二维材料功能化隔膜在锂电池中的应用

功能化隔膜对于锂二次电池的安全性能和电化学性能有着重要影响.相比于其他改性传统聚烯烃隔膜的材料,二维材料具有超薄的片层结构、高机械强度、高比面积以及可调的表面化学性质等优势.本文综述了不同类型二维材料功能化隔膜在解决锂硫电池中多硫化物的穿梭效应、锂金属电池中负极枝晶生长问题,以及锂离子电池中传统聚烯烃隔膜润湿性和热稳定差等问题的研究进展.最后,讨论了二维材料在锂电池隔膜中面临的机遇和挑战.     

基于三维圆锥设计的空气取水性能强化

吸附剂材料和系统结构是影响吸附式空气取水效果的两大关键因素.目前,已开发的水凝胶、金属有机框架材料以及高吸湿复合物等吸附剂已具有非常优越的取水潜力,而传统的依靠材料堆积的系统结构,导致整体的吸附动力学特性较差,制约了系统的取水性能.为了解决这一问题,本文采用活性炭纤维浸渍氯化锂作为吸附剂,通过三维圆锥形结构设计,在不牺牲材料性能的前提下,优化了系统的传热传质性能,进而在吸附和解吸方面分别实现了1.6和1.3倍的性能提升.     

碳化物陶瓷材料在核反应堆领域应用现状

核能系统兼具高温、高压、高辐射、高腐蚀等特性,严苛的服役环境对核用材料提出了极高的要求,相关材料的研发是其走向应用的重大挑战.相较于传统核用材料,碳化物陶瓷材料具有更好的高温辐照性能和更优异的综合热物理性能,其制备和应用成为新的研究热点.本文综述了碳化物陶瓷材料在新一代核能系统中的应用现状,重点阐述了核用碳化物陶瓷材料的应用领域、基本性能、制备方法和辐照性能,并展望了碳化物陶瓷材料在新一代核能系统中的应用前景和发展方向.     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2表面包覆的研究进展

高比能、长寿命锂离子电池正极材料是目前电池研发热点.元素组成为Li Ni0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)的高镍正极材料相比于传统的层状Li Co O2具有价格便宜和比容量高的优点,已逐渐进入商品化应用阶段.该材料仍存在不可逆容量损失大、高温性能差等问题,表面包覆是提升材料性能的有效途径.本文总结了NCA材料表面包覆的研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望.     

高容量贮氢材料的最新进展

本文简要综述了最近几年国内外高容量贮氢材料的研究现状。由于传统AB5、AB2、和AB型贮氢材料贮氢量均低于2wt％，限制了贮氢材料在燃料电池上的应用。故障容量贮氢材料（如：Mg－基纳米贮氢材料、V－基固溶体贮氢材料、络合催化贮氢材料以及纳米碳管贮氢材料）的研究备受关注。研究表明，Mg－基纳米贮氢材料具有比一般Mg－基贮氢材料更好的热力学和动力学性能，V－基BCC固溶体贮氢材料常温常压下保持高容量，而络合催化贮氢材料以及纳米碳纤维贮氢材料的贮氢量高达5wt％－20wt％，超过任何传统贮氢材料。     

超材料中的弹性波及其调控

<正>超材料是一类具有微结构的人工复合材料.通过巧妙的微结构设计,力学超材料可实现很多难以在自然界中发现的力学性能,包括低频禁带、准直聚能、单向传输、声波隐身和拓扑态等.这些反常力学性能使力学超材料得以突破传统材料的力学性能极限,为低频振动与波动的控制带来了颠覆性的技术革命.由于其材料性能的特殊性,力学超材料的概念自提出就引起了科学界和工程界的广泛关注,     

一代天骄菌紫质

光是一种能量,又是一种信息量密集的载体,具有能量转换、信息记录和信号变换等一系列功能。通常采用无机晶体、半导体或有机材料作为获取光具有上述性能的基体。但是随着科学技术的迅猛发展,实践证明这些“传统”型材料已显得力不从心了,大有勉为其难的“苦衷”。菌紫质(细菌视紫红质的简称)这个脱颖而出的光生物材料,必将成为21世纪的宠儿。菌紫质是一种特殊的蛋白质,其所具有的光学性能是“传统”型材料无法比拟的,即使与孕含优异光学特性的视紫红质(有着大自然赋予的光合作用功能)相比,后者在稳定性和制备性等方面均远不如前者,由此引起…     

非线性超声检测方法的应用与挑战

材料损伤的早期发现和预防是避免破坏性事故的有效手段,日渐成为重大装备安全服役领域的研究前沿和热点.超声波因其传播特性与材料性能直接相关而被广泛应用于检测和评估材料损伤.传统的超声检测方法可以有效检测的缺陷尺寸通常限制在半波长以上,仅能适用于材料损伤中后期的宏观缺陷(如宏观裂纹、孔洞和夹杂物等)的检测,对材料损伤早期的性...     

