非导电材料

可穿戴传感器可以通过非侵入的方式捕捉人体的各种信号并转化为可识别的电信号，从而达到实时监测的目的，在健康管理等领域展现出了重要价值。相比于传统的刚性可穿戴传感器，由导电凝胶等软材料构建的皮肤式可穿戴传感器能与动态皮肤形成紧密的共型结构，提高传感器的传感准确性和稳定性，甚至实现对人体运动状态的实时感知。 　　尽管基于导电凝胶的可穿戴传感器研究已经取得巨大进展，并广泛应用于动作监测、健康管理、表情和声音识别、人机交互等诸多领域，但由于导电凝胶在水环境中存在吸水溶胀、导电组分流失、粘附性能衰退等问题，限制了其在水下探索等领域的应用与发展。近年来，通过对导电凝胶进行耐水性能的设计，研究人员实现了导电凝胶基可穿戴传感器的水下传感领域的应用，促进了该领域的研究快速发展 　　近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员和魏俊杰博士基于在耐水导电高分子凝胶的构筑及其水下传感方面的研究基础，在Advanced Materials上发表题为“Water-Resistant Conductive Gels Toward Underwater Wearable Sensing”的综述文章(Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202211758)。 　　在该综述中，作者首先对提高导电凝胶耐水性的方法进行了总结，归纳提出了封装设计、疏水网络结构和多重交联作用这三种耐水设计策略，并详细讨论了各种策略的耐水原理、具体设计方法以及存在的优缺点，从而为未来的耐水导电凝胶设计提供指导。随后对用于水下传感领域的耐水导电凝胶的多功能性质进行了介绍。除了水下稳定性之外，探讨了耐水导电凝胶的拉伸性质、水下粘附性质、水下自修复性质、可回收性质和3D打印性等性质对导电凝胶基水下可穿戴传感器的传感性能和制造加工工艺的影响，并重点讨论了这些性质的优化改善方法。此外，对现有耐水导电凝胶在水下传感领域的具体应用方向进行了汇总，着重总结了耐水导电凝胶在水下运动感知、水下健康监测、水下通讯、水环境分析几个方向的研究进展，并分析了耐水导电凝胶在这些应用中存在的不足，为未来的水下传感研究指明了方向。 　　尽管导电凝胶的耐水设计和传下传感研究已经取得了一定的成果，但该领域的发展尚处于起步阶段，仍然存在一些问题和挑战亟需解决。导电凝胶在水环境中的传感性能与陆上性能有着明显差异，相关的水下传感机制和传感模型有待进一步阐明；耐水导电凝胶的水下稳定性和水下传感性能测试还没有标准的方法，亟需建立统一的检测方法进行有效对比和评估；在耐水导电凝胶和水下可穿戴传感器的多功能设计上需要进一步努力，例如实现基于变色功能的可视化感知、基于自清洁功能的抗污能力和基于生物可降解的环境友好等。 　　为了满足耐水导电凝胶基水下可穿戴传感器的实际应用需求，需要进一步发展与水下可穿戴传感器匹配的无线传输技术和自供能技术；如何实现多感知功能和多技术模块在水下凝胶传感系统中的一体化集成，尤其是如何实现“软”凝胶材料与“硬”电子元件的稳定界面结合依然是该领域需要面临的一个重要挑战。 　　该论文得到了国家自然科学基金(51773215)、中国博士后科学基金(2021M690157、2022T150668)、宁波市自然科学基金(2121J206)、国家重点研发计划项目(2022YFC2805204、2022YFC2805202)等项目的支持。耐水导电凝胶的设计策略与水下传感应用 　　(中科院海洋新材料与应用技术重点实验室 魏俊杰)

随着柔性电子产品的蓬勃发展对便携性、耐用性提出了更高的要去，因此折叠特性越来越受到关注。然而，这些产品的可折叠性取决于它们的旋转轴而不是电子材料，这极大地限制了它们的折叠方向和任意尺寸变化。为了满足未来柔性电子产品的各种折叠需求，能够实现任意重复真实折叠的导电材料是必要的，但很难获得。要实现上述折叠特性，首先要明确折叠（真折叠和伪折叠）的相关概念。真折是指压下折痕，使弯曲的两部分完全贴合。而伪折叠通常在折痕处打开。真折叠的最大应力可能比伪折叠大几个数量级。近年来，尽管研究人员已经付出了巨大努力来研究各种导电材料（如石墨烯、碳纳米管和MXene等）的组装和灵活性，但目前所有组装的导电材料仍然无法承受多次真实折叠而且折叠次数也通常以结构损坏为代价。鉴于此，同济大学吴庆生教授、吴彤研究员和上海师范大学万颖教授首次使用改进的静电纺丝/碳化技术成功设计并制备了一种超级可折叠导电碳材料（SFCM）。它可显着承受1,000,000次重复真折叠而无结构损坏和导电性波动。通过实时SEM折叠观察和机械模拟揭示了这种性能突破的根源。其具有适当孔隙、非交联连接、可滑动纳米纤维、可分离层和可压缩网络的结构可以协同作用在真折叠下的折痕处产生ε状折叠结构，通过凸起的层、分散的弧线完全分散应力，以及ε中的可滑动凹槽。因此，当整个材料真正折叠时，每根纳米纤维都避免直接面对180°折叠。这项工作体现了结构创新、性能突破和机制揭示，具有重大的科学意义和应用前景。相关工作以“A biomimetic conductive super-foldable material”为题发表在国际顶级期刊《Matter》上。SFCMs的制备和表征作者采用仿生定向场控静电纺丝技术制备生茧状聚合物结构，同时协同控制静电纺丝的参数。原位梯度-温度反应-保持技术与卷取过程一样，通过控制多级聚合物热解同时完成造孔、解结和层膨化，从而成功制备了SFCMs（图1）。SFCM的SEM图像显示其结构是由碳纳米纤维编织的多层网络。纳米纤维是直的、光滑的、多孔的，直径为200 nm，长度为毫米级，纵横比超过10,000。纳米纤维是逐层堆叠的但彼此之间没有粘连（图2）。非交联的编织层网络可以形成一个完整的应力传递和分散系统。这些微观结构特征与超柔韧的切茧高度相似。此外，SFCMs具有良好的导电性，在-1~ 0 V范围内具有稳定的电化学窗口，这对于超级可折叠的储能设备很有希望。图1 SFCMs的仿生合成图2 SFCM的结构表征超级折叠属性和机制作者设计并安装了一个设备对各种材料进行了大量折叠测试（图3）。平行实验表明，在整个折叠周期从1到1,000,000次，SFCMs的纳米纤维都完好无损，电导率没有明显波动，内侧只出现两个微槽，这是由于纳米纤维滑动造成的。外侧几乎没有结构变化。此外，进行不同形式的折叠，所有 SFCM 都可以保持结构完整性，甚至在展开后自动迅速反弹，这为超级可折叠性提供进一步支持。当 SFCM 完全折叠时会形成光滑的ε状结构。局部结构的放大观察表明所有纳米纤维都是无损伤的，这可能与它们在折叠过程中的上述结构调整密切相关。当SFCMs的厚度达到100 mm时，它们仍然可以通过形成ε折叠结构来保持超折叠性能。图3 SFCM 的超折叠特性以及与典型对照样品的比较除了弯曲（折叠），柔性指标还包括滚动、扭曲、拉伸和压缩，它们可能对超折叠性起到辅助作用（图4）。扭转和滚动测试表明SFCM没有纳米纤维损坏。在拉伸性能方面，SFCMs的应力-应变曲线表现出显着特征。在压缩测试中，SFCM 厚度的99.3%恢复可以在将压力逐渐增加到10 MPa后保持，结果反映了它们的高强度和弹性，这也有助于柔韧性。这些力学性能为并为超级可折叠性提供强有力的支持。图4 SFCM 折叠以外的灵活性特征SFCM的超折叠机制源于折痕处的ε折叠结构，其中包含三个典型区域：(1) 由层间分离和纳米纤维滑动引起的凸起层可以减少沿层的应力。(2) 由折痕正中层的凸起和凸起两侧的层的压缩所带来的两条分散弧，避免形成应力集中的0内角。(3) 由纳米纤维滑动引起的两个折叠微槽，垂直对应于两个分散弧的内部，可以分散厚度方向的应力。这三种协同的微观结构变化有效地分散了各个层次和方向的应力，实现了超折叠性（图5）。此外，对一些微观结构不满足超折叠性的要求的材料（如rGO膜、碳布以及织物等）折叠特性的研究间接支持了该原理。图5 折叠与相关材料对比小结：作者通过改进的静电纺丝/碳化技术制备了具有层状纳米纤维网络结构的超级可折叠导电碳材料。在折叠机上多次真实折叠过程中观察它们的结构变化和电导率波动来研究它们的超级折叠特性，并通过实时SEM折叠观察和机械模拟揭示了超级折叠机制。更重要的是，还根据这些结果总结了超折叠材料的构建原理，对制备其他超折叠材料具有重要的指导意义。全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2590238521003921

