1. Nature Mater.：高性能熱電器件和實(shí)際設(shè)備的挑戰(zhàn)
熱電材料可以潛在地用于固態(tài)設(shè)備，收集廢熱并將其轉(zhuǎn)化為電能，從而提高燃料利用效率。在過(guò)去十年中，這些材料的效率顯著提高，人們對(duì)熱電發(fā)電機(jī)在各種節(jié)能和能源管理應(yīng)用中的使用提出了期望，尤其是在中高溫（400-900 °C）區(qū)間。然而，阻礙熱電發(fā)電機(jī)成功商業(yè)化的幾個(gè)重要問(wèn)題仍未解決，很大程度上是因?yàn)槿狈ρ芯柯肪€(xiàn)圖。由于TE材料的進(jìn)步和突破，美國(guó)西北大學(xué)Mercouri G. Kanatzidis團(tuán)隊(duì)討論了它們?cè)谠O(shè)備和模塊中實(shí)施的潛力，重點(diǎn)是TE發(fā)電。 根據(jù)工作溫度對(duì)材料進(jìn)行分類(lèi)后，將簡(jiǎn)要討論最有可能在未來(lái)設(shè)備中使用的材料。還討論了可以促進(jìn)TE發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和可能的未來(lái)戰(zhàn)略。
本文要點(diǎn)：
1）首先，研究人員討論了高性能TE材料開(kāi)發(fā)的最新進(jìn)展，特別是那些具有高穩(wěn)定性、低制造成本和高可擴(kuò)展性的材料。
2）其次，描述了對(duì)基于這些材料和當(dāng)前狀態(tài)的新型TE器件制造技術(shù)的需求。
3）第三，考慮了過(guò)渡到高效設(shè)備和模塊的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和可能的策略，這將為更廣泛的使用和商業(yè)化開(kāi)辟道路。
4）最后，得出的結(jié)論是，缺乏基于材料的可用TE器件和模塊的主要原因是在如何開(kāi)發(fā)穩(wěn)定的高溫電和熱界面方面的知識(shí)空白。
Yan, Q., Kanatzidis, M.G. High-performance thermoelectrics and challenges for practical devices. Nat. Mater. (2021).
https://doi.org/10.1038/s41563-021-01109-w
2. Nature Commun.：微孔聚合物共混物的多共價(jià)交聯(lián)助力超選擇性分子篩分氣體分離膜
開(kāi)發(fā)超過(guò)常規(guī)滲透選擇性上限的高性能膜對(duì)先進(jìn)氣體分離應(yīng)用至關(guān)重要。在這一背景下，微孔聚合物由于其特殊的滲透性而受到越來(lái)越多的關(guān)注，然而，它表現(xiàn)出適度的選擇性，不利于分離類(lèi)似尺寸的氣體混合物。近日，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所李南文研究員，大連理工大學(xué)馬滄海研究員報(bào)道了提出了一種通過(guò)PIM-BM/TB的多共價(jià)交聯(lián)來(lái)設(shè)計(jì)微孔聚合物共混膜的方法。
本文要點(diǎn)：
1）提出了三種可能的PIM-BM/TB膜的交聯(lián)機(jī)制，它們依賴(lài)于交聯(lián)溫度：（a）叔胺與溴甲基反應(yīng)生成季銨鹽；（b）高溫下的烷基化反應(yīng)；（c）聚合物鏈斷裂和重排后的熱氧化交聯(lián)反應(yīng)。PIM-BM與TB之間同時(shí)發(fā)生復(fù)雜的內(nèi)部和內(nèi)部交聯(lián)反應(yīng)。
2）具有可調(diào)節(jié)孔隙率的交聯(lián)PIM-BM/TB分子篩分膜對(duì)于工業(yè)上重要的氣體對(duì)具有理想的氣體分離性能。該膜在交聯(lián)XPIM-BM/TB中表現(xiàn)出超高的H2/CH4選擇性，在300 °C下反應(yīng)5 h，H2透過(guò)率為358 Barrer。更重要的是，對(duì)于H2/CH4、CO2/CH4、H2/N2和O2/N2等多種混合氣體，交聯(lián)膜分離性能大大超過(guò)了傳統(tǒng)聚合物膜目前的上限。未來(lái)，在聚合物合成過(guò)程中，通過(guò)控制溴代甲基化程度和優(yōu)化PIM-BM與TB的共混比例，可以進(jìn)一步提高微孔聚合物膜的物理分離性能和氣體分離性能。
