng)有力的被廣泛采用的制造工藝，有望克服上述復(fù)雜問題。有鑒于此，德國于利希研究中心Jijeesh Ravi Nair，Martin Winter綜述了基于非原位聚合和原位聚合制備的LMPB和LIPB研究進(jìn)展。1）與非原位聚合不同，原位聚合工藝包括直接在電池組件內(nèi)部或在復(fù)合電極上方根據(jù)LPBs電池制造過程生成PE。LPBs中的界面和中間相可以通過原位方法通過幾種方法進(jìn)行修飾或工程化，例如自由基聚合，電聚合，縮聚或離子聚合。2）基于原位聚合在制備LPB方面具有以下優(yōu)點：i）降低界面處的電荷轉(zhuǎn)移阻力；ii）減少帶電電荷循環(huán)過程中金屬氧化物基電極顆粒的體積膨脹和粉化；iii）提高活性物質(zhì)的利用率；iv）減少過渡金屬的溶解度；v）用于微型電池的薄且無隔板的電解質(zhì)制造；vi）LPB的單步3D打印；vii）通過人工和犧牲性共形界面保護(hù)電極層；viii）多層處理LIPB和LMPB單元。3）作者最后指出了PE基儲能技術(shù)未來面臨的主要挑戰(zhàn)以及解決策略，包括：1）缺乏對聚合物、鹽和增塑劑的電化學(xué)還原和氧化的基礎(chǔ)研究，從而理解LMPBs/LIPBs的穩(wěn)定性和耐久性；2）闡明PEs對薄鋰金屬（<50 μm）和鋰金屬上的自然氧化層的特性具有重要意義；3）有必要進(jìn)行詳細(xì)的研究，以揭示在GPE中使用的單個聚合物主體的作用；4）由于原位過程，PE中的活性材料的最大表面暴露在外，因此有必要進(jìn)行詳細(xì)研究以揭示其在界面處發(fā)生的反應(yīng)，因此，必須開發(fā)新的方法和工程策略；5）控制復(fù)合電極中的電和離子傳導(dǎo)以及LMPB的Li金屬負(fù)極處的離子和電流通量，以避免枝晶生長。
電池學(xué)術(shù)QQ群：924176072Vidyanand Vijayakumar, et al, In Situ Polymerization Process: An Essential Design Tool for Lithium Polymer Batteries, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D0EE03527K
8. Adv. Sci.：非芳香雜環(huán)分子團(tuán)聚熒光
非常規(guī)熒光是自然系統(tǒng)中重要的熒光現(xiàn)象，目前受到了研究者的廣泛研究和關(guān)注，但是這種非常規(guī)熒光現(xiàn)象的機(jī)理仍難以理解。有鑒于此，香港科技大學(xué)唐本忠、浙江大學(xué)張浩可等報道了兩種不含芳環(huán)結(jié)構(gòu)的簡單含雜原子小分子系列，比如馬來酰亞胺和丁二酰亞胺衍生物。對這兩種類型分子的非常規(guī)熒光過程產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行研究。1）在研究工作中發(fā)現(xiàn)，分子在溶液相、固相中展示明亮的可見光熒光效應(yīng)，這種熒光由于形成簇合物導(dǎo)致，非輻射性n-π*、π-π*轉(zhuǎn)換的概率顯著提高、處于激發(fā)態(tài)的激子得到穩(wěn)定。2）這種獨特的熒光現(xiàn)象、其中非常特別的發(fā)光機(jī)制對理解簇合物相關(guān)熒光機(jī)制、為設(shè)計新型熒光材料提供新策略。
發(fā)光材料與器件學(xué)術(shù)QQ群：529627332He, B., et al, Clusteroluminescence from Cluster Excitons in Small Heterocyclics Free of Aromatic Rings. Adv. Sci. 2021, 2004299.DOI: 10.1002/advs.202004299https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202004299
9. Adv. Sci.：基于石墨構(gòu)建鉀離子電池的人工電解液界面
雖然石墨材料本身具有價格低廉、儲量豐富、環(huán)境無害等優(yōu)點，是鉀離子電池的潛在陽極材料，但是石墨材料的循環(huán)壽命較低，這是因為其有機(jī)電解液中的固體電解液界面（SEI）將發(fā)生嚴(yán)重的分解。有鑒于此，湖南大學(xué)魯兵安、韓旭等報道了一種簡單可行方法，首次構(gòu)建了超薄、均勻、致密、穩(wěn)定的人工無機(jī)材料SEI界面，這種界面通過商業(yè)購買的石墨陽極制備得到，使用傳統(tǒng)碳酸鹽電解液過程中，實現(xiàn)了長期穩(wěn)定循環(huán)鉀離子電池，在100 mA g-1中實現(xiàn)1000次循環(huán)（可逆容量達(dá)到260 mAh g-1），較高的庫倫效率（99.9 %），同時容量不會發(fā)生明顯衰減。1）商業(yè)石墨陽極和人工無機(jī)材料SEI界面在經(jīng)典碳酸鹽電解質(zhì)中實現(xiàn)了93 %的初始庫倫效率（ICE），這個效率是目前被報道的最好結(jié)果。2）這種人工的無機(jī)材料SEI界面抑制了電解液在鉀的沉積/脫嵌過程中分解，提供了一種一步構(gòu)建無機(jī)SEI薄膜的方法。由于這種較高的ICE和長期循環(huán)穩(wěn)定性，有望實現(xiàn)鉀離子電池的快速發(fā)展和商業(yè)化。
電池學(xué)術(shù)QQ群：924176072Qian Liu, et al. Artificial SEI for Superhigh‐Performance K‐Graphite Anode, Adv. Sci. 2021, 2003639.DOI: 10.1002/advs.202003639https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003639