p 　　研究人员已经用钴取代了化合物Nd sub 0.5 /sub Ba sub 0.5 /sub FeO sub 3-δ /sub 中的一些铁原子，减少材料热膨胀的同时增加了导电率。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/a5af695e-ac28-4bad-8f56-b3ba2ce62c0f.jpg" title=" 钴.jpg" width=" 400" height=" 235" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 400px height: 235px " / /p p 　　科学家们在科学期刊Dalton Transactions中发表了一篇文章，其影响因子为4.099。为了通过改变缺陷数作为研究起点来提高导电性，研究人员采用了混合钕和钡的铁酸盐的化合物Nd sub 0.5 /sub Ba sub 0.5 /sub FeO sub 3-δ /sub 。 /p p 　　为了更换部分铁，钴(Co)、镍(Ni)和铜(Cu)被添加到起始原料中。在700℃的温度下，溶液的蒸发和固体残渣的煅烧产生了复杂的氧化物。结果表明，所有混合材料的热膨胀系数较最初的Nd sub 0.5 /sub Ba sub 0.5 /sub FeO sub 3-δ /sub 更低，其中包括高达10%的掺杂金属。含铜材料是提高热膨胀的最佳选择，含钴材料在离子传导性方面表现最好。 /p p 　　来自乌拉尔联邦大学和高温电化学研究所(俄罗斯科学院乌拉尔分部)的一组研究人员使用钴实现了缺乏热膨胀性能和最佳导电性能之间的平衡。 /p

研究目的本研究旨在证明Sievers® M9 TOC分析仪能够通过分析TOC浓度来有效检测和量化STERIS生命科学公司（STERIS Life Sciences）生产的清洁剂中的非导电性化合物的含量。背景信息很多行业在转换产品之前都会用STERIS清洁剂来清洗生产设备。在清洁验证时，必须确定生产设备的最后冲洗液中没有残留的清洁剂或药物。残留的清洁剂、污染物、或其它化合物既可能是有机物，也可能是无机物，而在检测有机物和无机物时，需要采用不同的分析方法。人们用电导率来检测普通清洁剂，但残留的清洁剂中常有痕量的有机物，而人们无法用电导率来检测有机物。如果不能将生产设备清洗干净，就会影响产品质量。因此，检测清洁剂中残留的碳污垢，就成为综合评估清洁工艺的重要环节。本研究中的M9 分析仪数据表明，TOC分析能用来有效地检测导电性和非导电性有机化合物，对评估清洁工艺起到了补充作用。样品制备选择STERIS生命科学公司生产的以下4种清洁剂，进行初步比对和分析：CIP 100（基本清洁剂）CIP 220（酸性清洁剂）ProKlenz NpH（中性清洁剂）Spor-Klenz RTU（酸性清洁剂）将以上各种清洁剂稀释到0.01%，然后确定其碳含量（质量比）。基于稀释到0.01%的清洁剂溶液所提供的碳含量，分别将各清洁剂制备成5 ppm TOC溶液。向5 ppm TOC清洁剂溶液中分别加入1 ppm、10 ppm、25 ppm 、 50 ppm的非导电性有机化合物，再用Sievers M9分析仪分析其TOC和电导率。所有清洁剂溶液均在干净的低TOC玻璃器皿中制备，然后立即移到Sievers认证的电导率和TOC双用途（DUCT）样品瓶中。M9分析仪的自动加试剂功能（Autoreagent）能够确定分析所需的最佳试剂流量。对所有样品重复测量5次，不舍弃任何一次测量结果。CIP 100分析CIP 220分析ProKlenz NpH分析Spor-Klenz RTU分析总结对于以上4种情况，在0.5 - 20 ppm范围内，残留清洁剂和有机混合物的TOC响应都是线性的。在相同的TOC范围内，关于来自非导电性有机化合物对电导率的影响，正如预期，电导率响应是水平的。在1.5 -150 μS/cm范围内，电导率能有效检测清洁剂，却无法检测非导电性有机污垢。清洁剂基体不会妨碍痕量TOC的检测。结论在清洁验证时，电导率用来检测残留的清洁剂，但本研究中的数据表明，如果仅用电导率来评估对有机碳的清洁程度，则远远不够。尤其是当生产设备上沾有非导电性有机化合物时，如果仅靠电导率来评估清洁程度，就会使人们误以为生产设备很干净。TOC分析能有效地检测导电性和非导电性有机化合物，对评估清洁工艺起到补充作用，因此用TOC和电导率双管齐下就能克服上述局限性。Sievers M9分析仪能够同时测量TOC和电导率，提供准确和精确的有机和无机污染物信息，作为全面评估清洁工艺的依据。◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

p 　　 strong 阿卜杜拉国王科技大学(KAUST-King Abdullah University of Science and Technology)的研究人员开发出一种导电水溶胶，使应变灵敏性、自愈性、和可拉伸性得到前所未有的优化。“我们的材料胜过所有先前报道过的水凝胶，并引入了新的功能，”材料科学与工程教授Husam Alshareef陈述到。 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/de43ded7-3f8b-4d59-8f46-3dc5e0db1eb4.jpg" title=" 导电水凝胶的信号可清晰地分辨不同的面部表情.jpg" / /strong /p p /p p style=" text-align: center " strong 导电水凝胶的信号可清晰地分辨不同的面部表情(图片来源：KAUST) /strong /p p 　　智能材料具有 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 类似皮肤一样的拉伸、感知和弯曲能力，已发现在与人体交互中具有各种各样的应用 /span 。预期发展前景像辅助治疗创伤的可生物降解贴片一样宽广，还可扩展到触摸感应机械设备和可穿戴电子产品。 /p p 　　该材料由一种称为MXene的金属碳化物和含水水溶胶结合而成。 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 除了其超过3400%的拉伸性能外，该材料还可快速回复至其初始状态，并可粘附于不同表面之上，例如皮肤。 /span span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 即使它被切成若干块，它仍可在重新附着后快速复原。 /span /p p 　　 span style=" color: rgb(31, 73, 125) " i “这种材料对拉伸和压缩敏感性的不同是一个突破性的发现，并为水溶胶的感知功能增添了一个新的维度，” /i /span Alshareef实验室的博士后，本研究第一作者Yizhou Zhang陈述道。 /p p 　　这一创新策略在感知皮肤变化并将其转换为电信号的应用中具有极其重要的意义。例如，一层系在使用者前额薄薄的材料可区分各种不同的面部表情，像是皱眉或微笑。这一性能可使严重瘫痪的患者能够控制电子设备和交流。 /p p 　　当该材料薄带被系于喉部时，它们可表现出卓越的将语音转换成电信号的能力。这可使语言障碍者的谈话被清晰地听到。 /p p 　　“我们的材料在各种生物传感和生物医学应用中潜力非凡，”本研究共同作者Kanghyuck Lee陈述道。 /p p 　　更直接和特别有用的医学前景包括具有释药促愈功能的柔性创可贴。除了被贴于皮肤表面，这种覆盖物甚至可用于病变器官内部。研究人员还希望开发一种智能材料，可检测器官形状和体积，并能根据产生的信号改变药物的释放。 /p p 　　一种完美的能力是将医疗传感同治疗整合起来。其他有趣的前景是在机器人领域这一材料可被利用之处，例如，将其用于指触摸式感应机械拓展功能。 /p p 　　它同样可被用于防伪，该材料的复合电子平板被用来高度敏感地检测签名，当它们被书写时。 /p p 　　KAUST的研究者们已提出一长串可进一步研究和开发的潜在应用。 i “ span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 其商业化潜力巨大，” /span /i Alshareef总结道。 /p

引言当今，高能量密度锂离子电池（LiB）为大多数电动汽车、手机供电，甚至提供储能，使可再生能源替代化石燃料。然而，也发生过此类电池在使用过程中因过热而造成火灾和爆炸的情况。EA8000A X射线分析仪中所采用的先进技术可用于检测和表征锂离子电池生产中用作导电添加剂和负极活性材料的粉末中的金属污染物。该仪器仅需几分钟即可定位和分析粉末中的金属异物颗粒。应用报告在本应用指南中，EA8000A用于测定碳基导电剂中金属污染物的数量和成分。为证明EA8000A的检测能力，已制备15克碳基原料用于分析。分析250 mm x 200 mm样品面积仅需耗时7分钟。首先，分析仪检测已制备样品中金属异物颗粒的存在情况和位置——其在X射线透射图像中被明确标记为暗点，因为它们由比周围基质密度更大的材料制成。随后使用EDXRF技术分析此类金属异物颗粒，颗粒图像、XRF映射和光谱如应用报告中图例所示。分析仪的软件通过光谱信息提供每个被分析的颗粒的定性和定量元素成分值。联系我们日立分析仪器已开发出一系列用于燃料电池生产过程质量控制的分析仪器。欲了解与EA8000A有关的更多信息，或讨论更广泛的测试要求，请联系我们。