這項(xiàng)工作中的策略為設(shè)計(jì)和制造高性能分離的有前途的分子篩分膜提供了一條途徑。這種在不同溫度范圍內(nèi)發(fā)生多重交聯(lián)反應(yīng)的漸進(jìn)交聯(lián)方法在制備超選擇性回收H2和捕獲CO2膜方面具有極大的應(yīng)用潛力。進(jìn)一步的，該概念有望用于其他市售聚合物，如聚砜，聚酰亞胺等，目前正在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)中。
Chen, X., Fan, Y., Wu, L. et al. Ultra-selective molecular-sieving gas separation membranes enabled by multi-covalent-crosslinking of microporous polymer blends. Nat Commun 12, 6140 (2021).
DOI：10.1038/s41467-021-26379-5
https://doi.org/10.1038/s41467-021-26379-5
3. JACS：從提高銥質(zhì)量活性的9R-BaIrO3電催化劑中識(shí)別用于酸性O(shè)ER的活性層結(jié)構(gòu)
銥（Ir）基鈣鈦礦在酸性介質(zhì)中對(duì)析氧反應(yīng)（OER）表現(xiàn)出良好的催化活性，然而，Ir的質(zhì)量活性較低，同時(shí)，關(guān)于其活性層結(jié)構(gòu)尚未確定。近日，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校金松教授，Liang Cai，中科大閆文盛研究員報(bào)道了首次采用溶液煅燒后再?gòu)?qiáng)酸處理的方法合成了高活性的1 nm IrOx 顆粒均勻錨定的9R-BaIrO3（IrOx/9R-BaIrO3）催化劑。
本文要點(diǎn)：
1）所開(kāi)發(fā)的IrOx/9R-BaIrO3催化劑具有較高的銥質(zhì)量活性（168 A gIr?1），約為基準(zhǔn)酸性O(shè)ER電催化劑IrO2（10 A gIr?1）的16倍，僅需230 mV的低過(guò)電位即可達(dá)到10 mA cm?2geo的電流密度。
2）詳細(xì)的掃描透射電子顯微鏡、同步輻射X射線(xiàn)吸收光譜和X射線(xiàn)光電子能譜分析表明，在電催化過(guò)程中，最初的1 nm IrOxNPs/9R-BaIrO3轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)Ir4+OxHy/IrO6八面體，然后在表面形成非晶態(tài)Ir5+Ox/IrO6八面體。來(lái)自9R-BaIrO3中面共享IrO6八面體三聚體的非晶態(tài)Ir5+氧化物的這種高相對(duì)含量和Ir5+Ox/9R-BaIrO3催化劑的增強(qiáng)的金屬電導(dǎo)率是其出色酸性O(shè)ER電催化活性的原因。
這項(xiàng)研究為鈣鈦礦型電催化劑的表面活性層結(jié)構(gòu)演化提供了新的見(jiàn)解，并為設(shè)計(jì)高活性酸性O(shè)ER納米催化劑提供了新的途徑。
Na Li, et al, Identification of the Active-Layer Structures for Acidic Oxygen Evolution from 9R-BaIrO3 Electrocatalyst with Enhanced Iridium Mass Activity, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c04087
https://doi.org/10.1021/jacs.1c04087
4. JACS：氧雜蒽基NIR-II染料用于對(duì)體內(nèi)血液循環(huán)進(jìn)行動(dòng)態(tài)成像
近紅外II區(qū)(NIR-II, 1000-1700 nm)熒光生物成像因其穿透深度和對(duì)比度高而備受研究者的關(guān)注。然而，探索和開(kāi)發(fā)具有長(zhǎng)波長(zhǎng)、高亮度的新型小分子熒光材料仍然是該領(lǐng)域所面臨的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。中科院化學(xué)所史文研究員通過(guò)展開(kāi)π-共軛和增強(qiáng)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)，構(gòu)建了一系列新型氧雜蒽基NIR-II染料（VIXs）。
