新型材料

柔性白光發(fā)射顯示材料

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所生物醫(yī)用高分子材料課題組將市售的黃色熒光粉（YAG：Ce）引入到海藻酸鈣/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，非常簡便地獲得了一種機(jī)械性能優(yōu)異的高分子凝膠熒光材料，其斷裂伸長率高達(dá)600%，抗壓強(qiáng)度高達(dá)3.6 MPa。通過對熒光粉表面雙鍵修飾，可實(shí)現(xiàn)其在凝膠網(wǎng)絡(luò)中的均勻穩(wěn)定分散。在此基礎(chǔ)上，以藍(lán)光LED作為背光源，制備得到了白光柔性顯示原型器件，能夠發(fā)出穩(wěn)定、明亮、高純度的白光，CIE坐標(biāo)值為（0.33，0.32）。研究論文發(fā)表于Journal of Materials Chemistry C。該研究將已獲得廣泛工業(yè)應(yīng)用的無機(jī)熒光粉與高強(qiáng)韌雙網(wǎng)絡(luò)凝膠體系相結(jié)合，發(fā)展了一類新型白光發(fā)射材料。

高分子熱電材料研究進(jìn)展

北京大學(xué)工學(xué)院雷霆課題組設(shè)計(jì)并合成了一種新型的吡嗪基吡咯并吡咯二酮（PzDPP）結(jié)構(gòu)單元。研究論文發(fā)表于Journal of the American Chemical Society。通過將PzDPP和缺電子的3，3-二氰基-2，2-聯(lián)二噻吩結(jié)構(gòu)單元聚合，得到了一個(gè)新的D-A型共軛高分子P（PzDPP-CT2）。該聚合物表現(xiàn)出構(gòu)象鎖定的共平面骨架結(jié)構(gòu)及低至4.03eV的LUMO能級，低的LUMO能級有利于提高該聚合物的n型摻雜效率。經(jīng)n-型摻雜劑摻雜后，高分子P（PzDPP-CT2）表現(xiàn)出高電導(dǎo)率及高功率因子。該電導(dǎo)率明顯優(yōu)于目前文獻(xiàn)報(bào)道的n-型摻雜共軛高分子的電導(dǎo)率，該功率因子也是目前可溶液加工的n型高分子熱電材料的最高值。

高倍率鋰離子電池材料研究進(jìn)展

清華大學(xué)材料學(xué)院唐子龍教授課題組開發(fā)了具有類玻璃—陶瓷相的高倍率釩酸鹽鋰離子電池正極材料。相關(guān)論文發(fā)表在Advanced Energy Materials。該研究采用了一種自上而下的微米—納米材料合成策略。首先合成微米級釩酸鹽前驅(qū)體，再通過低溫相轉(zhuǎn)變過程引入類玻璃—陶瓷相中間態(tài)，同時(shí)晶粒發(fā)生細(xì)化，從而得到微米級致密納米晶電極材料。這種具有類玻璃—陶瓷相的釩酸鹽電極材料不僅具有豐富的晶界/相界面，以保證鋰離子的快速傳輸，同時(shí)具有較小的比表面積，以減少與電解液之間的表面副反應(yīng)?；谏鲜鰞?yōu)勢，該釩酸鹽正極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的大倍率、高容量和長循環(huán)的電化學(xué)性能。

通過機(jī)器學(xué)習(xí)篩選有機(jī)光伏材料

重慶大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院孫寬研究員帶領(lǐng)的柔性可再生能源材料與器件（La FREMD）團(tuán)隊(duì)與校內(nèi)外多個(gè)研究組合作，開展了機(jī)器學(xué)習(xí)輔助分子設(shè)計(jì)及高性能有機(jī)光伏材料的效率預(yù)測。研究論文發(fā)表于Science Advances。研究建立了一個(gè)包含已被文獻(xiàn)報(bào)道過的1700多種有機(jī)太陽能電池給體材料的數(shù)據(jù)庫。通過監(jiān)督學(xué)習(xí)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以建立“結(jié)構(gòu)—性能”關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)光伏材料的快速篩選。項(xiàng)目探索了數(shù)種分子結(jié)構(gòu)的表達(dá)形式，如分子結(jié)構(gòu)圖、ASCII碼字符串、分子描述符及分子指紋等作為多種機(jī)器學(xué)習(xí)算法的輸入，發(fā)現(xiàn)長度超過1000位的分子指紋可獲得高預(yù)測準(zhǔn)確率，是進(jìn)行這類機(jī)器學(xué)習(xí)的最佳表達(dá)形式。

