开发轻质、高效且可调谐的电磁波(EMW)吸收材料,对于减轻电磁污染至关重要。然而,传统的粉末状吸收材料通常存在不可持续性和功能受限的问题。本文,西安理工大学任鹏刚 教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Heterostructures of FeCoSe@MoS2 on Reduced Graphene Oxide Aerogels for Electromagnetic Wave Absorption at Low Frequency and Thermal Insulation”的论文,研究通过溶剂热法结合后续定向冷冻干燥策略,将FeCoSe@MoS?与GO整合,成功制备了具有多尺度异质结构的FeCoSe@MoS?/还原石墨烯氧化物(rGO)气凝胶。合理多组分配比所形成的互连多孔结构及丰富的异质界面,有助于优化阻抗匹配并丰富电磁波损耗行为。通过调整组分配比,可有效调控电磁波吸收性能。
水系锌金属电池(AZMBs)存在因枝晶生长、腐蚀和电解液副反应导致的锌表面退化问题。锌粉是实现柔性电极、增强电解液可及性以及精确控制面容量的关键组分。然而,其应用因严重的表面失效而受到极大限制。本文,韩国成均馆大学Junyoung Mun等研究人员《ADVANCED SCIENCE》期刊发表名为“Basal Plane Graphene Coated Zn Powder for High Performance Aqueous Zn Metal Batteries”的论文,研究通过剪切应力驱动的干法工艺在锌粉表面涂覆石墨烯,形成以基面为主的保护层。该涂层通过同时对表面进行钝化、调节界面Zn2?溶剂化结构以及建立面向(002)晶面取向的外延锌金属沉积,有效抑制了表面退化。所得的石墨烯包覆锌粉(Gr_Zn)表现出稳定的循环性能,在1 mA cm?2下经640小时循环后,电压滞后仅为16.1 mV,性能优于锌箔和裸锌粉电极。此外,在全电池和软包电池配置中,Gr_Zn展现出优异的高倍率性能和极高的面容量(>20 mAh cm?2)。
快充锂离子电池对负极的动力学性能提出严苛要求,商用石墨负极存在锂离子去溶剂化过程迟缓、界面电荷转移阻抗高、充放电过程固体电解质界面(SEI)膜演化不稳定等固有瓶颈,容易造成极化加剧、锂析出,制约快充能力。还原氧化石墨烯(rGO)具备高电导率、结构柔性等优势,但原始 rGO 比表面积过大,会引发大量电解液分解、SEI 无序生长,不可逆容量高,并不适合直接作为活性负极,更适合用作界面改性层。传统氮掺杂碳涂层大多属于被动防护层,无法在大倍率下动态调控锂离子溶剂化结构、离子通量与电荷再分布,亟需开发能够主动调控离子输运的新型界面策略。
石墨烯,这个由单层碳原子构成的二维材料,凭借其优异的导电、导热和力学性能,早已成为材料科学界的明星。但纯碳构成的石墨烯在电子结构调控方面存在天然局限——就像一块完整的画布,虽然干净,却缺少丰富的色彩。
硅基半导体正逼近由基础物理决定的性能极限,寻找替代材料日益迫切。金刚石凭借宽带隙、高热导率与化学惰性,成为量子计算、纳米传感与先进电子学的有力候选,但其n型掺杂困难、重硼掺杂会导致晶格畸变、晶界与缺陷散射也限制了器件性能。石墨烯则具有高载流子迁移率与可调电子特性,二者结合构建的石墨烯/金刚石(G/D)异质结,可将石墨烯的零带隙狄拉克锥与金刚石的超宽带隙结合,实现界面电荷再分布、调控费米能级,并有望克服石墨烯“狄拉克点电子态缺失”的局限。
智能手表、手机甚至部分无人机都依赖轻量、可充电储能器件,一旦报废,许多最终变成电子废弃物。本文,加州大学圣地亚哥分校 Tse Nga Ng、Nandu Koripally 等在《ACS Energy Letters》发表题为 “Recyclable Zinc Ion Structural Supercapacitor Enabled by Porous Vitrimer” 的论文,提出一种可快速拆解、多次循环利用的锌离子结构超级电容器。该器件采用锌金属?铜箔阳极、活性炭纤维阴极和多孔玻璃体聚合物基固态电解质(以 ZnCl? 水系溶液为离子源),结合可拆解的粘结与封装设计,实现了高性能与易回收的兼顾。
相变材料(PCMs)在热能存储和热管理应用方面展现出巨大潜力。然而,其实际应用受到固有挑战的限制,包括导热率低以及液态相变材料泄漏等问题。气凝胶封装已成为克服这些问题的有效策略。然而,传统气凝胶无序的孔隙结构严重阻碍了热传导。本文,华东理工大学 郭卫红 教授等在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Biomimetic Fabrication of Multi-Scale Graphene Aerogel-Encapsulated Phase-Change Materials for Enhanced Thermal Energy Storage ”的论文,研究受自然界叶脉结构的启发,我们通过定向冷冻法制备了一种用于PCM封装的多尺度石墨烯/银纳米线气凝胶。?
快充能力已成为锂离子电池(LIBs)——尤其是电动汽车用电池——的一项关键要求。然而,传统石墨负极在高倍率条件下存在锂扩散动力学缓慢及显著的界面极化问题,导致倍率性能不佳。本文,清华大学深圳国际研究生院康飞宇 教授、Ze Qin、Huiyu Liang等在《Carbon》期刊发表题为“Polarization reduction through P-doped carbon coatings for fast-charging graphite anodes”的论文,研究提出通过喷雾干燥造粒及后续热解工艺,成功制备了具有P掺杂硬碳涂层的石墨二次颗粒。喷雾干燥造粒工艺增强了石墨的各向同性,缩短了锂传输路径;而磷掺杂硬质碳层则通过增大层间距,加速了锂扩散并缓解了浓度极化。?
2026年6月23日,伊拉克巴格达大学的Amjed Sabah Kamil Janabi(通讯作者)在《Next Materials》期刊上发表题为"Flash Joule heating synthesis of water hyacinth-derived graphene-like carbon for efficient Cr (III) removal: Integrated batch, fluidized bed, and artificial neural network modeling approach"的研究论文。该研究针对水体中难降解、易生物富集的三价铬Cr(III)污染问题,以入侵植物水葫芦为原料,通过"热解碳化+闪蒸焦耳热(FJH)"两步法,在约2秒的电脉冲热冲击下将生物质碳重构为类石墨烯多孔碳(WHAF),比表面积从23.9 m2/g提升至101.9 m2/g;优化条件下批式吸附去除率超过95%,并在连续流化床反应器中验证了放大可行性,进一步引入人工神经网络(ANN)实现去除效率的精准预测(R≈1),打通了"材料合成—反应器设计—智能建模"的全链条。