在极端低温环境下,结冰问题长期困扰航空、输电、风电及交通系统。传统机械除冰和化学融冰方式能耗高、维护复杂,难以满足轻量化和高效化需求。如何实现“主动加热 + 被动抗冰”协同防护,成为当前材料领域的重要课题。近日,中国民用航空飞行学院赵欣教授、钟勉副教授等研究人员在《Journal of Materials Science》期刊发表题为“Superhydrophobic and electrothermal anti-icing performance of FEP?doped laser-induced graphene coatings”的论文,研究通过提出将氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)纳米粒子分散于电子氟化液(FA)中,通过喷涂辅助化学气相沉积法,结合热固化处理对激光诱导石墨烯(LIG)进行掺杂改性,成功构建了兼具微/纳分级结构及低表面能的FEP/FA-LIG复合涂层。
超细非晶纳米颗粒因其巨大的比表面积、良好的分散性、短的离子扩散路径、丰富的缺陷位点以及优异的化学稳定性,已成为储能应用领域极具前景的候选材料。本文,韩国首尔大学Moon Jong Han、Yuanzhe Piao、Ju-Hyung Kim等研究人员在《International Journal of Energy Research》期刊发表名为“Ultrafast and Facile Synthesis of Three-Dimensional Graphene-Metal Oxide Aerogels Toward High-Performance Hybrid Supercapacitors”的论文,研究通过一种超快速且环保的微波辅助方法合成了高性能电极材料,该方法能够产生协同电化学效应。将氧化铁和镍-钴氧化物纳米颗粒分别嵌入石墨烯气凝胶(GA)中作为负极和正极,从而形成高性能混合超级电容器(HSC)。
石墨烯非凡特性的开发取决于能否找到在不破坏其基本结构的前提下进行合成与加工的新方法。本文,澳大利亚卧龙岗大学Gordon G. Wallace、David L. Officer等研究人员在《Small》期刊发表名为“Additive-Free Edge-Functionalized Graphene Dough”的论文,研究通过选择性氧化与物理剥离的结合,实现了直接从石墨合成高加工性、高分散性边缘功能化石墨烯(EFG)。显微镜与光谱表征揭示出该材料具有无缺陷基底层的少层石墨烯纳米片,其边缘呈现羧酸盐与酚醛基团功能化。
高功率电子设备热失控问题严峻,热界面材料需兼具高导热与低界面热阻。传统聚合物基复合材料因填料随机分散,导热率低(<15 W/(m·K)),高填充量则刚性剧增,导致接触热阻大。石墨烯虽理论导热极高,但现有架构需超高负载量(>90 wt.%)致模量过高,且界面相容性差,限制导热提升。因此,亟需开发兼具高导热、低模量与优良界面结合的石墨烯基材料。
具身智能的快速演进正推动系统向更高程度的自主性与适应性迈进,而这一过程的核心在于对复杂环境信号的高精度获取。特别是在自动分拣、柔性制造等应用场景中,精准的材料属性感知不仅需要触觉压力,更依赖于对温度梯度的同步捕获与有效区分。然而,传统感知系统往往通过简单堆叠独立传感器来实现多功能化,这不仅增加了制造复杂性与集成成本,更因严重的信号串扰。同时,现有的柔性热电材料在性能与结构上仍面临双重瓶颈。导电聚合物通常灵敏度较低,而高性能无机材料又缺乏必要的机械柔韧性。主流的二维薄膜传感器,受限于其几何结构,难以在厚度方向建立有效的温度梯度,且缺乏足够的体积压缩性。
太阳能驱动的界面蒸发为高效光热转换提供了极具前景的方法。受日本槐树纹理树皮高效光捕获效应的启发,本文,长春工业大学孙德 教授在《Langmuir》期刊发表名为“Electroless Plating Preparation of Biomimetic Nickel-Black/Graphene Membranes for Solar-Driven Interfacial Evaporation”的论文,研究通过无电镀工艺成功开发出类树皮分级镍黑/石墨烯光热转换膜(E-Ni/Gr)。分级结构增强了光捕获能力,而固有半导体吸收带隙与碳组分宽带吸收的协同效应共同提升了光学吸收效率,达到83.21%。在1 kW·m–2辐照下,添加20 mL石墨烯悬浮液的E-Ni/Gr-20膜蒸发速率达1.62 kg·m–2·h–1,光热转换效率达91.25%。该膜还展现出卓越的稳定性(经20次循环后仍保持1.3 kg·m–2·h–1蒸发速率)和脱盐性能(NaCl截留率>99%)。本研究为开发高效稳定的仿生光热材料提供了重要启示。
滤波超级电容器(FSCs)凭借其卓越的功率特性和快速充放电能力,已成为替代传统铝电解电容器的理想候选方案,为电子设备的微型化和集成化提供了关键解决方案。然而,电极材料充放电速率与电荷存储容量之间的固有权衡制约了其进一步发展。本文,山东大学张光磊 教授 团队在《Appl Surf Sci》期刊发表名为“High-performance filter supercapacitors utilizing graphene aerogel composite thin-film electrodes”的论文,研究提出创新性复合电极设计策略,通过温和热化学还原法成功构建出具有高电子导电性的三维氧化石墨烯气凝胶薄膜骨架。其表面保留的含氧官能团显著提升离子电荷传输速率,最终实现电子导电性与离子导电性的协同优化。
高功率电子器件热管理需求的日益增长,要求热界面材料(TIM)兼具高导热性与高效温度调节能力。相变材料(PCM)虽具有显著的潜热存储能力,但其本征低导热性制约了实际应用。
能够响应外部刺激的纤维基纺织品对柔性智能传感器和热管理至关重要,但这类材料往往缺乏同时感知电-热-力学信号所需的多功能性。本文,兰州大学张强强 教授、中国科学院兰州化学物理研究所 樊恒中等研究人员在《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》期刊发表名为“Biomimetic Hollow Graphene Aerogel Fibers for Thermal Management and Flexible Smart Textiles”的论文,研究通过可扩展的同轴挤出纺丝工艺结合核心组分牺牲法,可控制地制备了仿北极熊毛的空心石墨烯气凝胶纤维(GAFs)。在外通道剪切应力的促进下,氧化石墨烯(GO)纳米片自组装形成分级多孔拱形微结构。通过精确调控还原GO的界面状态及官能团,赋予GAF及其制备的智能纺织品可调的力学、电学和热学性能。