讲座时间：北京时间10月31日（周四）下午15:00-16:00 导电原子力显微镜（C-AFM）是一种非常有用的扫描探针显微镜（SPA）纳米表征技术，它不仅可以对样品的形貌进行表征，更重要的是可以探测许多介质材料和电子器件的局部电学性质。C-AFM技术已经成功表征了介质薄膜的许多重要的纳米级现象，比如：局部缺陷、电荷捕获和释放、应力诱导漏电流、负偏置温度不稳定性等。 目前，随着电子器件尺寸和介电材料厚度的不断缩减，纳米级电学性质表征技术手段的应用和发展变得日益重要。本讲座首先简要介绍C-AFM技术的发展历程、工作原理、工作特点及方式；其次重点介绍C-AFM技术在二维材料和忆阻器中的电学表征应用。 具体内容是利用C-AFM技术：1.研究化学气相沉积法制备的六方氮化硼（h-BN）的电学性质：介质击穿特性和厚度及电学性质均一性；2.在不同环境（大气和真空）下探测h-BN基忆阻器的阻变特性及导电细丝的形态表征；3.通过与其它电学设备相结合，实现更高性能的技术表征。最后，探讨未来多探针SPA技术的发展概念，有望实现在真空环境下对材料或器件的原位制备和表征。主讲人介绍： 惠飞博士，现以色列理工学院博士后，2018年7月获得巴塞罗那大学和苏州大学双博士学位。在攻读博士期间，她曾先后到世界顶级名校美国麻省理工学院和英国剑桥大学进行为期12个月和6个月的访学。在科研方面，5年时间内，她共参与发表SCI期刊学术论文38篇，其中，一作论文11篇，包括顶级期刊Nature Electronics, AdvancedFunctional Materials, ACS Applied Materials & Interfaces, 2D Materials, Nanoscale等。另外，她还参与德国Wiley出版的专著篇章一部，获批国家发明专利一项，申请国际专利两项，参与申请国际间/国家自然科学基金项目等8项。曾获得2019 ParkAFM博后奖学金、英国皇家化学会学者奖学金等。她的主要研究领域是化学气相沉积法制备二维材料及其在电子器件领域内的应用。请扫码免费申请网络讲座

记者1月25日从中国科学院合肥物质科学研究院了解到，该院固体物理研究所功能材料物理与器件研究部和本院等离子所等单位科研人员合作，在空穴型近红外透明导电薄膜研究方面取得新进展：他们设计并制备了新型空穴型铜铁矿薄膜，并通过参数优化让新型薄膜获得了较高的近红外波段透过率和较低的室温方块电阻。相关研究结果日前发表在《先进光学材料》杂志上。　　透明导电薄膜是一类兼具光学透明和导电性的光电功能材料，在触摸屏、平板显示器、发光二极管及光伏电池等光电子器件领域有着广泛应用。目前，商用的透明导电薄膜均为电子型，空穴型透明导电薄膜由于空穴有效质量大、空穴迁移率低和空穴掺杂性差，其光电性能远落后于电子型透明导电薄膜，这严重阻碍了新型透明电子器件的发展。　　在国家自然科学基金的支持下，研究人员通过理论计算发现，含有铑、氧等元素的铜铁矿结构材料是一种间接带隙半导体，其中的铜离子与氧离子的原子轨道可进行杂化，从而减弱价带顶附近载流子的局域化，实现空穴型高电导率；另一方面该材料在可见光及近红外波段表现出弱的光吸收行为，具有高透过率。研究人员在前期金属型铜铁矿薄膜的研究基础上，采用非真空工艺进一步获得了大尺寸空穴型铜铁矿透明导电薄膜。该薄膜表现出主轴自组装织构的生长特征，有利于其内载流子的传输，提高空穴的迁移率。另外，由于三价铑离子的离子半径可实现空穴型载流子重掺杂，使得镁掺杂铜铁矿结构材料具有非常高的室温导电率、较高的近红外波段透过率以及低的室温方块电阻。　　这种高性能的空穴型透明导电薄膜的发现，为后续基于透明电子型及空穴型薄膜的高性能全透明异质结构的研发及应用提供了一种潜在的候选材料。

2017年2月山东青岛德通纳米科技有限公司成功采购我司一台设备，山东青岛德通纳米是一家石墨烯新材料科技公司。公司致力于石墨烯功能材料及其相关下游应用产品。 2017年3月初上海禾工科学仪器有限公司派遣专业的技术工程师远赴山东地区，现场安装调试培训AKF-2010V卡尔费休水分测定仪。使用禾工AKF-2010V卡尔费休水分测定仪检测石墨烯导电浆料中的水分含量 鲁烯石墨烯导电浆料是青岛德通纳米技术有限公司开发的一款石墨烯新材料产品。石墨烯具有众所周知的超强超薄物理特点，其导电、导热、润滑、防腐、密封和耐高温物理特性优异。该石墨烯乳系列产品以其优异的性能广泛应用于储能和动力电池、新能源、太阳能、电子元器件、电子工艺工程、印刷、抗静电、电磁屏蔽、特种功能涂料、复合材料、等领域。青岛德通纳米科技石墨烯产品展示 仪器状态及观测数据完全正常，期间与用户进行多次详细的交流。通过禾工专业技术工程师现场对用户所提疑问一一展示、验证及作答，最终获得了客户的一致肯定，本次安调作业圆满完成！

哈尔滨工业大学深圳研究生院生物智能材料实验室致力于智能微/纳米系统及其生物医学应用的开发，涵盖微/纳米制造技术，材料合成和表面化学等多个研究领域。专注于利用介孔二氧化硅构建不同类型的催化和生物催化微/纳米马达，并旨在探索其体外和体内生物医学潜力。 生物智能材料一直是材料领域的热门方向，尤其是在医学领域的应用，其点滴的创新都能对科技发展起到推动作用。但由于其选材覆盖面广泛、结构尺寸微小，所以对扫描电镜的综合观测能力具有较高的要求。 此次，哈尔滨工业大学深圳研究生院购进的飞纳台式扫描电镜能谱一体机Phenom ProX，为实验室样品的表征工作提供高效的检测手段。飞纳电镜Phenom ProX具有150,000的放大倍数、8nm的分辨率，轻松观测纳米尺度，如液态金属纳米球；采用背散射、二次电子双探头，轻松获取原子序数和表面形貌衬度图像，为客户提供更多的样品信息；能谱分辨率达 123eV，精确分析样品中元素的分布和含量；飞纳电镜具有独特的真空设计，即使面对导电性较差的样品，也可直接观测，无需喷金，如图所示未喷金的聚苯乙烯（PS）小球，基本没有出现荷电现象；飞纳电镜操作十分简便、高效，经过一日的系统培训即可独立操作，数分钟即可完成一个样品的观测，大大提升了测试效率。未喷金的聚苯乙烯（PS）小球

上期中我们着重介绍了Axia拍摄纤维样品时，在样品喷金的条件下，所获得的高质量图片，以及能谱相关成分信息。通常，对于纤维、纸张这样导电性差的样品，在电镜高能电子束连续扫描过程中，样品表面会逐渐累积负电荷，严重时产生荷电效应，造成图像晃动、亮度突变的问题。解决这一问题通常的方法是在样品表面镀一层金膜或者碳膜以提高样品的导电性。然而，这一过程费时费力，对于样品的微观形貌细节也会造成影响，尤其是对于珍贵样品或者还需要进行能谱分析等原位观察的样品，镀膜会对样品造成不可逆转的破坏。因此，喷金并非不导电样品的首选方法。低真空模式同样适用于不导电样品。低真空模式在处理非导电样品时具有多个优势，它不仅可以实现无电荷成像还可以提高材料对比度，并使用更高的电子束流进行化学分析。低真空扫描电镜技术是通过在样品室内通入少量的气体/水蒸气实现的。少量的空气进入扫描电镜样品室，在电子和气体分子之间通过碰撞产生正离子，当这些正离子电流达到样品完全抵消全部负电荷时，也就是出现了所谓的电荷平衡，从而消除了样品表面的荷电效应。上图1~4是纤维样品在不喷金，低真空模式下拍摄的图片。1、2为背散射图像，3、4为二次电子图像，在两种图像模式下，Axia均表现出优异的成像功能。Axia ChemiSEM提供的低真空模式，可调节压力到最高150Pa，支持各种不同的样品。然而，低真空模式也并非始终是首选，在突出样品表面细节时，需要较低的着陆能量，否则这些细节会随着高加速电压而变平。例如观察纤维制品时, 不经过镀导电膜, 看原始形态, 将电压下调到1kV或以下, 既满足样品少放电, 又有足够的信号强度。图5~8为低电压下的纤维形貌, 可清楚看到纤维形态的差异, 与高电压下的图像相比，纤维表面突显出更细微的结构, 表面的颗粒感变得更为明显。通过对比，我们可以看到，Axia在1KV电压下的成像效果丝毫不落后于场发射低电压下的成像效果。Axia ChemiSEM提供了最有效的减少电荷策略，允许在高真空、电子束减速(BD)模式下为电子束敏感样品成像。电子束减速是一种光学模式，其中用施加在样品架上的负电位使样品产生偏压，使原电子在着陆前减速。因为加速电压高于着陆能量，所以可提高最终分辨率。此外,电子束减速模式能够检测到几乎平行于样品表面的低角度背散射电子(低角度BSE)，从而增强了表面的拓扑结构。工业和先进的材料表征机构通常会处理未知材料和应对各种各样的要求。因此，全面的解决方案、分析功能和处理绝缘或电子束敏感样品的能力显得尤为重要。全新的 Axia ChemiSEM具有极佳的全方位性能，可为不同类型材料的表征提供最多的信息。 参考文献：[1]周广荣.低真空扫描电镜技术在材料研究中的应用[J].分析仪器,2012(06):39-42.[2]吴东晓,张大同,郭莉萍.扫描电镜低电压条件下的应用[J].电子显微报,2003(06):655-656.