耐受溫度變化的超彈性和抗疲勞碳納米纖維氣凝膠

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士研究團(tuán)隊(duì)和梁海偉教授課題組報(bào)道了一種通過熱解化學(xué)控制，將結(jié)構(gòu)生物材料（BC，即細(xì)菌纖維素）熱轉(zhuǎn)化為石墨碳納米纖維氣凝膠（CNFAs）的方法。相關(guān)研究成果近期發(fā)表于Advanced Materials。碳納米纖維氣凝膠具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定機(jī)械性能并可實(shí)現(xiàn)宏量制備。研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種利用無機(jī)鹽對細(xì)菌纖維素（BC）進(jìn)行熱解化學(xué)調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模合成、形態(tài)保留的碳化新工藝，研制的碳納米纖維氣凝膠較好地繼承了細(xì)菌纖維素從宏觀到微觀的層次結(jié)構(gòu)，在較寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出明顯的不隨溫度改變超彈性和抗疲勞性能。

正交組裝三維交叉堆疊金屬氧化物半導(dǎo)體納米線的合成

復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、聚合物分子工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧勇輝教授課題組在兩親性嵌段共聚物導(dǎo)向合成新型氣敏半導(dǎo)體材料研究方面取得進(jìn)展，研究結(jié)果發(fā)表于Nature Materials。超分子組裝在自然界和生命體系中廣泛存在。科學(xué)家?guī)煼ㄗ匀?，借助各種非共價(jià)鍵作用和超分子組裝仿生合成了大量具有新穎結(jié)構(gòu)和獨(dú)特性能的自組裝納米材料。該研究團(tuán)隊(duì)突破了傳統(tǒng)的復(fù)雜多步合成和制備納米線陣列的瓶頸，利用有機(jī)嵌段共聚物與無機(jī)雜多酸分子之間的協(xié)同共組裝，首次直接合成了三維等間距、正交排列的金屬氧化物半導(dǎo)體納米線多孔陣列結(jié)構(gòu)，且該材料展示出優(yōu)異的氣體傳感性能。

可以調(diào)控力學(xué)性能的新型水凝膠材料

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院分子醫(yī)學(xué)研究院劉盡堯課題組設(shè)計(jì)出可以調(diào)控其力學(xué)性能的復(fù)合水凝膠，有望為再生醫(yī)學(xué)和組織工程領(lǐng)域提供新材料。相關(guān)成果發(fā)表于Advanced Materials。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了由兩種不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合水凝膠。其中一種為共價(jià)交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，能為水凝膠帶來良好的彈性。另一種則為具有剪切變稀屬性的納米纖維網(wǎng)絡(luò)，能賦予水凝膠優(yōu)異的塑性。通過調(diào)節(jié)兩種網(wǎng)絡(luò)各自的力學(xué)強(qiáng)度，就可以實(shí)現(xiàn)水凝膠材料在彈性和塑性之間的轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上，將所得到的塑性水凝膠進(jìn)一步拉伸，可制備具有高強(qiáng)度和高韌性的各向異性水凝膠。

用于高容量無枝晶金屬鋰負(fù)極的MXene/石墨烯氣凝膠

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組（DNL21T3）吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種三維高導(dǎo)電、親鋰性的MXene/石墨烯多孔氣凝膠新材料，并將其應(yīng)用于高鋰載量、高容量、無枝晶金屬鋰負(fù)極，獲得了高比能、長壽命的鋰金屬電池。研究成果發(fā)表于ACS Nano。該三維MXene/石墨烯氣凝膠材料具有高比表面積、優(yōu)異導(dǎo)電性、良好的親鋰性能，實(shí)現(xiàn)了高的庫倫效率，顯著提高了金屬鋰負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性，高于目前文獻(xiàn)中報(bào)道值。更重要的是，將該鋰金屬負(fù)極應(yīng)用到鋰硫、鋰/鈦酸鋰全電池中，也都表現(xiàn)出高的比容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。