本文要點(diǎn)：
1）在這些染料中，VIX-4具有最佳的熒光發(fā)射波長(zhǎng)（1210 nm），且亮度高，可用于實(shí)現(xiàn)200 fps的小鼠血流動(dòng)態(tài)成像。利用動(dòng)態(tài)成像的高時(shí)空分辨率，實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)血流方向以直接區(qū)分動(dòng)脈和靜脈，并通過(guò)視頻的方式測(cè)量血流量。
2）綜上所述，該研究不僅為實(shí)現(xiàn)高時(shí)空分辨率的生物成像提供了一種有效的工具，而且為構(gòu)建NIR-II染料提供了一種新型有效的共軛骨架。
Diankai Liu. et al. Xanthene-Based NIR-II Dyes for In Vivo Dynamic Imaging of Blood Circulation. Journal of the American Chemical Society. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c07711
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07711
5. JACS：雙刺激響應(yīng)性動(dòng)態(tài)共價(jià)肽標(biāo)簽用于在類(lèi)腫瘤微環(huán)境中實(shí)現(xiàn)序列控制釋放
動(dòng)態(tài)共價(jià)化學(xué)(DCvC)已成為設(shè)計(jì)穩(wěn)定、具有刺激響應(yīng)性的連接子或偶聯(lián)物的通用合成工具。結(jié)合親和性、締合和解離常數(shù)之間的相互作用對(duì)反應(yīng)的選擇性、轉(zhuǎn)化率以及在水溶液中的穩(wěn)定性都有很大的影響。然而，動(dòng)態(tài)共價(jià)相互作用往往表現(xiàn)出快速結(jié)合和快速解離的特點(diǎn)（反之亦然），而這也會(huì)影響它們的轉(zhuǎn)化率和穩(wěn)定性。為了克服連接子設(shè)計(jì)所面臨的局限性，德國(guó)烏爾姆大學(xué)Tanja Weil和Seah Ling Kuan開(kāi)發(fā)了一種雙響應(yīng)性動(dòng)態(tài)共價(jià)肽標(biāo)簽，其結(jié)合了具有快速締合和解離速度的pH響應(yīng)性硼酸酯和具有氧化還原活性、形成/解離緩慢的二硫化物。
本文要點(diǎn)：
1）硼酸-鄰苯二酚相互作用的預(yù)配位能夠提高二硫化物形成異二聚體的選擇性。研究表明，由此所得的雙肽偶聯(lián)物可在水溶液和酸性腫瘤樣細(xì)胞外微環(huán)境中表現(xiàn)出較好的絡(luò)合物穩(wěn)定性。
2）此外，該偶聯(lián)物也能夠?qū)ι矸秶鷥?nèi)的pH變化以及癌細(xì)胞內(nèi)的氧化還原條件做出響應(yīng)。在這種協(xié)同效應(yīng)的作用下，該標(biāo)簽在控制生物偶聯(lián)物在水介質(zhì)稀釋下的穩(wěn)定性以及設(shè)計(jì)對(duì)細(xì)胞中不同生物刺激產(chǎn)生響應(yīng)的智能藥物方面具有很好的應(yīng)用前景。
Maksymilian Marek Zegota. et al. Dual Stimuli-Responsive Dynamic Covalent Peptide Tags: Toward Sequence-Controlled Release in Tumor-like Microenvironments. Journal of the American Chemical Society. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06559
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06559
6. JACS：激活NASICON正極的多電子反應(yīng)助力高能量密度鈉離子電池