扫描电镜优秀论文赏析｜基于强 p-p 堆积效应的具有大内置电场的层堆积聚酰亚胺用于快速锂离子存储海南大学材料科学与工程学院 陈文参赛论文：Layer stacked polyimide with great built-in electronic field for fast lithium-ion storage based on strong p-p stacking effect发表期刊：Energy Storage Materials根据参与储能反应的活性氧化还原官能团的不 同，有机电极材料 可分为导电聚合物、有机硫化合物、有机自由基和羰基化合物。其中羰基化合物因电化学活性高、原料 丰富等特点受到广泛研究。然而羰基化合物电极在碱金属离子电池中应用时通常易 溶于液体电解质且电导率差。因此，人们采取了各种策略来改善这些问题，包括聚合、盐化、与导电碳材料 形成复合材料 、优化电解质选择等。聚酰亚胺因具有优异的耐溶剂性、热力 学稳定性和可灵活编程的聚合物结构，被视为潜在的锂离子电池（LIBs）有机正极材料 。然而，PI 链的导电性差、易 缠结和团聚，导致离子扩散缓慢、电子转移不 良和反应不 充分，难以在高电流密度下有效达到其理 论容量 。本文成功获得了基于 π‑ π 堆积效应的层堆积聚酰亚胺正极（NT‑ U）。NT‑ U 具有较大的分子偶极矩，这是由 PI 中的强电负性基团诱导，并通过 π‑ π 堆积结构进一步增强，这有助于形成更大的内置电场（BIEF）。这种高度结晶的 PI 中的强 BIEF 在加速电荷传输动力 学和提高 LIBs 的电化学性能方面起着至关重要的作用，这些发现为基于偶极和 BIEF 机制构建 PIs 正极以实现快速高效的储能提供了新的见解。 试验过程 典型的合成工艺是将 2mmol 萘‑ 1,4,5,8‑ 四羧酸二酐（NTCDA）和 2mmol 尿 素分别溶解于 20 mL N‑ 甲基吡咯烷酮（NMP）中。完全溶解后，将两种单体溶液转移至圆底烧瓶中，在 N2 气氛下于 180 ℃ 搅拌回流 8h。冷却至室温后，通过真空过滤分离初步固体，并用 NMP 洗涤数次以除去可溶性低聚物。当滤液完全无色时，收集不 溶性固体产品并在 110 ℃ 真空干燥箱中干燥过夜。最后，在 N2 气氛下于 300 ℃ 退火 8h 获得 NT‑ U 粉末。使用相同程序合成 NT‑ E，但将尿 素替换为乙二胺（EDA）。本文分别使用乙二胺和尿 素作为二胺连接体，通过简单的缩合步骤制备了 NT‑ E 和 NT‑ U 两种 PI 材料 。通过 FTIR 光谱证实了 NT‑ U 和 NT‑ E 样品的成功制备。与单体分子相比，这两种 PI 都具有良好的热稳定性和在液体电解质中的优异的耐溶剂性。使用飞纳台式扫描电镜能谱一体机 Phenom ProX 拍摄了 NT‑ E 和 NT‑ U 样品的形貌，并在图 1a 和 c 中进行 了展示。NT‑ E 聚合物（图1a）显示出由随机颗粒组成的不 规则形貌。相反，NT‑ U （图1c）呈现出明显的层状晶体结构，表明这两种 PI 都是通过纳米片结构自组装的。图1 扫描电镜（SEM）图像与超声后 AFM 图像随后，结合 DFT 计算和电化学测试，详细揭示了 NT-U 和 NT-E 的电子和锂离子传输行为。NT-E 和 NT-U 阴极的第一次循环 CV 曲线在 0.1mV s-1 下记录。NT-U 显示出以 2.32V 为中心的宽阴极峰，比 2.21V 的 NT-E 更强、更尖锐。有机材料与其电子结构高度相关。NT-E 和 NT-U 电极在 50Ma g-1 下的初始三条放电/充电曲线如图所示。NT-U 在 ~2.4V 下提供了平坦的放电平台，与 CV 测试非常一致。但 NT-E 呈现出倾斜的放电曲线。NT-U 的平坦放电平台可归因于 C=O 键从尿素单元的吸电子特性，这降低了氧化还原活性羰基的电子密度，促进了稳定输出电势的形成。第一次循环中的放电曲线表明，NT-U 电极可以提供 152mAh g-1 的高初始放电比容量，而 NT-E 只能释放 31mAh g-1 的比容量。这种显著差异可能归因于两种 PI 的不同晶体和电子结构。因此，通过密度泛函理论（DFT）研究了NTCDA、NT-E 和 NT-U 的电子结构，结果如图所示。根据分子轨道理论，最低未占分子轨道（LUMO）能量与电子亲和力和有机电极材料的电势有关。NTCDA 显示出最低的 LUMO 能级（-4.00eV），但该单体在有机液体电解质中的显著溶解度意味着其用作阴极材料是不现实的。NT-U 显示出明显低于 NT-E（-3.48eV）的 LUMO 能级（-3.74eV），表明 LIBs 中可能有更高的放电电势。这与 CV 测试非常一致。此外，与 NT-E 相比，NT-U 在 HOMO 和 LUMO 能级之间表现出更小的能隙（Eg=3.49eV），这表明其具有更好的电子导电性和在 LIBs 中释放更高的阴极材料有效容量的潜力。与 NT-E 相比，NT-U 聚酰亚胺具有更强、更宽的吸收能力，表现出其最大的 π-电子共轭体系。测量聚酰亚胺的光学间隙（Eg）。NT-U（2.70eV）的Eg比NT-E（2.81eV）窄，表明其具有更好的电子导电性。图3。（a） NT-E 和 NT-U 在 0.1mV s-1 下的第一个循环的 CV 曲线。（b）NT-E和（c）NT-U 在 50mA g-1 下的充电和放电曲线。（d） NTCDA、NT-E 和 NT-U 的分子结构、HOMO/LUMO 能级和轨道分布结合 DFT 计算和实验结果，本文提出了一种用于 LIBs 的具有 BIEF 的 NT‑ U 正极机理 ，如图 6 中的示意图所示。由于尿 素连接基团具有很强的亲电性，从萘核心到酰亚胺取代基都可以观察到分子内极化。这种分子内极化通过层堆叠的 π‑ π 效应增强，导致 NT‑ U 中形成更强的 BIEF，从而显著增强了这种电极材料 的电荷传输性能。相比之下，非晶态的 NT‑ E 具有小的偶极矩和微弱的 BIEF，导致导电性差。因此，与 NT‑ E 相比，NT‑ U 表现出更 好的电化学动力 学和优异的性能。本文还进行 了不 同电压下 NT‑ U 聚酰亚胺在第一个循环过程中微观外观的演变。如图所示，NT‑ U 颗粒（原始）表面光滑，表面覆盖着大量 导电炭⿊ 。当放电至 1.5V 时，颗粒表面逐渐变得粗糙，这可能是由于锂的嵌入过程，形成了 NT‑ UxLi 化合物；当充电至 3.5V 时，越来越多地出现表面光滑的 PI 晶体，几乎没有出现表面粗糙的 PI 颗粒。不 同电压下 NT‑ U 聚酰亚胺在第一个循环过程中 SEM 微观外观的演变结果分析根据原位 FTIR 和原位 XPS 分析，锂原子通过烯醇化反应引入到 NT‑ U 分子中：C=O → C–O–Li。然而，DFT 计算表明，4 个锂原子开始由两个相邻亚胺基团的羰基共享。随着锂化过程的继续，相邻的尿 素单元和亚胺部分的羰基又共享了 2 个锂原子。图中的表格显示了每个锂化过程的结合能。简而言之，NT‑ U 电极的锂化机理 可以描述为一个 3 电子过程，其中 2 个锂原子首先与亚胺部分的 C=O 基团反应，第三个锂原子与相邻尿 素单元和亚胺部分的羰基结合。这些结果表明，循环过程中的锂化/脱锂过程导致 NT‑ U 晶体结构的周期性变化。因此，NT‑ U 保持高度结晶的结构，在放电/充电循环过程中经历周期性的可逆变化，表明作为正极表现出良好的长期性能。结论综上所述，筛选出低成本尿 素作为连接剂，通过一步缩聚反应构建聚酰亚胺有机电极材料 （NT‑ U）。与非晶态聚酰亚胺（NT‑ E）相比，NT‑ U 电极在 500mA g‑ 电流密度下可实现 165mA h g‑ g‑ 循环的高可逆容量 。通过原位 XRD、非原位 FTIR、非原位 XPS 和 DFT 计算等多种技术，对 NT‑ U 的储能机理进行了评估。尿素的规则平面结构和电负性羰基赋予 NT-U 高度堆叠的结构和更大的分子偶极矩，这导致在PI材料中形成强内建电场（BIEF）。NT‑ U 的 π‑ π 堆积效应使离域电子云重叠，增强了电子的转移。此外，BIEF 有效地加速了锂离子和电子在 PI 内的传输。 NT‑ U 的层状堆叠结构与 BIEF 相结合，可实现快速的反应动力 学和令人满意的电池性能。这项工作为利用 BIEF 灵活设计 PI 作为锂离子存储有机正极材料 提供了新的见解。