用于电化学执行器的非金属电极材料研究进展

电化学执行器能够有效地将电能或化学能转化为机械能,在人造肌肉、仿生机器人和小型化医疗设备等领域中具有极大的应用前景.电化学执行器的组成包括电极层和电解质层,其中电极层主要决定执行器驱动性能和电化学性能.传统电化学执行器的电极材料主要由导电性好、驱动应力大的金属材料构成.然而,金属电极存在柔性低、循环稳定性差等问题,使得越来越多的研究人员开始关注非金属电极材料.本文重点介绍了用于电化学执行器的非金属电极材料的最新研究进展,首先介绍了电化学执行器的器件结构及驱动原理,其次根据电化学执行器电极材料的不同,分别从导电聚合物、碳材料、新型二维材料及其复合材料等方面进行了综述,讨论了各种非金属电极材料应用于执行器中的优缺点,最后对未来电化学执行器及其电极材料的发展趋势进行了展望.     

超临界CO_2在多孔材料合成中的应用

超临界流体技术作为一种绿色技术在多孔材料合成领域受到了研究者的广泛关注.与传统方法相比较,利用超临界CO2制备多孔材料的方法具有方法简单、环保、产品性能好等优点,且CO2无毒、价廉、原料易得,具有很好的工业应用前景.本文概述了近年来超临界CO2在分子筛、碳纳米管、金属/复合氧化物纳米粒子、金属有机骨架材料、聚合物等多孔材料的合成方面的应用和研究进展.     

羰基化合物作为锂离子电池有机电极材料研究进展

随着锂离子电池从便携式电子设备到大规模储能系统的应用,开发具有高能量密度、功率密度和长循环寿命的锂离子电池成为研究的重点之一.而锂离子电池的性能很大程度上取决于电极材料.目前,广泛使用的无机电极材料普遍存在容量提升有限、能耗高和成本高等缺陷.因此,开发新型电极材料至关重要.与传统无机材料相比,有机电极材料具有结构可控、资源丰富、清洁环保和成本低廉等优势,近年来得到了广泛关注.其中共轭羰基化合物以羰基为活性基团,因其结构多样、理论容量高和反应动力学快而被广泛研究.本文从正极、负极、全电池三方面,综述了目前国内外已经开展的关于羰基化合物作为锂离子电池电极材料的研究工作,评述了这些化合物的电化学性能及其具备的优势和存在的不足,并指出了有机化合物作为锂离子电池电极材料需要解决的关键问题.     

设计新型高容量储氢材料*

作者总结了近年来金属胺基化合物氢化物体系、氨硼烷及其衍生物储氢材料的研究进展。分别重点介绍了这些材料体系的储氢性能、反应机理及反应热力学和动力学性质,并在此基础上强调了储氢材料的设计理念,即改变材料化学组成调变其热力学性能,催化修饰以提升材料脱氢动力学性能。     

石墨烯导电墨水研究进展:制备方法、印刷技术及应用

传统印刷技术与微电子制造的交叉技术——印刷电子技术的发展得益于微纳米材料制备技术的成熟.二维纳米碳材料石墨烯由于其独特的结构和突出的性能,可与传统金属或高聚物材料共同作为导电墨水主要导电组分.本文讨论了目前石墨烯导电墨水制备中的关键问题、不同制备方案及其优劣之处;评述了石墨烯导电墨水印刷工艺的研究进展,包括传统印刷技术和新型印刷技术中的应用与难点.最后,总结了石墨烯导电墨水在柔性功能器件(基本电路元件、能量存储和力学/化学传感器件等)中的应用现状.     

