超级电容器凭借其高功率密度、快速充放电与长循环寿命,在便携式电子、柔性储能与电网调频等领域展现出巨大潜力。然而,其较低的能量密度以及对传统化石/金属基活性材料的依赖,使器件难以兼顾高性能与可持续性。
电子设备的快速微型化使功率密度呈指数级增长,导致热量积聚和瞬态热冲击成为主要瓶颈。相变热界面材料(PC-TIMs)提供了一种有前景的解决方案,但其应用受到固有热导率较低和液体泄漏问题的制约。
纺织品的阻燃防护与印染废水的染料治理分别在消防安全与环境保护领域展现出重要价值。然而,现有功能材料往往局限于单一功能,难以在同一体系中兼顾高效阻燃与污染物吸附,且活性位点不足制约了实际应用。因此,开发兼具阻燃与吸附双功能的石墨烯基复合材料具有重要意义。基于此,本文,印度孟买化学技术研究所 Surajit Some 团队在《ACS Applied Engineering Materials》发表名为"Tailored Graphene Derivative: A Bifunctional Approach for Flame Resistance and Dye Remediation"的论文,研究提出了一种双功能复合策略。该复合材料(THTPP@GD)通过三嗪聚合、磷酸酯功能化并与氧化石墨烯(GO)共价复合,构建出兼具丰富活性位点的多功能阻燃–吸附架构。
氧化石墨烯(GO)凭借其独特的性质,在诸多领域相较传统工程材料展现出巨大潜力。然而,目前利用该纳米材料构筑宏观三维结构的研究仍十分有限。因此,发展 GO 宏观三维结构的可控构筑策略具有重要意义。基于此,本文,英国邓迪大学Siyu Liu、Xue-Mei Lin等在在《Advanced Materials Interfaces》发表名为"Macroscopic Graphene Oxide Corrugated Structures"的论文,研究提出了一种以模具压印结合水增塑的 GO 宏观三维波纹结构构筑策略。该三维波纹结构以真空抽滤 GO 纸为前驱体,通过对应模具将平整 GO 纸压制成型,实现了三角波纹、正弦波纹与波纹板等多种宏观三维构型的精准构筑。
纤维状超级电容器凭借其优异的机械柔性与一维结构,被认为是可穿戴电子极具前景的微能量存储单元。然而,传统器件电解质存在潜在毒性、且易泄漏带来安全隐患,严重制约其实际应用。因此,开发生物友好、安全可控的柔性储能策略具有重要意义。基于此,本文,安徽大学何稳 副教授、王佩红 教授团队在《Nano Letters》发表名为"Interface Engineering Strategy of Polydopamine-Decorated rGO/Carbon Fiber Electrodes toward Robust Sweat-Activated Yarn Supercapacitors"的论文,研究提出了一种界面工程调控策略。该团队设计并制备了聚多巴胺修饰的还原氧化石墨烯(rGO/PDA)复合材料,并成功构建了高性能汗液激活纱线超级电容器(SYSC)。
石墨烯等碳材料凭借其优异的电学性能与原子级轻量结构,在下一代自旋电子学器件中展现出巨大潜力。然而,碳材料在室温下的本征铁磁性长期受到质疑,其观测到的磁性往往被归因于外禀杂质或结构缺陷,块体碳体系中本征铁磁性的起源与稳定实现机制仍不清晰。因此,揭示碳材料室温本征磁性的产生机制并构建相应的块体材料,对发展碳基自旋电子学具有重要意义。基于此,本文,深圳大学 刁东风教授团队在《Advanced Materials》期刊发表名为"Wafer-Scale Hyper-Porous Graphene Network With Intrinsic Ferromagnetism at Room-Temperature"的论文,研究提出了一种晶圆级超多孔石墨烯网络(HGN)的构建策略。该石墨烯网络通过超多孔结构设计,在块体碳体系中实现了室温下的本征铁磁性。
石墨烯凭借其高载流子迁移率与原子级平整表面的独特优势,在二维材料的合成与器件应用中展现出巨大潜力。然而,如何以可控方式高质量合成后石墨烯二维材料及其异质结,仍是制约该领域发展的关键难题。因此,发展以高质量石墨烯为平台的合成新策略具有重要意义。
二维纳米材料(如石墨烯)本征导热极优,但其在复合材料中的随机取向严重制约了热导率的发挥,大大限制了这类填料在热界面材料(TIM)领域的应用——而这种无序取向,本质上由填料的额外自由度以及与基体的强黏滞相互作用所决定。针对这一长期瓶颈,本文,兰州大学高文生 青年研究员、拜永孝 教授与青海大学刘秉鑫等研究人员在《Advanced Functional Materials》期刊发表题为“A Dual Magnetic-Centrifugal Field Strategy for Orienting Thermal Fillers in High Thermal Conductivity Composites”的研究。提出一种范式转换(paradigm-shift)策略:将旋转磁场与可调制的离心体力协同耦合,实现二维填料的垂直取向。
触觉感知对于人类与外部世界的交互至关重要,并在机器人技术、可穿戴设备、假肢和医疗保健领域具有巨大的应用潜力。传统的仿生触觉设备依赖电子运动来产生电信号,这与生物系统的离子传输机制存在差异,从而限制了其与生物组织的兼容性。本文,北京大学王路达 长聘副教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Functional Mimicry of Neural Sensory Systems Using Nanoporous Graphene-Based Ionic Biomimetic Tactile Devices”的论文,研究提出了一种基于离子传输机制的仿生触觉装置,利用电动力能转换(EKEC)技术,通过离子选择性膜在受压时产生电信号。