石墨烯/二维材料电学性质非接触快速测量系统西班牙Das Nano公司成立于2012年，是一家提供高安全级别打印设备，太赫兹无损检测设备以及个人身份安全验证设备的高科技公司。ONYX是其在全球范围内推出的第一款针对石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料大面积太赫兹无损表征的测量设备。ONYX采用先进的脉冲太赫兹时域光谱专利技术，实现了从科研及到工业级的大面积石墨烯及二维材料的无损和高分辨，快速的电学性质测量，为石墨烯和二维材料科研和产业化研究提供了强大的支持。与传统四探针测量法相比，ONYX无损测量样品质量空间分布与拉曼，AFM，SEM相比，ONYX能够快速表征超大面积样品背景介绍太赫兹辐射( T射线)通常指的是频率在0. 1～10THz、波长在30μm-3mm之间的电磁波，其波段在微波和红外之间，属于远红外和亚毫米波范畴。该频段是宏观经典理论向微观量子理论的过度区，也是电子学向光子学的过渡区。在20世纪80年代中期以前，由于缺乏有效的产生方法和探测手段，科学家对于该波段电磁辐射性质的了解和研究非常有限，在相当长的一段时期,很少有人问津。电磁波谱中的这一波段(如下图) ，以至于形成远红外和亚毫米波空白区,也就是太赫兹空白区（THz gap）。太赫兹波段显著的特点是能够穿透大多数介电材料（如塑料、陶瓷、药品、绝缘体、纺织品或木材），这为无损检测（NDT）开辟了一个可能的新世界。同时，许多材料在太赫兹频率上呈现出可识别的频率指纹特性，使得太赫兹波段能够实现对许多材料的定性和定量研究。太赫兹波的这两个特性结合在一起，使其成为一种全新的材料研究手段。而且其光子能量低，不会引起电离，可以做到真正的无损检测。 ONYX工作原理 ONYX是全球第一套实现石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料全面积无损表征的测量系统，能够满足测试面积从科研级（mm2）到晶元级（cm2）以及工业级（m2）的不同要求。与其他大面积样品的测量方法（如四探针法）相比，ONYX能够直观得到样品导电性能的空间分布。与拉曼、扫描电镜和透射电镜等微观方法相比，微米级的空间分辨率能够实现对大面积样品的快速表征。ONYX采用先进的脉冲太赫兹时域光谱THz-TDS技术，产生皮秒量级的短脉太赫兹冲辐射。穿透性极强的太赫兹辐射穿透进样品达到各个界面，均会产生一个小反射波可以被探测器捕获，获得太赫兹脉冲的电场强度的时域波形。对太赫兹时域波形进行傅里叶变换,就可以得到太赫兹脉冲的频谱。分别测量通过试样前后(或直接从试样激发的)太赫兹脉冲波形,并对其频谱进行分析和处理,就可获得被测样品介电常数，吸收吸收以及载流子浓度等物理信息。再利用步进电机完成其扫描成像，得到其二维的电学测量结果。ONYX主要参数及特点样品大小: 10x10mm-200x200mm 全面的电导率和电阻率分析样品100%全覆盖测量最高分辨率：50μm完全非接触无损无需样品制备载流子迁移率, 散射时间, 浓度分析 可定制样品测量面积(m2量级)超快测量速度： 12cm2/min软件功能丰富，界面友好全自动操作图1 太赫兹光谱范围及信噪比ONYX主要功能→ 直流电导率（σDC）→ 载流子迁移率, μdrift→ 直流电阻率, RDC→ 载流子浓度, Ns→ 载流子散射时间，τsc→ 表面均匀性ONYX应用方向石墨烯材料：→ 单层/多层石墨烯 → 石墨烯溶液→ 掺杂石墨烯→ 石墨烯粉末→ 氧化石墨烯→ SiC外延石墨烯其他二维材料： → PEDOT→ Carbon Nanotubes→ ITO→ NbC→ IZO→ ALD-ZnO石墨烯光伏薄膜材料半导体薄膜电子器件PEDOT钨纳米线GaN颗粒Ag 纳米线ONYX测试数据1. 10x10mm CVD制备的石墨烯在不同分辨率下的电导率结果 2.10 x10mm CVD制备的石墨烯不同电学参数测量结果 3.利用ONYX测量ALD沉积在硅基底上的TiN电导率测量结果 ONYX发表文章1. P Bogild et al. Mapping the electrical properties of large-area graphene. 2D Mater. 4 (2017) 042003.2. S Fernández et al. Advanced Graphene-Based Transparent Conductive Electrodes for Photovoltaic Applications. Micromachines 2019, 10, 402.3. David M. A. Mackenzie et al. Quality assessment of terahertz time-domain spectroscopy transmission and reflection modes for graphene conductivity mapping. OPTICS EXPRESS 9220, Vol. 26, No. 7, 2 Apr 2018. 4. A Cultrera et al. Mapping the conductivity of graphene with Electrical Resistance Tomography. Scientific Reports , (2019) 9:10655.ONYX用户单位重要客户合作伙伴参与项目创新点：ONYX是第一款针对石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料大面积太赫兹无损表征的测量设备，采用先进的脉冲太赫兹时域光谱专利技术。与传统四探针测量法相比，ONYX无损测量样品质量空间分布；与拉曼，AFM，SEM相比，ONYX能够快速表征超大面积样品石墨烯/二维材料电学性质非接触快速测量系统

锂离子电池是一种可充电蓄电池，其通过从活性材料的结构中解吸/插入Li+来充电/放电。从制作工艺而言，锂电池正极由活性材料、导电剂、粘结剂、增稠剂及溶剂去离子水等多相物质混合制成。这其中，对于提高性能和质量控制，最重要的是活性材料、粘合剂和导电添加剂的工作状态和分布状态。图1 锂电池充放电示意图目前应用最为广泛的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等。其中高镍三元锂离子电池正极材料NCM（锂镍锰钴氧化物；Li(Ni-Co-Mn)O2）凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势，成为研究的热点，被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。为了保证电极具有良好的充放电性能，通常加入一定量的导电剂，在活性材料之间、活性材料与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。导电剂的材料、形貌、粒径及含量对电池都有着不同的影响，碳系导电剂从类型上可以分为导电石墨、导电炭黑、导电碳纤维和石墨烯。常用的锂电池导电剂可以分为传统导电剂(如炭黑、导电石墨、碳纤维等)和新型导电剂(如碳纳米管、石墨烯及其混合导电浆料等)。锂电池粘结剂是一种将活性材料粘附在集流体上的高分子化合物。专门用于粘结和固定电极活性材料，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有高介电常数的聚合物材料，具有良好的化学稳定性和温度特性，具有优良的机械性能和加工性，对提高粘结性能有积极的作用，被广泛应用于锂离子电池中，作为正负极粘结剂。另一方面，正极中的这三种主要物质的分布状态和工作状态决定了锂电池的充放电性能。最常遇到的不利情况包括不导电的粘结剂对活性材料的包裹导致无法参与反应，活性材料颗粒的碎裂导致隔离于反应体系，粘结剂/导电剂分散不均导致一些区域间隙过大使活性材料隔离于反应体系。在这些情况下活性材料成为死的活性材料，不再参与电极反应。图2 正极中各组分存在状态为了更全面地分析，需要结合多种仪器进行。传统上，SEM+EDS可以对正极表面形貌和元素分布。但是局限性也很大，首先，EDS仅是一种定性分析工具，不能对元素进行定量分析，需要更精确的方法；另一方面，SEM仅能观察形貌，无法观测正极的工作状态，需要一种表面电学性能观测的方法。因此本实验使用EPMA电子探针微量分析仪(EPMA-8050G)测量正极的元素分布，使用原子力显微镜(SPM-9700HT)观测表面电流分布状态。通过比较EPMA和SPM相同区域图像来评估正极表面各种组分的工作状态。比较EPMA和SPM在相同区域的分析结果。图3至图5示出了EPMA数据，图6至图8示出了SPM数据。在EPMA结果中，图3是成分图像(COMPO)，图4是C和F分析的叠加图像，图5是Mn、Co、Ni和O分析的叠加图像。因为导电剂和粘结剂都含有C，图4中C的位置是导电剂和粘合剂，因为只有粘合剂（PVDF）含有F，因此F的位置是粘合剂。图5中Mn、Co、Ni和O的重叠位置是活性材料。在SPM图像中，图6是用电流模式下的SPM获得的表面形貌图像，图7是低偏压激励下小电流分布图像，图8是高偏压激励下大电流分布图像。结合图6和图5，对比可知道活性材料的分布与形貌；结合图2，可认为图8中电流区域为为导电剂；同时对比图7和图8，从图7中扣除图8的大电流区域，可认为其他小电流区域为活性材料，即活性材料A区域。但是结合图7和图5 ，可发现有些活性材料在偏压激励下并没有电荷移动（形成电流），因此可判断，未形成电流的活性材料可能是被不导电的粘合剂包裹，或者因破碎和间隙被隔离于反应体系，无法参与充放电，即活性材料B区域。由此实验可见，对于锂电池的研究，结合元素分析工具（EPMA）和电流分析工具（SPM），既可以了解到各种组分的分布，还可以深度了解个部分的工作状态及可能的失效原因，为深入理解锂电池的工作原理与过程提供可行实验方案。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