為了實(shí)現(xiàn)鈉離子電池（SIBs）的競(jìng)爭(zhēng)力性能，仍然需要進(jìn)行大量的研究，在全面理解所涉及的鈉存儲(chǔ)機(jī)制的基礎(chǔ)上，以開(kāi)發(fā)更穩(wěn)定和更高能量的電極，特別是正極材料。迄今為止，人們已經(jīng)研究了各種類(lèi)型的正極，包括層狀過(guò)渡金屬氧化鈉，聚陰離子和堿金屬六氰酸鹽。其中，聚陰離子材料被認(rèn)為是近年來(lái)最重要的候選材料之一，具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用研究。具有鈉超導(dǎo)體(NASICON)結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬磷酸鹽在聚陰離子家族中起著決定性的作用，其具有堅(jiān)固的三維(3D)框架，在循環(huán)過(guò)程中體積變化小，可逆容量大。
近日，高麗大學(xué)Yong-Mook Kang報(bào)道了全面系統(tǒng)地研究了在NASICON型正極中摻Cr如何充分激活V在非水電解液中的三電子反應(yīng)。
本文要點(diǎn)：
1）在微米/納米顆粒表面均勻涂覆一層碳層，可以在不同的電流密度下實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的電化學(xué)性能。在4.2?1.0 V的寬電壓窗口內(nèi)，與原始電極相比，1 C倍率下的總能量密度得到了顯著提高。
2）通過(guò)采用先進(jìn)的表征技術(shù)，研究人員確定了在儲(chǔ)鈉過(guò)程中發(fā)生了獨(dú)特的固溶體反應(yīng)，這可以使鈉的擴(kuò)散過(guò)程更加順暢。此外，這一發(fā)現(xiàn)也得到了從頭算的驗(yàn)證。Cr作為NASICON結(jié)構(gòu)中電化學(xué)不活躍的摻雜劑，有助于減小禁帶寬度，而Cr在其3d軌道上的未配對(duì)電子是成功觸發(fā)V4+/V5+氧化還原對(duì)的高電壓反應(yīng)的關(guān)鍵。
這項(xiàng)研究為高性能SIBs的發(fā)展提供了前所未有的洞察力。此外，這種不活躍的摻雜策略也可以應(yīng)用于其他類(lèi)型的材料，以激活潛在的更高能量密度。
Mingzhe Chen, et al, Activating a Multielectron Reaction of NASICON-Structured Cathodes toward High Energy Density for Sodium-Ion Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c06727
https://doi.org/10.1021/jacs.1c06727
7. JACS：自組裝卟啉超分子的晶界工程用于高效大面積鈣鈦礦光伏
晶界管理對(duì)多晶鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 (PSC)，尤其是大面積器件的性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。然而，典型的鈍化劑本質(zhì)上是絕緣的并限制載流子傳輸。蘭州大學(xué)曹靖等人設(shè)計(jì)了一種用于晶界的超分子粘合劑，以同時(shí)鈍化缺陷并促進(jìn)跨鈣鈦礦晶界的空穴傳輸。
本文要點(diǎn)：
1）通過(guò)將單胺卟啉（MPs，M = Co、Ni、Cu、Zn 或 H）摻雜到鈣鈦礦薄膜中，MPs在晶界處自組裝成超分子。
2）鈣鈦礦中的有機(jī)陽(yáng)離子將超分子中的MP質(zhì)子化，形成結(jié)合在鈣鈦礦晶粒表面上的銨卟啉，從而鈍化缺陷并從鈣鈦礦晶格中提取空穴。
3）超分子（尤其是 NiP 超分子）中的周期性極化子促進(jìn)提取的空穴跨邊界傳輸，減少非輻射載流子復(fù)合。NiP 摻雜 PSC在1.0 cm2 的有源面積上顯示出22.1%的認(rèn)證效率，并具有顯著改善的開(kāi)路電壓和填充因子。未封裝的器件在AM 1.5G太陽(yáng)光連續(xù)照明或85°C加熱 3000 小時(shí)內(nèi)保持超過(guò)80%的初始性能。
Zihan Fang, et al，Grain Boundary Engineering with Self-Assembled Porphyrin Supramolecules for Highly Efficient Large-Area Perovskite Photovoltaics， J. Am. Chem. Soc. 2021,
DOI：10.1021/jacs.1c07518
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07518
8. JACS：適應(yīng)性多價(jià)毛狀無(wú)機(jī)納米粒子制備方法