菌紫质分子─—未来蛋白质光生物材料

随着地球上能源危机的日益严重，人们开始尝试利用各种其它的能源物质代替煤炭、石油等传统能源，其中利用太阳能是开发新能源的极好途径。同时，光不仅仅是一种能量，而且还是一种信息载体，所以，利用光的各种性能的材料在未来世界中的应用将是极为有利于人类的。在目前的光的应用中，大多数利用光进行能量转换、信息记录和信号交换。而所采用的材料大多是无机晶体、半导体或有机材料。但是自然界中的广大生物与光有着密切的关系，经过长期的进化而保留下来的某些生物大分子具有无机材料和人工合成有机分子所无法比拟的光学性能。最突出的…     

一代天骄菌紫质

光是一种能量,以是一种信息量密集的载体,具有能量转换、信息记录、信号变换等一系列功能. 通常采用无机晶体、半导体或有机材料作为获取光具有上述性能的基体但是,随着科学技术的迅猛发展,实践证明:这些"传统"型材料已显得力不从心了,大有勉为其难的"苦衷"!     

低维材料中的缺陷效应与电子态调控

低维材料具有大的比表面积、独特的电子结构和优异性能,在新能源、信息等领域具有重要的应用前景.低维材料所具有的特殊电子态可以突破传统半导体材料的尺寸极限,是后摩尔时代重要的候选材料.如何有效地调控低维材料电子结构以满足特定功能的需要是实现这一应用的关键.本文从一维纳米管和二维层状材料中的"缺陷效应"出发,对我们课题组在低维材料电子结构调控方面的研究结果进行综述,揭示空位和吸附原子等点缺陷以及表面修饰和内部填充等对材料的电子结构、电子自旋极化和激发态特性的调控机制与规律,为低维材料在新型电子器件等领域的应用提供依据.     

超双亲透明介孔二氧化硅涂层

用传统的溶胶凝胶方法制备了透明的介孔二氧化硅涂层材料. 由于介孔内毛细管力的作用, 使涂层具有超双亲性, 并且此性能可长久保持. 该涂层可进一步与功能物质如结晶二氧化钛纳米颗粒等复合, 仍能保持涂层透明性和超双亲性, 同时其吸收紫外线性能显著提高. 该涂层有望在防雾、光催化、自清洁和紫外线吸收等领域得到应用.     

柔性电子喷印制造: 材料、工艺和设备

喷印技术直接将功能材料沉积到基板上形成图案, 有望成为高性能柔性电子的主流制造工艺之一. 目前, 喷印技术面临材料、工艺和设备等诸多挑战. 本文讨论了无机、有机以及纳米复合喷印材料的电学性能, 分析了打印性能与黏度、表面张力、蒸发率等关系. 压电、热泡等传统喷印可实现微米级分辨率图案化, 而电喷涂、电纺丝、电喷印等电流体动力喷印可实现纳米级分辨率图案化, 如何通过多场调控提高其喷印过程操控性至为关键. 讨论了电流体动力喷印设备实现关键技术, 包括液滴操控、喷嘴设计、卷到卷输送等. 最后展望了柔性电子喷印制造需研究并解决的关键科学技术问题.     

热活性延迟荧光材料的设计合成及其在有机发光二极管上的应用

热活性延迟荧光(TADF)材料具有小的单重态-三重态能级差(?EST),因此三重态激子可以通过反向系间窜越(RISC)转变成单重态激子发光.该类材料能够充分利用电激发下形成的单重态激子和三重态激子,使其器件的内量子效率理论上可以达到100%,媲美磷光材料,远远高于传统荧光材料的25%,成为继有机荧光材料和有机磷光材料之后发展的第3代有机发光材料,近年来受到广泛关注.本文介绍了TADF的机理和材料设计的基本原则,综述了近年来国内外学者在TADF材料的设计合成及其在有机发光二极管(OLED)上应用的研究进展,重点介绍了绿光、蓝光、红光、黄光、白光TADF材料的合成与性能.高效的TADF材料经过缜密设计、精确制备和系统研发,将会陆续进入实际应用并在照明和显示领域发挥重要作用.     

高效防辐射玻璃材料问世

近日,俄罗斯的科研人员开发出新型防辐射玻璃,其防护辐射效果是现有类似产品的3倍.此种抗辐射玻璃具有出色的屏蔽性能,在质量衰减系数、自由行程长度、十倍衰减层及其他辐射特性等方面,均超过了传统上用于防辐射材料的混凝土和铅的参数.