10. Adv. Sci.：SrTiO3/LaTiO3界面結(jié)構(gòu)調(diào)控單層FeSe的超導(dǎo)
修飾在鈦酸鹽上的單層FeSe具有顯著改善的超導(dǎo)作用，這種過程為設(shè)計高溫超導(dǎo)提供了一種具有廣泛前景的方法，有鑒于此，斯坦福大學(xué)Zhi‐Xun Shen、Zhuoyu Chen等通過氧化物、硫族分子束外延系統(tǒng)與in situ連接同步輻射角分辨光電子能譜，實現(xiàn)了在SrTiO3和單層FeSe之間外延加入可控原子層厚度的LaTiO3層，從而能夠系統(tǒng)性的調(diào)控界面化學(xué)勢。1）通過顯著提高LaTiO3/SrTiO3界面電子累積，在FeSe/SrTiO3界面上的功函失配程度激增，同時單層FeSe中的電荷轉(zhuǎn)移、超導(dǎo)能帶保持較高活性，展示了一種單層FeSe中可能存在的“奇異”摻雜現(xiàn)象。
Jia, T., et al, Magic Doping and Robust Superconductivity in Monolayer FeSe on Titanates. Adv. Sci. 2021, 2003454.DOI: 10.1002/advs.202003454https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003454
11. AM：一種用于促進(jìn)鋰-硫電池中硫氧化還原動力學(xué)的有機(jī)二硒化物介體
鋰硫（Li–S）電池因其超高的理論能量密度而被認(rèn)為是最有希望的下一代儲能技術(shù)，其中可溶性多硫化鋰作為固有的氧化還原介體在Li–S電化學(xué)中至關(guān)重要。然而，由于固有的多硫化物介體的調(diào)節(jié)能力較差，導(dǎo)致其氧化還原動力學(xué)遲緩，進(jìn)而導(dǎo)致倍率性能受限，放電容量低，容量衰減快等缺點。近日，北京理工大學(xué)黃佳琦教授報道了一種有機(jī)二硒化物二苯二硒化物（DPDSe）氧化還原介體以促進(jìn)硫氧化還原動力學(xué)。1）DPDSe可自發(fā)與多硫化鋰反應(yīng)生成具有優(yōu)異氧化還原介導(dǎo)性能的苯基硒代多硫化鋰（LiPhSePSs）。所生成的LiPhSePS具有更快的硫氧化還原動力學(xué)，并增加了硫化鋰的沉積尺寸。2）實驗結(jié)果顯示，具有DPDSe介體的Li-S電池在2 ℃下具有817 mAh g?1的優(yōu)異倍率性能，優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性以及有限的負(fù)極過剩。此外，基于DPDSe介體的Li-S袋式電池的實際初始能量密度達(dá)到301Wh kg?1和30次穩(wěn)定循環(huán)。這項工作展示了一種新的氧化還原介體策略，即使用了一種高效有機(jī)二硒化物介體來促進(jìn)袋式電池條件下的硫氧化還原動力學(xué)，同時促進(jìn)了對實用高能量密度電池的Li-S動力學(xué)調(diào)節(jié)的進(jìn)一步研究。
電池學(xué)術(shù)QQ群：924176072Meng Zhao, et al, An Organodiselenide Comediator to Facilitate Sulfur Redox Kinetics in Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202007298https://doi.org/10.1002/adma.202007298
12. ACS Nano：脈沖激光沉積法生長的MoS2的本征缺陷：從單層到雙層
脈沖激光沉積（PLD）被認(rèn)為是將二維（2D）過渡金屬二硫?qū)倩铮═MDs）生長為范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有效方法。盡管人們已經(jīng)取得了巨大進(jìn)展，但尚未深入研究通過PLD生長的2D TMDs中的缺陷。近日，丹麥科技大學(xué)Stela Canulescu，F(xiàn)abian Bertoldo報道了通過原子分辨率圖像和第一性原理計算，成功揭示了PLD生長的單層和雙層MoS2中缺陷、晶粒和晶界的原子結(jié)構(gòu)。1）研究發(fā)現(xiàn)，S空位和MoS反位點是二維MoS2中的主要點缺陷。研究人員預(yù)測，在富Mo/貧S環(huán)境下，熱力學(xué)上是有利于上述點缺陷。2）MoS2單層具有多晶性，并且具有通過高密度晶界連接的納米級晶粒。特別地，納米晶粒的聚結(jié)導(dǎo)致形成了由不同的4元和8元環(huán)組成的180°鏡面孿晶界。3）PLD合成的雙層MoS2不僅產(chǎn)生了各種結(jié)構(gòu)對稱性，包括AA‘和AB，而且還產(chǎn)生了具有特征云紋圖案的渦輪層狀結(jié)構(gòu)。此外，研究人員通過實驗演示了在雙層MoS2中電子束驅(qū)動的AB和AA‘堆積取向之間的躍遷。這些結(jié)果詳細(xì)地揭示了單層MoS2的原子結(jié)構(gòu)和晶界對雙層MoS2生長的影響，對于其在光電子學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義。
二維材料學(xué)術(shù)QQ群：1049353403Fabian Bertoldo, et al, Intrinsic Defects in MoS2 Grown by Pulsed Laser Deposition: From Monolayers to Bilayers, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.0c08835https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08835