北京时间2021年11月25日凌晨00时，吉林大学刘冰冰教授团队在国际顶级学术期刊Nature上发表了题为“Ultrahard bulk amorphous carbon from collapsed fullerene”的新成果。课题组采用自主发展的大腔体压机超高压关键技术，利用C60碳笼压致塌缩形成的“非晶碳团簇”这一新的构筑基元，探索了其在20-37 GPa压力范围内的温压反应相图，首次成功实现了毫米级近全sp3非晶碳块体材料的合成。寻找新型碳材料一直是材料领域的前沿科学问题。作为自然界中最丰富的元素之一，碳具有多种杂化成键方式，形成的碳材料结构丰富、性质迥异，应用也极为广泛，因此，几乎每一种新碳材料的发现都引发了研究热潮。从材料形态和原子排列的有序度分类，碳材料可分为长程有序的晶态碳以及无序的非晶碳。石墨和金刚石就是典型的碳晶体，分别由碳原子通过全sp2成键和全sp3成键形成。正是由于碳原子杂化方式不同，金刚石与柔软的石墨性质差异极大。全sp3键的金刚石不仅硬度最高，还是集高热导、宽透光频带、宽禁带等多种优异性能于一体的多功能材料，被称为“工业牙齿”。而非晶碳材料，目前主要是以sp2键为主形成的无定型碳，具有与石墨相似的柔软、导电等特性。然而，合成与金刚石结构、性质相对应的，由全sp3键形成的非晶碳块体材料却一直未能实现，是碳材料领域长期未能突破的科学难题。近年来，非晶材料因展现出如各向同性等不同于晶态材料的显著特点，越来越受到人们的关注。探索新型非晶材料，建立结构与物性之间的关联，是非晶材料领域的重要课题。全sp3非晶碳块体材料的合成对非晶材料领域也具有重要意义。高压可以有效调控碳的杂化成键方式，是合成新型碳材料的重要技术手段。人造金刚石的合成就是利用高温高压大腔体技术实现的。为了实现全sp3非晶碳块体材料的合成，刘冰冰课题组基于对富勒烯C60高压研究的长期积累，提出了采用大腔体超高压技术，利用C60碳笼压致塌缩形成“非晶碳团簇”这一新的构筑基元，在更高温压区间反应合成全sp3碳块体非晶材料的研究思路。然而商用大腔体压机的压力极限只有25万大气压，难以满足对新材料高压研究的要求。因此，突破商用大腔体压机的压力极限，发展更高温压范围的大腔体压机技术至关重要。如何解决超高压与大腔体二者技术要求的矛盾，是问题的关键所在, 也是国际公认的技术难点。课题组近年来潜心攻关，首次利用国产的硬质合金压砧突破了商用Walker型大腔体压机的压力极限，发展了大腔体压机毫米级样品腔超高压产生的关键技术，在高温条件下实现了高达37万大气压的超高压力【Chin. Phys. Lett.2020, 37, 080701】，并借此技术首次成功实现了毫米级近全sp3非晶碳块体材料的合成。相关重要结果如下：1)首次实现了近全sp3非晶碳块体材料的合成：首次给出富勒烯C60在高温超高压区间（20-37 GPa）的反应相图，在苛刻的温压条件下，合成出了高质量、毫米级、透明的近全sp3非晶碳，sp3碳含量最高可达97.1%。2)破解了近全sp3非晶碳的结构难题：通过同步辐射技术与高分辨电镜技术结合，发现其是由具有短/中程序的四配位类金刚石sp3碳团簇形成的非晶结构。3)发现了近全sp3非晶碳具有优异的力、热、光学性能，创下多项非晶材料之最：近全sp3非晶碳的光学带隙高达2.7 eV；维氏硬度高达102 GPa（9.8 N载荷下），杨氏模量达到1182 GPa，可与金刚石相媲美；热导率高达26 W/mK，是目前非晶材料中发现的硬度、热导率、模量最高的材料。4)实现了非晶碳sp3含量与性能的精细调控：通过改变压力实现了对非晶碳中sp3含量的调控，发现了非晶碳sp3含量与光学带隙、热导率的正相关规律，获得了系列光学带隙可调（1.8 eV-2.7 eV）的非晶碳材料，比非晶硅、锗具有更大的带隙以及调控范围，为非晶材料的应用开辟了新的空间。图1.a，高质量sp3非晶碳块材的光学照片；b，sp3非晶碳样品的PDF分析；c，sp3非晶碳样品的维氏硬度测量；d，sp3非晶碳样品的热导率和硬度与其他非晶材料的比较。这些突破性成果被Nature审稿人高度评价为“世界上很少有研究小组的大腔体压机技术能够达到这么高的温压条件”，“非晶材料领域的重大进展”，“为超硬材料家族添加了独特的一员”，“提供了新颖的物理特性表征，对凝聚态物理和化学领域都是原创且极其有趣的”。值得一提的是，富勒烯C60发现至今已有30多年历史，刘冰冰教授研究团队自1996年起一直从事富勒烯及相关碳材料的高压研究。经过长期努力，课题组不断为这个“80后”的零维碳材料注入新鲜活力。早在2006年，课题组便取得了系列突破，获得了多种压致聚合富勒烯材料；提出了共晶与高压相结合的新思想，发现了一类由压致C60塌缩形成的“非晶团簇”构筑的长程有序碳结构（OACC结构），是继晶体、非晶和准晶后又一全新的结构类型，与合作者发表在Science上【Science, 2012, 337, 825】。随后进一步在C70等大碳笼、金属富勒烯等其他系列共晶体系中再现了这种新结构，通过调控非晶碳团簇的尺寸以及这种结构的对称性和周期，创制了一类全新碳材料【Adv. Mater., 2014, 26, 7257 Adv. Mater., 2015, 27, 3962 Adv. Mater., 2018, 30, 1706916 J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 7584】。正所谓“十年磨一剑，砺得梅花香”，该研究成果是课题组在富勒烯高压研究领域长期积累的基础上的再次突破。该研究成果第一完成单位为吉林大学超硬材料国家重点实验室，论文共同第一作者为尚宇琛博士、刘兆东教授、董家君博士，姚明光教授与刘冰冰教授为论文共同通讯作者。该成果是与中科院物理所汪卫华院士，瑞典于默奥大学B. Sundqvist教授，美国卡内基研究院费英伟研究员，吉林大学电子显微镜中心张伟教授，以及上海同步辐射光源的林鹤研究员等共同合作完成的。该工作得到了国家重点研发计划项目和国家基金委项目的资助。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03882-9

