1. Science Advances：由液晶彈性纖維制成的通過自發快速通過的葉狀環的自主、不受束縛的步態同步
通過快速跳躍從一種平衡狀態轉換到另一種平衡狀態可以存儲彈性能量，并將其釋放為快速運動的動能，就像金星捕蠅器和蜂鳥在飛行中捕捉昆蟲一樣。它們被用于軟機器人的重復和自主運動。在這項研究中，賓夕法尼亞大學Shu Yang，Dae Seok Kim合成了彎曲的液晶彈性體(LCE)纖維作為構建塊，當加熱到熱表面時，可以經歷屈曲不穩定性，導致自主的突躍和滾動行為。
本文要點：
1）當它們連接成波瓣環路時，其中每根光纖都受到相鄰光纖的幾何約束，它們表現出自主、自我調節和重復的同步，頻率約為1.8赫茲。
2）通過在光纖上添加剛性微珠，我們可以微調驅動方向和速度(高達~2.4 mm/S)。
3）最后，研究人員使用這些環作為機器人的腿，演示了各種步態運動模式。
Dae Seok Kim, et al, Autonomous, untethered gait-like synchronization of lobed loops made from liquid crystal elastomer fibers via spontaneous snap-through, Sci. Adv. 9, eadh5107 (2023)
DOI: 10.1126/sciadv.adh5107
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh5107
2. Matter：用于多界面復合材料制造的可編程脈沖氣動打印
基于液滴的打印在柔性傳感器、軟機器人、生物打印和生物靈感結構方面越來越受歡迎。然而，具有寬Z數(Ohnesorge數的倒數)的可編程多接口液滴打印仍然具有挑戰性。近日，中科大Ronald X. Xu，Zhiqiang Zhu，Ting Si提出了一種可編程脈沖氣動印花(PPAP)方法，用于圖案化具有廣泛的材料兼容性和多尺度和多界面特性的軟材料。
本文要點：
1）PPAP利用可編程的脈沖氣流剪切噴嘴孔處的懸垂液滴，覆蓋了廣泛的參數范圍。由于其同流結構，PPAP可以準確地打印出具有殼核、Janus和組合形態的液滴。
2）多界面液滴的尺寸與其物理化學參數無關，可以用標度定律來預測。演示包括多尺度、多界面復合材料：細胞負載的環形顆粒、液態金屬電路、激光刺激響應性微膠囊、海藻酸鈣彈性體和3D多界面簇。PPAP有望促進微納功能結構和器件的發展。
Zhiqiang Zhu, et al., Programmable pulsed aerodynamic printing for multi-interface composite manufacturing, Matter (2023)
DOI：10.1016/j.matt.2023.04.017
https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.04.017
3. Matter：用于工程化共價有機骨架的超分子礦化策略實現優異的 Zn-I2 電池性能
在納米/中尺度微調孔結構和晶體取向的共價有機框架 (COF) 的構建對其潛在應用至關重要，但 COF 的常見合成路線總是導致不可預測的成核生長和小晶體的聚集，具有任意方向和幾何形狀。在這里，華東師范大學Shaohua Liu開發了一種超分子礦化策略，用于通過預組裝和隨后的超分子原位共價鎖定來可控地制造半導體 COF 納米結構。
本文要點：
1）該策略通過降低系統的熵來改變動態共價化學反應路徑，從而有助于按需控制 COF 的生長和結晶（包括 1D、2D 等）。
2）定制的 COF 可以有效抑制穿梭效應，并通過強大的本征電子對誘導相互作用加速聚碘化物的轉化，從而在鋅碘電池中發揮出色的性能。
3）這些研究在超分子化學和聚合物科學之間建立了聯系，用于可控構建 COF 和超分子材料。
Wenda Li, et al., Supramolecular mineralization strategy for engineering covalent organic frameworks with superior ZnI2 battery performances, Matter (2023)
DOI：10.1016/j.matt.2023.04.019
https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.04.019
4. Angew：用于耐久鋁電池的氧化還原-雙極性聚酰亞胺二維共價有機骨架陰極
新興的可充電鋁電池（RAB）為下一代儲能技術提供了低成本和典范安全性的可持續選擇。然而，RAB的發展受到高性能正極材料有限供應的限制。近日，德累斯頓工業大學馮新亮教授，Minghao Yu報道了兩種在RAB中具有氧化還原雙極能力的聚酰亞胺二維共價有機框架（2D-COFs）陰極。