斑狀粒子是一種非常規(guī)的粒子，其表面有少量的離散的、不同的區(qū)域。這些粒子，包括最簡(jiǎn)單的Janus粒子，在粒子的兩邊有著截然不同的性質(zhì)，在許多應(yīng)用中都有希望。有鑒于此，美國(guó)田納西大學(xué)的Bin Zhao、美國(guó)德雷塞爾大學(xué)的Christopher Y. Li等研究人員，開(kāi)發(fā)了適應(yīng)性多價(jià)毛狀無(wú)機(jī)納米粒子制備方法。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員報(bào)告了一種基于聚合物刷的方法，通過(guò)利用半徑與聚合物尺寸相當(dāng)?shù)腘Ps上的二元混合均聚物刷的橫向微相分離，制備多價(jià)斑片狀納米顆粒（NPs），其納米疇數(shù)（價(jià)）為6到10，可能為1到10。
2）通過(guò)兩步表面引發(fā)的可逆失活自由基聚合，在20.4 nm二氧化硅納米顆粒上生長(zhǎng)了定義良好的混合刷，并在從良好溶劑澆鑄時(shí)橫向分離微相，在2D表面上產(chǎn)生多價(jià)納米顆粒。
3）研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)相應(yīng)價(jià)態(tài)的價(jià)態(tài)和平均芯尺寸之間存在線(xiàn)性關(guān)系。混合刷狀納米顆粒顯示出通過(guò)納米域重疊形成“鍵”的能力，并在與相鄰納米顆粒相互作用時(shí)改變價(jià)態(tài)。
本文研究的方法為研究斑片狀NPs開(kāi)辟了一條新的途徑。
Caleb A. Bohannon, et al. Adaptable Multivalent Hairy Inorganic Nanoparticles. JACS, 2020.
DOI：10.1021/jacs.1c08261
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c08261
9. JACS：通過(guò)分層共組裝擴(kuò)大基于二苯丙氨酸的肽結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)多樣性和功能范圍
通過(guò)分子修飾和溶劑改變來(lái)調(diào)節(jié)基于二苯丙氨酸的組裝體的結(jié)構(gòu)多樣性已在生物和納米技術(shù)中得到廣泛探索。然而，基于這一最小構(gòu)建塊的組裝體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭烧{(diào)諧超分子納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控以及具有多重響應(yīng)性的智能超分子材料的進(jìn)一步構(gòu)建仍未得到滿(mǎn)足。共組裝是自然系統(tǒng)用來(lái)擴(kuò)展建筑空間的一種策略，很少被探索。有鑒于此，復(fù)旦大學(xué)的韋廣紅、以色列特拉維夫大學(xué)的Ehud Gazit等研究人員，通過(guò)分層共組裝擴(kuò)大基于二苯丙氨酸的肽結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)多樣性和功能范圍。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員提出了一種共組裝策略，研究通過(guò)分子間氫鍵與各種聯(lián)吡啶衍生物混合由N-末端封端的二苯丙氨酸形成的組裝體的形態(tài)操縱。
2）通過(guò)一系列生物物理技術(shù)和計(jì)算模擬，充分研究了共組裝誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)多樣性。
3）此外，通過(guò)將功能性聯(lián)吡啶分子摻入共組裝體中，構(gòu)建了多響應(yīng)性雙組分超分子凝膠。
本文研究不僅描述了通過(guò)超分子相互作用操縱二苯丙氨酸基組裝體的分級(jí)納米結(jié)構(gòu)和形態(tài)轉(zhuǎn)變的共組裝策略，而且還促進(jìn)了對(duì)各種外部刺激響應(yīng)的智能水凝膠基生物材料的合理設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。
Wei Ji, et al. Expanding the Structural Diversity and Functional Scope of Diphenylalanine-Based Peptide Architectures by Hierarchical Coassembly. JACS, 2020.
