本文,墨西哥蒙特雷科技大学Analuisa Rubalcaba-Medina等研究人员在《Energy Adv》期刊发表名为“Boosting hydrogen production with raspberry-derived carbon aerogels with in situ grown carbon nanotubes”的论文,研究探讨了以覆盆子果浆为原料制备的生物质碳气凝胶作为氢演化反应(HER)电催化剂的应用。利用可再生能源通过碱性水电解制取氢气,是缓解气候变化的有效途径;然而,在不依赖昂贵贵金属催化剂的情况下实现高效率,仍面临诸多挑战。
钠离子电池(SIBs)已成为下一代大规模储能系统的有前途的候选者,这得益于地壳中钠资源的丰富性及其显著的成本优势。它们被视为锂离子电池(LIBs)的潜在替代品或补充。然而,钠离子电池的商业化仍面临重大挑战,主要是缺乏兼具高性能与低成本的合适阳极材料。在众多候选材料中,碳基材料因其储量丰富、成本低廉和结构稳定等固有优势,在过去十年中持续受到研究关注。然而,商用石墨阳极(广泛应用于锂离子电池)在与传统酯基电解质配对时,在电化学钠存储方面的效率有限。这一局限性源于钠离子插入过程中热力学驱动力不足和动力学迟缓,这一结论在该领域已得到广泛认可。值得注意的是,以短程有序和长程无序为特征的无序层非晶碳材料,通过扩大层间距显著增强了可逆的钠离子插入/脱出。这些材料表现出巨大的钠存储容量和优异的循环稳定性,使其成为有前途的阳极系统,能够解决当前瓶颈问题,并推动钠离子电池走向实际应用。
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。