类皮肤柔性可穿戴或可植入传感器已广泛应用于健康监测、治疗干预和人机界面。为了构建此类高性能传感器系统,精心设计功能性纳米材料(例如纳米片、纳米管、纳米点)并结合微纳结构(例如孔、柱、金字塔)至关重要,但这通常涉及复杂的物理或化学合成和图案化过程。在这方面,激光诱导石墨烯(LIG)技术已成为一种多功能方法,它通常通过光化学和光热反应,以无掩模的方式选择性地将聚酰亚胺(PI)转化为多孔石墨烯。其物理和化学性质可以通过激光辐照参数、加工环境和前体材料进行精细调控。由于这些可调特性,LIG作为关键的传感材料或互连材料,已被集成到各种物理、化学和电生理传感器中。然而,由于前体材料(例如PI、纺织品)的杨氏模量较高,通常需要将LIG转移到具有更高柔韧性或可拉伸性的其他接收基底上,以扩展其应用场景。
随着可穿戴技术的持续发展,对柔性温度传感器的需求日益迫切——这类传感器不仅需检测细微热量变化,还需在危险高温时自主响应。本文,吉林大学Xiancun Meng、Changchao Zhang、Zhiwu Han等研究人员在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊发表名为“Bioinspired High-Sensitivity Temperature Sensor for Rapid and Autonomous Early Warning of Abnormal High Temperatures”的论文,研究从自然界汲取灵感:蝎子裂缝感觉器非凡的敏感度,以及龙胆花遇热绽放的特性,由此开发出兼具高分辨率检测与自触发热警报功能的柔性仿生温度传感器。
山东大学电气工程学院博士后,中国复材学会介电高分子复合材料及应用专委会委员,主要从事极端环境电工材料优化设计与电工装备多场耦合分析研究。近年来主持博士后特别资助项目1项、山东省博士后创新项目1项,在国内外重要学术期刊与会议上共发表论文40余篇,其中SCI收录16篇,EI期刊10篇,发明专利9项。
在电子设备微型化、晶体管集成度激增的趋势下,单位面积输出功率大幅提升,芯片工作温度过高成为影响其可靠性与寿命的关键问题。热界面材料(TIMs)作为填充芯片与散热器间隙的核心部件,需同时满足高垂直热导率(κ⊥)、低接触热阻(Rc)、低压缩模量、良好柔顺性及优异界面匹配性等多重要求。然而传统 TIMs 面临严峻技术瓶颈:一是热导率与接触热阻难以协同优化,硅酮类导热膏虽界面接触性好,但聚合物基体导热率极低(<17W/(m?K));二是相变材料(PCMs)虽具备良好润湿性和高储热能力,但自身导热率仅 1-10 W/(m?K),且易泄漏;三是纳米碳材料(如石墨烯、碳纳米管)虽导热性能优异,但存在显著各向异性,需精准控制取向与分布才能实现高效散热,且与基体结合后易因刚性导致界面接触不良。因此,开发兼具超高导热率、超低接触热阻、无泄漏及长效稳定性的新型 TIMs,成为解决高功率电子设备散热难题的核心突破口。
目前,锂离子电池回收技术主要围绕正极材料中有价金属(如钴、镍、锂等)的提取与再利用,而对负极石墨材料的规模化高效回收仍处于早期探索阶段。尽管石墨的市场价值低于正极贵金属,但其生产需经过高温石墨化等高能耗、高成本环节,且石墨本身属于不可再生资源。若不能实现废旧石墨的有效再生,每年将产生数百万吨固体废弃物,加剧资源浪费与环境污染。
有埃尺度、零维孔隙的石墨烯,因其优异的渗透性和分子筛分潜力,为气体分离提供了一个极具前景的平台。本文提出一种动态调控氮(N)功能化石墨烯孔隙的策略,实现了从氮气(N?)中选择性分离氧气(O?)。由于O?和N?的动力学直径相近,该分离极具挑战性。作者利用孔边缘功能基团的异质性来调控孔隙限制直径(PLD)。通过简单的热退火处理,可以将孔边缘的伯胺基团转化为晶格掺入的氮。转化程度随温度变化,从而调控胺-CO?复合物产生的空间位阻,并进而调节PLD,以利于O?的渗透。所得膜展现出优异的O?/N?分离性能,O?渗透率接近2500 GPU,O?/N?选择性超过10,显著优于现有最先进的膜。这为从空气中高效、模块化生产O?提供了有吸引力的方案,并可将化工行业天然气燃烧炉的燃料消耗降低约60%。
为解决工业合成气中CO2/H2分离难题,Dong 等人通过真空过滤和浸渍法制备了一系列石墨烯氧化物(GO)限制离子液体(ILs)膜(GO-ILM),选取 8种不同咪唑类ILs调控膜的界面性质和纳米通道尺寸;该类膜突破了Robeson 上限,其中含C1mimBF4的GO-ILM实现最高CO2渗透系数(13.85 GPU),含C4mimBF4的GO-ILM达到最高CO2/H2选择性(13.58),且对CO/N2(44.82)和CO2/CH4(75.45)也表现出优异选择性;研究通过表征和密度泛函理论(DFT)计算揭示,IL与CO?的结合能及受限通道尺寸是影响分离性能的核心因素,纳米受限ILs的致密堆积可阻挡H2传输并提升CO2溶解度与渗透性,为高性能 CO2捕获膜的设计提供了新方法。
柔性轻质基底对新一代太阳能电池至关重要,其不仅拓展了应用场景,更显著降低了制造、物流及运营成本。然而,多数聚合物材料缺乏薄膜光伏工艺所需的热稳定性和机械稳定性。本文,里约热内卢天主教大学Luciana Dornelas Pinto等研究人员在《ACS Appl. Polym. Mater》期刊发表名为“Graphene-Reinforced PVC/PMMA Flexible Substrates for Thin-Film Solar Cells”的论文,研究开发并表征了经石墨烯改性的PVC/PMMA/DOP聚合物共混物,将其作为III-V族薄膜光伏的柔性基底。
痤疮是一种常见的慢性皮肤炎症性疾病,全球约2.3亿人受其困扰,其中超过85%为青少年。该病主要由痤疮丙酸杆菌过度增殖引发,常导致皮脂腺堵塞、炎症反应及免疫失调,严重者可遗留色素沉着和永久性瘢痕,对患者心理健康造成负面影响。传统一线治疗包括外用抗生素、维A酸和过氧化苯甲酰,但长期应用抗生素导致细菌耐药性日益严重,疗效显著下降;口服异维A酸虽有效,却存在致畸等严重副作用。光热疗法作为新兴替代方案,利用近红外光激发光热剂产生局部高温杀灭细菌,但单一光热疗法需70°C以上高温才能彻底清除病灶细菌,易损伤周围健康组织;而50°C以下的温和加热又无法有效杀菌,甚至可能诱导细菌表达热休克蛋白,增强其耐热性。因此,开发一种既能规避抗生素耐药、又能避免高温损伤的非抗生素联合治疗策略,成为痤疮治疗领域的迫切需求。