本文要點：
1）最佳的2D-COF電極可實現132 mAh g?1的高比容量。值得注意的是，該電極具有長期循環穩定性（每個循環的容量衰減可以忽略不計~0.0007%），優于早期報道的有機RAB陰極。
2）2D-COF將n型酰亞胺和p型三嗪活性中心整合到周期性多孔聚合物骨架中。研究人員通過多種表征，闡明了2D-COF電極的獨特法拉第反應，該反應涉及AlCl2+和AlCl4?雙離子作為電荷載流子。
這項工作為RAB中的新型有機陰極鋪平了道路。
Yannan Liu, et al, Redox-Bipolar Polyimide Two-Dimensional Covalent Organic Framework Cathodes for Durable Aluminium Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202306091
https://doi.org/10.1002/anie.202306091
5. Advance Science：無源和無線全紡織可穿戴傳感器系統
移動健康技術和帶有可穿戴傳感器的活動跟蹤使您能夠連續、不顯眼地監控運動和生物物理參數。基于服裝的可穿戴設備的進步將紡織品用作傳輸線、通信樞紐和各種傳感模式；這一研究領域正朝著將電路完全集成到紡織部件中的方向發展。目前運動跟蹤的一個限制是需要要求紡織品與剛性設備的物理連接的通信協議，或具有有限便攜性和較低采樣率的矢量網絡分析儀(VNA)。電感-電容(LC)電路是理想的候選電路，因為紡織品傳感器可以很容易地與紡織品元件一起實施，并允許無線通信。近日，蘇黎世聯邦理工學院Carlo Menon，Tyler J. Cuthber報道了一種能夠感知運動并實時無線傳輸數據的智能服裝。
本文要點：
1）這件衣服的特點是一個無源LC傳感器電路，由帶電的紡織元件組成，通過感應耦合來感知張力并進行通信。
2）便攜式輕量級閱讀器(FReader)是為了實現比縮小的VNA更快的采樣率來跟蹤人體運動，并用于無線讀取適合智能手機部署的傳感器信息而開發的。
3）智能服裝-fReader系統實時監控人體運動，展示了以紡織品為基礎的電子產品向前發展的潛力。
Valeria Galli, et al, Passive and Wireless All-Textile Wearable Sensor System, Adv. Sci. 2023, 2206665
DOI: 10.1002/advs.202206665
https://doi.org/10.1002/advs.202206665
6. Advance Science：使用基于氫化物的電解質和硫化銅電極的具有長循環壽命的鈣金屬電池
作為鋰離子電池的潛在替代品，可充電鈣金屬電池具有高能量密度、成本效益和天然元素豐度等優勢。然而，諸如電解質對鈣金屬的鈍化以及缺乏具有高效 Ca2+ 存儲能力的正極材料等挑戰阻礙了實用鈣金屬電池的發展。為了克服這些限制，日本東北大學Shin-i. Orimo，Kazuaki Kisu驗證了 CuS 正極在 Ca 金屬電池中的適用性及其電化學性能。
本文要點：
1）非原位光譜和電子顯微鏡結果表明，包含良好分散在高表面積碳基質中的納米顆粒的 CuS 陰極可以作為通過轉化反應存儲 Ca2+的有效陰極。
2）這種功能最佳的陰極與定制的弱配位單碳硼烷陰離子電解質，即 1,2-二甲氧基乙烷/四氫呋喃中的 Ca(CB11H12)2 相結合，可在室溫下實現可逆的 Ca 電鍍/剝離。該組合提供了具有超過 500 個循環的長循環壽命和基于第 10 個循環的容量的 92% 的容量保持率的 Ca 金屬電池。
該研究證實了鈣金屬負極長期運行的可行性，可以加快鈣金屬電池的發展。
Kazuaki Kisu. Et al, Calcium Metal Batteries with Long Cycle Life Using a Hydride-Based Electrolyte and Copper Sulfide Electrode, Adv. Sci. 2023, 2301178
DOI: 10.1002/advs.202301178
https://doi.org/10.1002/advs.202301178
7. NSR：缺陷促進高導電石墨烯薄膜的石墨化
用石墨烯片制造具有非凡導電性和導熱性的高度結晶宏觀薄膜對于電子、電信和熱管理中的應用至關重要。高溫石墨化是迄今為止已知的所有類型碳材料結晶的唯一方法，其中隨著溫度的升高逐漸去除缺陷。然而，當使用氧化石墨烯、還原氧化石墨烯和原始石墨烯等石墨烯材料作為前驅體時，即使在 3000 °C 下進行長期石墨化，也只能生成晶粒尺寸小、結構紊亂豐富的石墨烯薄膜，這限制了它們的導電性。
