“水-醚”電解質(zhì)基水系鋰離子電池的穩(wěn)定電化學(xué)界面研究

“水-醚”電解質(zhì)基水系鋰離子電池的穩(wěn)定電化學(xué)界面研究

北京理工大學(xué)材料學(xué)院陳人杰教授課題組在新型水系鋰離子電池電解質(zhì)方面取得新的研究進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Materials。傳統(tǒng)商業(yè)鋰電池大多數(shù)采用的是有機(jī)液體電解質(zhì)，其在使用過(guò)程中存在著泄漏、揮發(fā)、氧化分解及熱失控等問(wèn)題。論文提出了一種新型的“ether-in-water”electrolyte（EIWE）水系混合電解質(zhì)，將電化學(xué)穩(wěn)定窗口擴(kuò)大到4.2V，并進(jìn)一步采用紅外/拉曼光譜對(duì)形成的新的溶劑化結(jié)構(gòu)中組分間的相互作用進(jìn)行了分析，并結(jié)合DFT和AIMD模擬，對(duì)成膜機(jī)理進(jìn)行了深入研究。這種獨(dú)特的電解質(zhì)結(jié)構(gòu)為在水系電池中建立穩(wěn)定的界面提供了新的設(shè)計(jì)思路。

鎂合金室溫成形性調(diào)控研究

重慶科技學(xué)院楊青山副教授、西南大學(xué)宋波副教授和重慶大學(xué)蔣斌教授等人合作，利用孿生變形實(shí)現(xiàn)鎂合金板材織構(gòu)的改變，進(jìn)而提升鎂合金板材的室溫成形性能。相關(guān)論文發(fā)表于Journal of Magnesium and Alloys。論文闡述了{(lán)10-12}孿生是一種重要的變形機(jī)制，可在低應(yīng)變下大量地引入（<8%），可誘發(fā)晶格發(fā)生？86.3°的旋轉(zhuǎn)并形成孿晶織構(gòu)，有效提高鎂合金室溫成形性。對(duì)于具有基面織構(gòu)的鎂合金板材而言，沿厚度方向的小應(yīng)變壓縮可在基體中引入大量的拉伸孿晶。孿晶的c軸聚集在壓縮軸的方向。這種孿生織構(gòu)可以極大地提升鎂合金板材的厚度變形能力，進(jìn)而提升板材的室溫成形性能。

仿生礦化材料研究進(jìn)展

江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院陳明清教授團(tuán)隊(duì)的新研究為仿生礦化凝膠的應(yīng)用擴(kuò)大了制備基礎(chǔ)，也為仿生礦化材料的合成提供了一定的理論指導(dǎo)。相關(guān)論文發(fā)表于Chemical Communications。聚丙烯酸（PAA）能夠模仿蛋白質(zhì)的功能，在水溶液中控制碳酸鈣的生長(zhǎng)。其中，較高的分子量的PAA在控制碳酸鈣生長(zhǎng)的同時(shí)，也會(huì)因和碳酸鈣的界面相互作用而物理交聯(lián)，得到塑性的、可自修復(fù)的礦化復(fù)合凝膠。論文建立了以庫(kù)侖定律為核心的界面相互作用模型，提出相比鈣離子更高價(jià)態(tài)和更大離子半徑的稀土離子能夠形成類似礦化凝膠的假設(shè)，并被實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證。所得凝膠保留了塑性和自修復(fù)性，并引入了稀土元素特殊的熒光性質(zhì)。

柔性相變儲(chǔ)能材料

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所史全研究團(tuán)隊(duì)與吳忠?guī)浹芯繄F(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)發(fā)了一種柔性相變儲(chǔ)能材料膜，并將其與柔性石墨烯膜相結(jié)合應(yīng)用于可穿戴熱管理器件。相關(guān)論文發(fā)表于Energy Storage Materials。該相變材料膜具備表觀的固—固相變特性，相變焓和相變溫度在一定范圍內(nèi)可調(diào)，冷熱循環(huán)1000次后仍然表現(xiàn)出穩(wěn)定的相變性能。此外，該相變材料膜表現(xiàn)出優(yōu)異的本征柔韌性，可折疊或裁剪成任何形狀，可制備大尺寸膜，為大規(guī)模制備柔性相變材料膜提供了可能。該相變材料膜與吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的柔性石墨烯膜集成得到柔性熱管理器件，可在不同溫度、光照及電加熱情況下表現(xiàn)出優(yōu)異的溫度控制、光熱轉(zhuǎn)化及電熱轉(zhuǎn)化性能。

