钾离子电池(PIB)有望成为绿色电网大规模储能的经济高效候选方案。对于PIB负极,碳材料因其导电性和丰富性而极具潜力。然而,碳负极不足的循环寿命和倍率性能仍是制约PIB发展的瓶颈,其根源在于石墨层间距较窄与钾原子半径较大的不匹配。本文,南京大学王学斌 教授团队在《ADVANCED MATERIALS》期刊发表名为“Biomass-Derived Carbon with Heavy Doping for Anode of Potassium Ion Batteries”的论文,研究通过在生物质衍生的碳材料中掺入大量杂原子(18.2 at%),成功解决了这一问题。由此合成的碳材料不仅改善了层间距,还获得了活性位点和介孔结构。这些特性共同赋予其卓越的循环寿命(18000次循环)和倍率性能(20 A g?¹时达260 mAh g?¹),使其成为面向电网储能的PIBs理想候选材料。
介孔碳材料是先进锂离子电池的有前景的阳极,但其性能仍受限于结构稳定性差和电化学界面不稳定。为克服这些问题,本文,上海第二工业大学汪玲玲 教授、 上海大学张海娇 研究员等在《Small》期刊发表名为“Multi-Dimensional Engineering Enables Interfacial and Mechanical Stability of Mesoporous Carbon Anode for Lithium-Ion Batteries”的论文,研究设计了一种多维集成架构:以介孔碳(MC)球体为核心,外层包裹二维Ti?C?T_x MXene纳米片,并在MXene表面原位生长一维碳纳米管(MC@MXene-CNTs)。
开发高效、稳定且经济实惠的双功能电催化剂(尤其是基于地球丰度元素的催化剂)对可充电锌空气电池(ZABs)的进步与大规模应用至关重要。
近日,华中科技大学机械学院/智能制造装备与技术全国重点实验室黄永安教授在Nature旗下国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》上发表题为“Gradient-graphene-enabled directional photothermal regulation for self-aligned laser transfer printing(基于梯度石墨烯定向光热调控策略的自对准激光转印技术)”。该研究创新性地提出并实现了一种基于“热导率梯度碳层”的自对准激光转印技术(Self-aligned Laser Transfer, SALT),攻克了传统激光转印技术的光斑与芯片的对准偏差导致芯片转移误差的难题,为阵列化微纳器件异质集成提供了全新的解决方案。
日益加剧的电磁污染迫切需要高度灵活且易于制备的高性能电磁波吸收(EMA)材料。为此,本文,燕山大学Fusheng Wen、 Congpu Mu 等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Porous ANFs/GNs Composites Prepared by Direct Ink Writing 3D Printing for Superior Electromagnetic Wave Absorption”的论文,研究提出一种通过直接墨水书写(DIW)三维打印技术制备的多孔芳纶纳米纤维/石墨烯纳米片(ANFs/GNs)复合材料。
尽管石墨烯具有超高面内热导率(κ≈5300 W·m?¹·K?¹),但厚石墨烯薄膜因层间声子耦合和缺陷散射,其热导率通常会急剧降低(<1300 W·m?¹·K?¹),性能逊于商用热解石墨片(PGS)。此外,热解产生的层间空隙会破坏机械完整性与层间连接性。本文,杭州电子科技大学 周阳辛 研究员、Qiaolan Fan等研究人员在《ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES》期刊发表名为“Graphene Film Rolls With Superior Thermal Conductivity and Electromagnetic Interference Shielding Capabilities”的论文,研究提出一种工业级制造平台,通过协同整合可控涂覆、热退火、原位真空脱气及卷对卷机械压延工艺,成功制备出无空隙石墨烯薄膜卷材(GFR,厚度19-211微米)。
垂直有机场效应晶体管(VOFET)因其固有的短沟道设计而备受关注,该设计可实现高频操作、低功耗及高电流密度驱动能力。然而,传统源极电极与溶液加工有机半导体之间的相容性问题,严重制约了VOFET的大规模集成与性能提升。
石墨烯凭借其卓越的光学透明度、机械性能及在强极紫外辐射下的热稳定性,成为新一代极紫外(EUV)掩模薄膜的理想材料。然而,在大规模精确控制其厚度及防止氢自由基诱导降解方面仍存在挑战。本文,韩国首尔大学Yun Sung Woo、 Byoung-Hee Hong等研究人员在《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》期刊发表名为“Multilayered Composite Membranes Based on Layer-by-Layer Stacked Graphene Films for Ultraviolet Pellicle Applications”的论文,研究开发出具有保护性封顶层的多层石墨烯复合材料,实现了纳米级厚度控制。
日本名古屋工业大学的Katsuyoshi Ikeda研究团队报道了一种基于质子隧穿效应的电化学新方法,可实现化学气相沉积(CVD)制备的单层石墨烯从铜(Cu)催化基底上快速剥离。该研究首先通过动力学分析和同位素效应,直接证明了石墨烯在电化学电势下的质子渗透主要源于量子隧穿效应,而非通过缺陷的经典热扩散。利用这一机理,研究团队开发了一种使用质子导体Nafion作为支撑层的电化学剥离技术,仅需10秒即可完成石墨烯剥离,且铜基底可重复用于CVD生长,克服了传统化学蚀刻法耗时数小时、消耗基底的限制。