在這里，中科院沈陽金屬所任文才發現，高溫缺陷在石墨化過程中顯著加速了石墨烯薄膜的顆粒生長和有序化，實現了理想的AB堆積，并在2000 ℃到3000 ℃分別將顆粒尺寸、電導率和熱導率提高了100倍、64倍和28倍以上。
本文要點：
1）這一過程是通過氮摻雜實現的，它延遲了有缺陷的石墨烯的晶格恢復，在高溫下保留了石墨烯薄膜中豐富的空位、位錯和晶界等缺陷。
2）通過這種方法，制造了一種類似于高取向熱解石墨的高度有序的結晶石墨烯薄膜，其導電性和導熱性（~2.0 x 104 S cm-1; ~1.7 x 103 W m-1 K-1）提高了~分別是氧化石墨烯制備的石墨烯薄膜的 6 倍和 2 倍。
3）這種石墨烯薄膜在 10 μm 的厚度下還表現出約 90 dB 的超高電磁干擾屏蔽效能，優于所有同等厚度的合成材料，包括 MXene 薄膜。這項工作不僅為高導電石墨烯薄膜的技術應用鋪平了道路，而且為有效改善其他碳材料如石墨烯纖維、碳納米管纖維、碳纖維、聚合物衍生石墨、和高度定向的熱解石墨。
Qing Zhang, et al, Defects boost graphitization for highly conductive graphene films, NSR, 2023
https://doi.org/10.1093/nsr/nwad147
8. AEM：Bi0.67NbS2 準拓撲插層機制實現鈉離子電池 100 C 快速充電
具有高體積容量的合金型鉍已成為一種很有前途的鈉離子電池負極，但存在體積膨脹大和連續粉化的問題。在此，中科院上硅所黃富強研究員提出了一種配位約束策略，即通過有利于重建的線性配位鍵將原子Bi化學限制在插層主體框架中，從而實現一種新的準拓撲插層機制。
本文要點：
1）具體來說，研究人員合成了微米尺寸的Bi0.67NbS2，其中Bi原子與NbS2層間的兩個S原子線性配位。強大的Nb?S主體框架提供快速離子/電子擴散通道并緩沖Na+插入的體積膨脹，賦予Bi0.67NbS2較低的能壘（0.141對Bi的0.504 eV）。
2）原位和非原位表征表明，Bi原子通過固溶過程與Na+形成合金，并在脫合金后受到重建的Bi?S鍵的約束，實現了結晶Bi0.67NbS2相的完全恢復，避免了原子Bi的遷移和聚集。
3）因此，Bi0.67NbS2陽極在1 C下可提供325 mAh g-1的可逆容量，在100 C下可提供226 mAh g-1的超高倍率穩定性，循環次數超過25000次。因此，所提出的由協調模式調制誘導的準拓撲插層機制有望有助于快速充電電池的實際電極設計。
Zhuoran Lv, et al, Quasi-Topological Intercalation Mechanism of Bi0.67NbS2 Enabling 100 C Fast-Charging for Sodium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300790
https://doi.org/10.1002/aenm.202300790
9. AEM：在堅固靈活的 MXene@rGO 導電框架中原位構建納米限域 TiO2 顆粒，實現高性能混合鎂硫電池
通過納米結構材料設計探索新型高效硫正極對于開發高性能金屬硫電池至關重要，金屬硫電池是下一代儲能系統的有前途的候選者。然而，多硫化物的穿梭行為和緩慢的反應動力學阻礙了硫正極的應用。在此，復旦大學余學斌教授，南京航空航天大學Tengfei Zhang構建了具有優異比表面積、結構穩定性和離子/電子導電性的3D MXene/還原氧化石墨烯(rGO)復合導電框架。
本文要點：
1）在MXene和rGO之間的夾層中原位生長的TiO2納米粒子可用作多硫化物的吸附和催化活性位點，以加速電化學反應動力學并減輕穿梭效應，從而提高循環穩定性。
2）因此，負載硫的MXene-TiO2@rGO復合電極在0.2C循環200次后具有1052.0 mAh g-1的高可逆容量，良好的高倍率性能和出色的長期性能，混合鎂/鋰硫電池在2 C下循環1000次后的容量仍保持在445.6 mAh g-1。
這項工作為使用MXene作為金屬硫電池的高性能硫主體提供了新的見解。
Miao Guo, et al, In Situ Built Nanoconfined TiO2 Particles in Robust-Flexible MXene@rGO Conductive Framework Enabling High-Performance Hybrid Magnesium–Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 2023, 2300417
DOI: 10.1002/aenm.202300417
https://doi.org/10.1002/aenm.202300417
10. AEM: 缺陷碳負載Ru催化劑的界面化學調控以實現高效和耐CO的堿性氫氧化反應