DOI：10.1021/jacs.1c07915
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07915
10. JACS：層還是管是揭示決定層狀配位聚合物卷起的關(guān)鍵因素
自從碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，納米管材料已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。盡管層到管的卷起機(jī)制已被廣泛用于解釋許多無(wú)機(jī)納米管的形成，但它尚未普遍應(yīng)用于配位聚合物（CPs）。有鑒于此，南京大學(xué)的鄭麗敏等研究人員，揭示了層還是管是揭示決定層狀配位聚合物卷起的關(guān)鍵因素。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員為了揭示決定層狀CPs卷起的關(guān)鍵因素，選擇了Co/R-，S-Xpemp[Xpemp=（4-X-1-苯乙氨基）甲基膦酸，X=H，F(xiàn)，Cl，Br]系統(tǒng)，并研究弱相互作用如何影響層狀或管狀結(jié)構(gòu)的形成。
2）得到了四對(duì)具有管狀結(jié)構(gòu)的同手性同構(gòu)化合物R-, S-Co(Xpemp)(H2O)2 [X = H (1H), F (2F), Cl (3Cl), Br (4Br)]。
3）當(dāng)X為Cl(5Cl)和Br(6Br)時(shí)，3,3′-偶氮聯(lián)吡啶（ABP）客體分子的包合導(dǎo)致化合物R-, S-[Co(Xpemp)(H2O)2]4·ABP·H2O具有層狀結(jié)構(gòu)，而當(dāng)X為H和F時(shí)則形成管狀化合物1H和2F。
4）外消旋化合物meso-Co(Xpemp)(H2O)2 [X = F (7F), Cl (8Cl), Br (9Br)] 使用外消旋體XpempH2作為反應(yīng)前體，但在X=H時(shí)不使用。
5）對(duì)R-6Br的詳細(xì)研究表明，在水熱條件下去除ABP時(shí)發(fā)生層到管的轉(zhuǎn)變，形成具有管狀結(jié)構(gòu)的R-4Br。
6）有機(jī)溶劑中沒(méi)有發(fā)生類(lèi)似的層到管轉(zhuǎn)化。結(jié)果表明，弱的層間相互作用是層卷起的先決條件，但并不充分。在目前的情況下，水也為層到管的轉(zhuǎn)換提供了驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)理論計(jì)算，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性。
Jia-Ge Jia, et al. Layer or Tube? Uncovering Key Factors Determining the Rolling-up of Layered Coordination Polymers. JACS, 2021.
DOI：10.1021/jacs.1c07517
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07517
11. AM：一種基于橡膠/碳納米管的高性能、靈敏、可穿戴的多功能傳感器用于用于人體運(yùn)動(dòng)和皮膚溫度檢測(cè)
近年來(lái)，柔性可穿戴電子設(shè)備由于其固有的特性，在個(gè)人健康監(jiān)測(cè)、人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和感覺(jué)皮膚等領(lǐng)域作為傳統(tǒng)剛性金屬導(dǎo)體的替代品引起了人們極大的興趣。然而，大多數(shù)可穿戴傳感器普遍存在可伸縮性差、靈敏度差、強(qiáng)度不理想、電導(dǎo)率低、傳感功能單一等問(wèn)題，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。近日，廣西大學(xué)徐傳輝教授報(bào)道了以羧基丁苯橡膠（XSBR）和親水性絲膠（SS）非共價(jià)鍵修飾碳納米管（CNTs）為基礎(chǔ)，合理設(shè)計(jì)了氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并將其制成多功能傳感器。
本文要點(diǎn)：