近日，中国科学院城市环境研究所郑煜铭团队（污染防治材料与技术研究组）在废弃生物质多孔碳应用于电容脱盐方面取得新进展。该研究揭示了提高碳电极材料石墨氮含量对增强电容脱盐性能的内在机制。 碳材料因储量丰富、环境相容性高，成为电容去离子（Capacitive deionization，CDI）电极材料研究的热点。然而，制备良好亲水性、高比表面积、适合孔径分布、高导电性、稳定电化学性能的碳电极材料颇具挑战性。因此，亟需发展一种绿色、低成本的方法来制备具有特定形态或孔隙结构的杂原子掺杂碳电极材料。近年来，杂原子掺杂工程为制备高性能CDI电极材料提供了新思路。基于此，中国科学院城市环境研究所郑煜铭团队以溶解有废弃蚕茧的汰头废水为氮和碳源，运用ZnCl2活化-碳化工艺制备了氮掺杂分级多孔碳（NPC），并将其作为电极材料用于CDI脱盐，实现废弃物资源化（如图）。研究发现：提高石墨氮含量可有效降低电极材料本征电阻，减小脱盐能耗；同时可增加电极材料内部缺陷形成赝电容吸附位点，进一步增大脱盐容量。优化后的NPC-1.5电极材料的电吸附容量可达22.19 mg g-1，平均脱盐速率为1.1 mg g-1 min-1，优于已报道的活性炭和其他多孔碳电极材料；经过50次循环利用后，NPC-1.5仍能保持初始电吸附容量的97%，表明该材料在海水淡化方面具有应用潜力。 相关研究成果以Silkworm cocoon waste-derived nitrogen-doped hierarchical porous carbon as robust electrode materials for efficient capacitive desalination为题，发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。研究工作得到国家自然科学基金面上项目和中国科学院青年创新促进会等的支持。  NPC的制备及其CDI脱盐示意图

据九州大学官网报道，该校山崎仁丈教授等开发出了能预测质子传导性电解质材料的人工智能(AI)模型，然后仅通过一次实验就发现了较高性能的新型质子导电性电解质。这是将实验研究和数据科学相互融合基础上获得的一项成果。　　该团队一直致力于固体氧化物燃料电池（SOFC）的电解质材料研究，并将目标聚焦于在350—450℃下工作的质子导电性钙钛矿氧化物。以往他们已了解到要使金属氧化物表达出质子导电性，必须将该构成物质的一部分元素置换为受主元素，以形成δ氧气缺陷，从而引发质子导入反应。此次研究中，研究小组以置换受主元素的钙钛矿氧化物为对象，合成22种钙钛矿氧化物并收集了高精度的质子浓度数据，结合从其他论文中收集的数据，形成了65种钙钛矿氧化物的761个数据，并交给AI进行学习。然后通过变换化合物成分组合，预测了8613种材料的特性，形成材料特性“地图”，根据“地图”指引即通过实验一次合成质子导电性能较高的锶、锡、氧化钪化合物SrSn0.8Sc0.2O3-δ。相关论文在线发表于美国化学会杂志《ACS Energy Letters》。

锂离子电池是一种以嵌锂化合物为正负极材料的二次电池，在充放电过程中，锂离子在两个电极间往返脱嵌和嵌入。目前主流的锂离子电池负极材料是天然石墨与人造石墨。在锂离子电池研发与生产过程中，需要对石墨负极的导电性进行分析。 原子力显微镜可以在获得高分辨形貌图像的同时获得表面电流分布图，因此被广泛应用于分析石墨负极材料微观结构与导电性。对于原子力显微镜而言，传统的电流模式是基于接触模式进行的。当样品表面非常不规则，表面粘度高或者有较强的毛细力时，由于探针针尖此时受到与扫描方向相反的外力较大，探针无法保证垂直于样品表面，因此电流的测量会产生很大的误差。 岛津尝试用独特的ZXY扫描技术对电流分布进行测量，在每一个测试点，探针均处于垂直运动状态，因此它可避免那些影响其测试状态的外力的干扰。 因此，使用ZXY扫描技术对石墨负极进行表面电流分布测试，可以获得更真实更清晰的图像。制备模拟电池电极的石墨样品，该样品是将石墨和树脂用模具定型，然后加热烧结，最终用油浸制。这样制备的样品可以模拟真实的石墨负极。 用ZXY扫描技术同时获取石墨负极表面形貌图像和表面电流分布图像如下。左图为表面形貌图像，可清晰观察到石墨的鳞片状结构，右侧的表面电流分布图像可观察到同一区域的接触电流分布。在表面形貌图像中，可以观察到表面上分布着不规则的高约1.5 μm 的鳞片石墨。在以往的接触模式下，如果样品的表面起伏超过1μm，就很难测量电流，但使用ZXY扫描技术可以进行高分辨的观测。 而且在扫描技术下，除了可以同时获取表面形貌图像，还可以获得多种互不影响的表面属性分布。在对石墨电极进行测试时，可设定同时获得表面形貌图像，表面电流分布图像和表面力学属性分布。 扫描模拟石墨负极表面5 μm的区域，获得以下图像。4幅图像分别为表面形貌图（探针最初检测到力的形貌面）、表面形貌图（探针到达设定斥力的形貌面）、表面电流分布图像、表面吸附力分布图像。 在前2幅图中，虽然都是表面形貌图，但有明显不同。这是因为第1张图为探针接近样品表面刚刚获得力反馈信号时的位置，第2张图为探针达到设定的斥力时的位置。在两幅图相同位置的剖面线叠加分析。 从上图中可见，底部的黑色区域为样品的固体，白色虚线为表面形貌图（探针到达设定斥力的形貌面）的剖面线，也是石墨的真实表面。而蓝色虚线为表面形貌图（探针最初检测到力的形貌面）的剖面线。白色虚线和蓝色虚线中间区域内，探针检测到的力为吸引力，可判断产生的原因是样品表面的油。因此第1张图和第2张图的差别区域就是油吸附的区域。 更有趣的是，在电流分布图的剖面线中，发现电流也会因油层的存在随高度发生变化。如下图所示。电流的变化有些地方和油层的分布非常吻合，有些地方则不相同。 比较同一个点的力-距离曲线和电流-高度曲线，如下图。可见吸引力位置（油层区域）和电流高度变化区域间的相关性。 由以上数据可推断，电流的变化和油层的分布不吻合的区域，是因为表面覆盖有电阻很大的树脂，而电流的变化和油层的分布吻合的区域，则是因为油层的电阻小于树脂，提高了导电性。 综合本次测试的数据，可以发现，ZXY扫描技术不仅有效提高了对电流的检测分辨率，而且可对样品表面的各种属性进行统一分析，更有助于真实判断样品的性能及影响因素。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2018年6月26日，由赛默飞世尓科技主办的“2018 赛默飞材料科学与结构分析技术前沿论坛” 在北京金隅喜来登酒店顺利举办，60余位来自京津冀地区从事材料研究的专家及科研工作者们相聚于此，交流和共享材料研究的最新技术和成果。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 01.jpg" style=" HEIGHT: 300px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/0c9ac0bf-8934-4dcf-af3f-d590666c29bd.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 论坛现场 /span /p p 　　材料科学与技术是基础科学与工程科学的融合，也是材料科学与各种现代先进技术结合的产物，涉及领域十分广阔。随着科学技术的进步，各类相对独立的材料已经相互渗透、相互结合，形成了多学科交叉的当代材料科学与技术新体系。本次论坛邀请在电镜、XPS、拉曼等材料结构分析技术领域的四位专家，及赛默飞相关技术骨干，为大家分享了最新研究进展及最新检测技术及应用。同时，为促进深入交流，会尾还设置了专家答疑讨论环节。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 02.jpg" style=" HEIGHT: 300px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/5804e614-7a3f-4772-9638-15e4268cd09c.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 赛默飞亚太地区应用与商务拓展总监Erwan Sourty致辞 /span /p p 　　Erwan Sourty博士在致辞中，首先向与会者表示了欢迎。接着介绍到，赛默飞于2016年并购FEI后，产品线更加完备，可以在材料科学与结构分析技术方面提供更全面的分析表征解决方案，包括扫描电镜、透射电镜、XPS、拉曼光谱、红外光谱等，甚至可以协助客户设计相关实验室。最后向与会者承诺道，赛默飞将始终全心全意为客户服务，“你们的成就就是我们的成功”。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 03.jpg" style=" HEIGHT: 300px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/f94b2ce9-41ba-4043-a7f4-29a09c1598d7.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告人：天津理工大学新能源材料与低碳技术研究院 罗俊 教授 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告题目：高端电镜技术及其对先进材料和器件结构的解析 /span /p p 　　罗俊师从朱静院士，长期从事纳米材料及期间与电子显微学方面的科研工作。2016年开始，在一年半内主持完成建设天津理工大学电镜中心，设备资产达5000万元，拥有包括国际最新型号的聚光镜球差校正透射电镜Titan Cubed Themis G2300在内的六台电镜等，并于赛默飞电镜业务部门建立了联合实验室。关于电镜中心的建设，罗俊表示，在电镜设备配置方面采取了高中低端搭配的方式，以适应各种样品的不同测试需求。而实验室建设从2016年6月2月25日开始与赛默飞共同环境改造，到安装、调试电镜，再到获得高分辨原子结构像，只用了6.5个月时间。 /p p 　　接着，罗俊讲解了电镜中的革命性突破——球差校正器，这项技术的成功突破为电镜工作者带来以下好处：分辨率提升至亚埃级 轻元素更易可辨 消除/降低离域效应 在具备超高分辨率的同时具备大的样品空间 原子分辨的元素/化学价态分布等。至20世纪90年代球差校正系统面世以来，这项技术得到迅速推广，目前，国内外高校、科研院所和企业已经配置球差校正电镜600多台，而我国也安装了至少93台。同时，这项技术也正在化学、化工、石油、物理、地质、冶金、生物、材料等领域发挥重要作用。 /p p 　　最后，罗俊介绍了天津理工大学电镜中心的主要工作，即“用高水平的科研能力提供高水平的测试服务”。中心从电镜开始运行，10个多月内，发表多篇重量级论文，相关成果发表在《Nature-Energy》、《Angew. Chem.》、《Science》等顶级期刊上。同时，中心对校外服务合计超过300个课题组，含11为国内外院士、29位国家杰青和长江学者。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 04.jpg" style=" HEIGHT: 300px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/8db45730-6f85-44b7-bec3-9ebe85bf6abd.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告人：北京师范大学分析测试中心 吴正龙 教授 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告题目：XPS表面分析技术在薄膜材料中的应用介绍 /span /p p 　　X射线光电子能谱(XPS)是最常用、表面灵敏度高的表面分析技术，有着广泛的应用。吴正龙首先以人手触摸Si片前后对照XPS谱为例，展示了XPS的高表面灵敏度。接着对均匀材料及深度方向不均匀材料的XPS分析方法分别进行了介绍。对于非均匀材料，报告中的XPS结果是分析层中的平均结果，不同的峰设计的分析深度不同，而如果为多层薄膜结构，报告出的含量将没有意义，需要薄膜灵敏度因子进行定量分析。接着，还对变角XPS、本底/峰形分析等薄膜分析一般技术进行了逐一介绍。最后以单层和多层薄膜分析案例进一步描述了XPS表面分析技术在薄膜材料中的多种应用情景。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 05.jpg" style=" HEIGHT: 253px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/9039fc30-d338-4640-a985-303b20c3efad.jpg" height=" 253" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告人：北京工业大学固体微结构与性能研究所 吉元 研究员 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告题目：原位环境扫描电子显微学的应用——成像· 谱学· 集成技术 /span /p p 　　吉元首先回顾了扫描电子显微镜的发展历史，从1931年首台TEM问世，到1960s首台SEM问世，到1980s首台环境扫描电镜(ESEM)问世，再到2017冷冻电镜技术获得诺贝尔化学奖。报告主要介绍了其中的ESEM技术的广泛应用情况，ESEM显示的强大功能和明显优势，使其得到广泛应用，包括观测导电样品、非导电样品，及含水/含气/含油等多种类型的固体样品，具有多种探测系统和成像模式。可以集成组合多种附件(EDS、EBSD、CL等)。同时，易于构建原位观测系统(ESEM-SPM集成系统、纳米操纵/微注入系统等)。接着，结合具体表征案例分别介绍了多种成像模式、肿瘤细胞膜蛋白的识别、雾霾颗粒分析、外场调控的纳米材料/期间的力-电-光-热耦合性能。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 06.jpg" style=" HEIGHT: 300px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/a84b46e7-5f79-4058-81c3-903211e128b4.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告人：中国科学院化学所 研究员 舒春英 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告题目：富勒烯在生物医学材料领域的应用与展望 /span /p p 　　舒春英首先介绍了碳材料的特性及发展历程，接着重点讲解了其中的富勒烯在肿瘤防治方面的一些应用。富勒烯种类丰富，由于其空腔结构中可以内嵌单金属、多金属、团簇等，这使得内嵌后的富勒烯也兼具了内嵌团簇的特性，在许多领域都具备应用潜能。在利用富勒烯这些特性应用在肿瘤预防过程中，舒春英团队发现仅仅利用质谱、核磁等表征手段已无法满足进一步解析内嵌团簇结构的需求，于是引进了赛默飞拉曼光谱仪，并成功解析了金属富勒烯纳米晶体在吸收射频能量后发生的相变，最终研究了一种金属富勒烯纳米晶体快速高效治疗肿瘤的新技术。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 7.jpg" style=" HEIGHT: 253px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/ef358e7f-22be-4c0d-802e-aa2c6483a891.jpg" height=" 253" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告人：赛默飞世尔科技表面分析应用工程师 葛青亲 博士 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告题目：XPS在现代先进器件和半导体材料研发表征中的应用 /span /p p 　　XPS表面化学分析技术广泛应用于各行各业，包括能源电池、玻璃、表面改性、钢铁、航空航天、纳米器件、半导体等。葛青亲主要通过案例分享了XPS在器件及半导体中的应用。具体案例包括等离子表面改性过程中了解工艺机理、高分辨XPS元素成像检测集成电路、锂离子电池应用表征、多层栅介质器件、触摸屏涂层等方面的应用。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 8.jpg" style=" HEIGHT: 300px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/94092b93-a334-4625-92b1-2bf0326d6627.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告人：赛默飞世尔科技分析光谱应用工程师 张梦霖 博士 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告题目：红外光谱在催化领域的应用与探索 /span /p p 　　红外光谱在催化领域的应用可分为对催化剂本体的研究和催化剂上吸附物种的研究。张梦霖主要介绍了赛默飞红外光谱产品可为各种催化相关原位研究提供的解决方案。Nicolet iS50研究级全谱段傅里叶红外光谱仪，配置步进扫描、双调制、双通道检测技术，可实现纳秒级快速反应过程，是进行原位反应的强大工具。同时可加配各类原位透射池、原位漫反射池及原位电化学池，以满足不同样品体系相关研究需要。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 9.jpg" style=" HEIGHT: 300px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/4cf5d294-16a6-48a2-8c48-73099a705ba9.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告人：赛默飞世尔科技分析光谱应用工程师 马书荣 /span /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 报告题目：拉曼及拉曼成像在储能材料中的应用 /span /p p 　　马书荣主要介绍了拉曼光谱储在能材料中电池材料的相关研究，其应用包括新型电极材料的开发 高性能、高寿命、高安全性电池的机理研究等。接着以正极材料超快速拉曼成像、负极拉曼成像、拉曼成像分析电极材料原位变化、溶剂化钠嵌入石墨机理研究等案例具体介绍了赛默飞原位和非原位两种解决方案的应用情况。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 10.jpg" style=" HEIGHT: 300px WIDTH: 450px" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/400b8146-04f2-4082-b5d8-54f30fa0bc27.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" width=" 450" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 专家答疑讨论环节 /span /p p 　　专家答疑讨论环节，在Erwan Sourty主持下，老师们分别对电镜实验室建设初期各种环境因素影响问题、原位化学研究中如何提达到电镜高分辨问题、对电镜厂商新的应用需求问题、拉曼应用中的实际问题等进行了一一解答。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 11.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/55af4cfd-2595-4c9a-8ed8-c535c327d1d4.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" COLOR: rgb(0,176,240)" 会议交流 /span /p

