柔性铝离子电池因其高安全性、低成本、铝资源丰富以及优异的机械柔韧性,在可穿戴电子设备领域展现出巨大的应用潜力。然而,该领域面临一个关键瓶颈:如何快速、低成本地制备同时具备高导电性、结构稳定性和优异电化学活性的柔性正极材料。化学气相沉积(CVD)制备的碳纳米管(CNT)薄膜是理想的柔性正极候选材料,但CVD过程残留的铁(Fe)催化剂杂质严重降低了材料的纯度和电化学性能,而传统的酸洗纯化工艺耗时长、破坏CNT结构,且难以同步修复碳缺陷。
脑电图(EEG)是脑功能研究和脑机接口(BCI)的核心技术手段。然而,传统的湿电极需要涂抹导电凝胶,准备时间长、使用不便、且不适合长期佩戴,严重制约了EEG在日常可穿戴和高密度非侵入式脑机接口中的应用。尽管近年来干电极技术取得了长足进步,但低噪声、低电位漂移、高信号质量的干电极仍然是该领域亟需突破的瓶颈。
高灵敏声学传感器件是人机交互和人工智能(AI)技术的核心组件。传统电容式麦克风和微机电系统(MEMS)麦克风虽然已在消费电子中广泛应用,但在远距离语音拾取、超宽带声学探测、低噪声生理信号监测等方面仍面临灵敏度瓶颈。二维(2D)材料因其原子级薄厚度和卓越的力学性能,理论上是最理想的声学传感振膜材料。然而,如何制备大面积、无缺陷、可自由悬浮的二维材料薄膜,一直是该领域面临的关键技术挑战。
近日,清华大学深圳国际研究生院张正华课题组在Applied Catalysis B: Environmental and Energy上发表了题为“Electrocatalytic Membranes with Spatially Confined 3D Graphene Hydrogel–Supported Copper Nanoparticles for Advanced Water Remediation”的研究论文。本研究开发了一种以三维石墨烯水凝胶负载铜纳米颗粒膜(Cu-GHM)为阴极的电化学过一硫酸盐(PMS)活化系统,通过调控膜孔隙架构实现纳米限域空间从13.5 nm到5.0 nm的精准调控。研究发现,最小孔径(5.0 nm)可使降解动力学常数提升8.1倍,归因于局部反应物浓度增加、传质改善和界面电子转移促进。
随着极端天气事件的发生频率日益增加,个人热管理变得愈发重要。本文,天津工业大学韩娜 教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Multi-Mode Thermal Regulation Enabled by Hierarchically Porous Graphene-Based Aerogel Fibers”的论文,研究提通过同轴湿法纺丝成功制备了具有分级多孔结构的芯-壳结构石墨烯气凝胶纤维(GAF),其展现出了卓越的热管理性能。所设计的聚丙烯腈包覆聚乙烯醇/羧甲基纤维素/石墨烯(PAN@PCG)气凝胶纤维,具有结构稳定的石墨烯气凝胶(GA)芯层和多功能聚丙烯腈(PAN)包覆层。柔韧的聚乙烯醇(PVA)骨架和一维线性羧甲基纤维素(CMC)的引入有效控制了芯层GA的微观结构。
由于具有巨大的可逆容量,单金属相三元磷/硒化物材料作为先进钠离子电池(SIBs)的高容量负极展现出了广阔的前景。然而,其应用一直受到充放电过程中动力学缓慢及材料粉化等问题的影响,导致倍率性能和寿命不足。为解决这些难题,本文,西北大学王贝贝 副教授、Gang Wang等在 《Journal of Materials Science: Materials in Electronics》期刊发表了题为 “Ternary FePSe? encapsulated in N-doped graphene aerogel with meliorated electrochemical kinetics properties for high-performance sodium-ion batteries” 的研究。通过磷化/硒化联合方法与水热法,将氮掺杂石墨烯气凝胶(NGA)与三元FePSe3复合,合成了海绵状异质结构FePSe3@NGA。该复合材料被用作钠离子电池(SIBs)的负极。
过氧化氢(H2O2)是重要的化工产品,传统蒽醌法能耗高、污染大,两电子氧还原反应(2e-ORR)电合成H2O2是可持续替代方案。近期,北京化工大学陈咏梅、深圳大学蒋皓珉博士在《Fuel》期刊发表题为“Metallic bismuth-embedded mesoporous carbon hollow spheres for highly selective electrocatalytic hydrogen peroxide production via two-electron oxygen reduction” 的论文,首次通过配体辅助限域策略,将金属铋纳米颗粒均匀嵌入介孔碳空心球(Bi@MCHS),构建出高性能 2e-ORR 电催化剂。该催化剂兼具高选择性、高活性、高稳定性,在碱性条件下H2O2选择性最高达97.5%,流动电解池中H2O2产率达30.8 μmol cm-2 min-1,为绿色高效电合成H2O2 提供全新电催化材料设计见解。
微电子器件的高功率密度化和三维堆叠集成使芯片热流密度急剧攀升,高效热界面材料(TIMs)已成为防止器件过热的核心部件。然而,TIMs领域长期面临一个根本性难题:高面外导热率与优异顺应性(低压缩模量)之间的固有矛盾——传统高导热材料(如金属、陶瓷填充复合物)往往刚性过大、界面接触差,而柔顺性好的聚合物基材料导热率又远不能满足需求。如何在同一材料中同时实现超高导热和超低模量,是下一代电子热管理领域的核心挑战。
水系超级电容器因具有安全性高、成本低、环境友好和离子电导率高等优势,在大规模储能领域备受关注。然而,水系电解液的电化学窗口较窄(通常~1.0–1.2 V),严重限制了超级电容器的能量密度(E = ?CV2)。提升碳基电极材料的比电容(C)是突破这一瓶颈的关键策略之一。高微孔碳材料因具有超大比表面积(>2000 m2 g?1),可通过丰富的离子吸附位点显著提升双电层电容,但其本征导电性差、微孔内离子传输受阻,导致倍率性能和实际能量密度远未达到理论预期。