1）該傳感器可檢測(cè)微弱變形和大變形，其檢測(cè)下限為1%應(yīng)變，伸長(zhǎng)率高達(dá)217%，強(qiáng)度為12.58 MPa，靈敏度高，測(cè)量系數(shù)高達(dá)25.98，電導(dǎo)率為0.071 S m?1，滲流閾值為0.504 wt%。
2）所制備的傳感器還具有令人印象深刻的熱響應(yīng)（0.01636 °C?1） 并實(shí)現(xiàn)人體溫度測(cè)量的應(yīng)用。此外，多功能，可擴(kuò)展的XSBR/SSCNT傳感器具有實(shí)時(shí)和原位生理信號(hào)的集成跟蹤能力，為開(kāi)發(fā)人類(lèi)健康和體育應(yīng)用中的可穿戴人工智能提供了一條很有前景的途徑。
Mengzhuan Lin, et al, A High-Performance, Sensitive, Wearable Multifunctional Sensor Based on Rubber/CNT for Human Motion and Skin Temperature Detection, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202107309
https://doi.org/10.1002/adma.202107309
12. AM：原位生長(zhǎng)的ZnSe覆蓋層進(jìn)行界面操控以實(shí)現(xiàn)高度可逆的Zn金屬負(fù)極
鋅（Zn）金屬負(fù)極因其合適的氧化還原電位、低成本和高安全性而受到越來(lái)越多的科學(xué)和工業(yè)關(guān)注。然而，由于不可控的枝晶生長(zhǎng)、析氫和副反應(yīng)導(dǎo)致的Zn負(fù)極不穩(wěn)定，極大地阻礙了其商業(yè)化。近日，蘇州大學(xué)孫靖宇教授報(bào)道了設(shè)計(jì)了一種高度可逆的Zn負(fù)極，通過(guò)化學(xué)氣相沉積（CVD）原位生長(zhǎng)ZnSe覆蓋層，以類(lèi)似于人工固體電解質(zhì)界面（SEI）的方式實(shí)現(xiàn)了有效的界面操縱，以穩(wěn)定堿金屬負(fù)極。該設(shè)計(jì)策略充分利用了可擴(kuò)展性和內(nèi)在簡(jiǎn)單性，具有充分滿(mǎn)足實(shí)際需求的潛力。
本文要點(diǎn)：
1）最初無(wú)序的Zn突起在硒化后轉(zhuǎn)變?yōu)閆nSe納米顆粒，在那里形成超薄的ZnSe層，并均勻地結(jié)合到Zn金屬上，形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)的ZnSe@Zn。這種界面工程可以同時(shí)降低Zn成核過(guò)電位，并在很大程度上使局域電場(chǎng)均勻。親Zn的ZnSe覆蓋層可以促進(jìn)Zn-離子的傳輸，同時(shí)繞過(guò)溶劑化的對(duì)應(yīng)離子的傳輸。因此，顯著抑制了析氫和副產(chǎn)物的形成。與傳統(tǒng)的非導(dǎo)電鍍層相比，ZnSe的獨(dú)特之處主要在于在長(zhǎng)周期電鍍/剝離初期誘導(dǎo)有利的Zn(002)晶面優(yōu)先界面生長(zhǎng)，從而抑制Zn枝晶的形成。
2）得益于界面處理，得到的ZnSe@Zn負(fù)極在電流密度為1.0 mA cm?2時(shí)的壽命延長(zhǎng)了1530 h，在30.0 mA cm?2/10.0mAh cm?2下穩(wěn)定的剝離/電鍍操作長(zhǎng)達(dá)172 h。進(jìn)一步的，基于ZnSe@Zn負(fù)極的全電池在5.0 A g?1循環(huán)1000次后容量保持率為84%。
這種由原位生長(zhǎng)的ZnSe制成的高度可逆的鋅負(fù)極有望滿(mǎn)足工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用的需求。
Xianzhong Yang, et al, Interfacial Manipulation via In Situ Grown ZnSe Cultivator toward Highly Reversible Zn Metal Anodes, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202105951
https://doi.org/10.1002/adma.202105951