非角度依賴光子材料研究進(jìn)展

天津大學(xué)材料學(xué)院宋東坡教授與劍橋大學(xué)同行合作，基于兩親性刷形嵌段共聚物發(fā)展了一種易于規(guī)模化的單步制備策略，合成具有短程有序且各向同性結(jié)構(gòu)的多孔微球。相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Materials。他們利用剪切力控制光學(xué)結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的有效方法，制備了具有結(jié)構(gòu)色的多孔微球（光子顏料）。該光子顏料無(wú)需折射率匹配或者寬譜吸收劑就可以顯著削弱虹彩現(xiàn)象（從而拓寬可視角度）并提高色彩純度，其中的刷形嵌段共聚物P（PSNB）-b-P（PEO-NB）作為“表面活性劑”被溶于甲苯中，并在水中進(jìn)行乳化，形成的微球的結(jié)構(gòu)色現(xiàn)象來(lái)源于微球內(nèi)部短程有序結(jié)構(gòu)的相干散射，因此能夠在微球的整個(gè)橫截面觀察到反射顏色。

多晶材料內(nèi)耗峰值的尺寸效應(yīng)研究

中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所段闖闖等人從微觀變形機(jī)理出發(fā)，就晶界中的粘彈性蠕變與擴(kuò)散耦合，發(fā)展了用于描述晶界中粘彈塑性變形的數(shù)值方法來(lái)研究多晶體中晶界弛豫引起的內(nèi)耗。相關(guān)論文發(fā)表于Acta Materialia。通過(guò)建立三維多晶模型，計(jì)算了其損耗模量頻率譜，發(fā)現(xiàn)除了晶界切向應(yīng)力的弛豫會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗譜上產(chǎn)生耗散峰（“葛式峰”）外，晶界法向應(yīng)力的弛豫也會(huì)引起耗散峰的出現(xiàn)。這一雙峰弛豫臨界頻率與晶粒尺寸d具有不同的冪律關(guān)系，其中低頻峰臨界頻率正比于d-3，高頻峰臨界頻率正比于d-1，同時(shí)研究了兩個(gè)耗散峰存在的條件，發(fā)現(xiàn)高頻的“葛式峰”由晶界的粘滯性滑移引起，低頻峰由晶界的法向弛豫導(dǎo)致。

污水處理新材料

浙江農(nóng)林大學(xué)教授陳亮團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)合，利用改進(jìn)電子束輻照還原方法，實(shí)現(xiàn)了在氧化石墨烯中對(duì)環(huán)氧基團(tuán)的精確去除，同時(shí)保留了大量羥基。相關(guān)論文發(fā)表于Carbon。通過(guò)改進(jìn)電子束輻照的實(shí)驗(yàn)方法，形成以氫自由基為主的輻照環(huán)境，成功實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧基團(tuán)的選擇性還原。制備得到的還原氧化石墨烯，在含氧量顯著下降的同時(shí)具有極好的親水性。制備的石墨烯膜在截留有機(jī)污染物和重金屬?gòu)U液時(shí)，展示出超高滲透性能和截留穩(wěn)定性能。在對(duì)污水中甲基藍(lán)、副品紅、羅丹明B等常見(jiàn)的有機(jī)染料和鐵離子、鉛離子、銅離子等過(guò)渡金屬離子進(jìn)行有效截留的同時(shí)，還保持了超高水通量。

用于靶向治療小鼠炎癥性腸病口服納米酶

南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院魏輝教授等人與合作者研制備了一種具備活性氧（ROS）有效清除活性、消化道高穩(wěn)定性和結(jié)腸炎癥部位靶向能力的口服氧化鈰（CeO2）納米酶與天然負(fù)電性的蒙脫土（MMT）納米酶藥物CeO2@MMT。相關(guān)論文發(fā)表于Advanced Functional Materials。炎癥性腸?。↖BD）是一種難以治愈的慢性疾病。常見(jiàn)的臨床療法是利用小分子藥物、抗生素或抗體進(jìn)行治療，但由于治療缺乏特異性，長(zhǎng)期使用可能造成免疫反應(yīng)、抗生素耐藥性、多并發(fā)癥等問(wèn)題。這種新型的納米酶藥物設(shè)計(jì)方法彌補(bǔ)了CeO2和MMT各自的缺陷，將兩者的性能優(yōu)勢(shì)最大化結(jié)合，產(chǎn)物呈現(xiàn)出了顯著的小鼠結(jié)腸炎模型改善能力。