為堿性氫氧化反應（HOR）提供高活性和耐CO的非鉑催化劑是實現堿性燃料電池商業化的重大途徑。然而，這仍然是一個巨大的挑戰。近日，湖南大學黃宏文、新加坡國立大學林志群、重慶大學Ding Wei通過缺陷碳負載Ru催化劑的界面化學調控實現了高效和耐CO的堿性氫氧化反應。
本文要點：
1) 穩定的缺陷碳負載Ru催化劑（表示為Ru@C)通過精細地調控催化劑界面化學，在堿性介質中實現高效和耐CO的HOR。而碳載體中的缺陷程度是調節界面化學的關鍵。作者綜合實驗和密度泛函理論計算研究表明，共價鍵合的釕控制了釕和碳載體之間的良好界面化學相互作用，Ru─O─C使Ru的d電子重新分布，并使d帶中心下移，從而削弱了氫的吸附并抑制了Ru的4d→CO 2π*的負反饋。
2) 因此Ru@C與傳統的Ru/C催化劑相比，催化劑對堿性HOR的質量活性（@25mV）提高了6.6倍。該催化劑可以耐受20000 ppm的CO，遠遠超過商業Pt/C和PtRu/C催化劑。該工作闡明了精確調控界面化學與HOR性能之間的相關性，有利于推動先進催化劑的設計。
Zhilong Yang, et al. Tailoring Interfacial Chemistry of Defective Carbon-Supported Ru Catalyst Toward Efficient and CO-Tolerant Alkaline Hydrogen Oxidation Reaction. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300881
https://doi.org/10.1002/aenm.202300881
11. AEM：富氟共價有機框架可促進鉀離子電池的電化學動力學和 K+ 離子儲存
共價有機框架(COF)具有有序的納米孔和許多可接近的氧化還原位點，作為可充電電池的有前途的電極材料引起了廣泛關注。然而，到目前為止，基于COF的電池電極由于其大表面積上不需要的副反應而表現出有限的容量和不令人滿意的循環穩定性。在此，韓國科學技術院Il-Doo Kim和Jihan Kim，蔚山大學Ji-Won Jung，開發了一種富氟共價有機骨架（F-COF）作為電極材料，提高了鉀離子電池的穩定性和性能。
本文要點：
1）氟化COF不僅穩定了K+離子的嵌入動力學，而且增強了其電子親和力和電導率，提高了放電-充電循環期間鍵轉變的可逆性。
2）因此，F-COF提供了高比容量（95 mAh g-1，在高達5C的快速倍率下）和出色的循環穩定性（5000次循環，容量保持率≈99.7%），優于原始的COF基電極，沒有F原子。值得注意的是，F-COF的實驗容量接近其理論值，證實大部分電活性位點正在被積極利用。
總而言之，這項工作解決了F原子在提高COF的K+離子存儲能力方面的重要作用，并為持續開發用于儲能設備的穩定和高性能有機電極材料提供了合理的設計原則。
Jiyoung Lee, et al, Fluorine-Rich Covalent Organic Framework to Boost Electrochemical Kinetics and Storages of K+ Ions for Potassium-Ion Battery, Adv. Energy Mater. 2023, 2300442
DOI: 10.1002/aenm.202300442
https://doi.org/10.1002/aenm.202300442
12. AEM: 鋰硫電池化學鍵和固態動力學的統一相互作用
Li–X（X=S、Se和Te）鍵的化學硬度和固態轉化動力學之間的統一相互作用使其能夠對制造高能量密度鋰硫電池的材料進行內在重塑。近日，慶熙大學Duho Kim、Jung Tae Lee 報道了鋰硫電池化學鍵和固態動力學的統一相互作用
本文要點：
1) 作者使用三種陰極模型對這一概念進行評估：（i）Li2S，（ii）Se摻雜的Li2S（Se-Li2S），和（iii）Te摻雜的Li2S（Te-Li2S）。理論計算表明，Se-Li2S陰極中的Li?X鍵具有較低的化學硬度，并且Te-Li2S正極的化學硬度以較高的速率降低。
2) 電化學測量和非原位X射線光電子能譜分析表明，在摻雜Se和Te的晶相中的固態轉化反應過程中，局部結構效應導致相變勢壘降低。對三種硫化物基陰極的研究揭示了固態轉換區相變動力學背后的機制，闡明了利用硫陰極的全部潛力來實現高能量密度的鋰硫電池。
Tae Hwa Hong, et al. Unified Interplay of Chemical Bond and Solid-State Kinetics in Lithium–Sulfur Batteries. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300636
https://doi.org/10.1002/aenm.202300636