【科学背景】柔性和可拉伸电子技术，因其在可穿戴、皮肤贴合、机器人、生物医学和生物电子学等领域的前沿应用，已成为当前研究的热点。然而，这些技术在材料和结构布局方面的持续发展也带来了一系列挑战，其中主要问题在于缺乏简便、适应性强且可靠的电路互连技术，长期以来困扰着柔性和可拉伸电子设备的发展。目前的研究表明，传统的金属焊接和导电粘贴策略在柔性基板和电路易受损的问题上存在局限性，而自修复材料和液态金属等技术虽能实现CE电路的自连接，但在与独立制造的电子组件的粘附性和机械适应性方面仍有待进一步提升。针对这一挑战，厦门大学材料科学与工程系袁丛辉副教授张铁锐教授和戴李宗教授合作提出了一种低电压、快速的电焊接策略，通过设计由硼酸酯聚合物和导电填料组成的导电弹性体（CEs）。这种策略不仅能在环境条件下实现CEs的自焊接，并能有效地将CEs与金属、水凝胶及其他导电弹性体等材料实现焊接，还通过电化学反应触发界面粘接剂的暴露或动态键的断裂/重组来产生焊接效果。结果显示，这种电焊接技术能够确保电路接口的机械适应性和导电性，并能轻松地在千帕至兆帕范围内产生高强度的焊接连接。这一创新不仅为构建独立的柔性和可拉伸电子设备提供了坚固的平台，还为设备的灵活拆卸和按需组装提供了新的可能性，推动了柔性电子技术向更加成熟和应用广泛的方向发展。【科学亮点】（1）实验首次提出了一种低电压（1.5至4.5V）和快速（5秒）的电焊接策略，用于在柔性和可拉伸电子设备中集成刚性电子组件和软传感器。这一策略基于设计的导电弹性体，包括硼酸酯聚合物和导电填料，能够自身焊接并实现对金属、水凝胶和其他导电弹性体的焊接效果。（2）实验结果表明，通过电化学反应触发界面粘接促进剂的暴露或动态键的断裂/重组，该电焊接技术能够确保电路接口处的机械适应性和导电性。在不同电子组件（如软传感器、可变形电子元件和市售刚性电子元件）之间实现稳定的互连成为可能，同时在千帕至兆帕范围内产生可靠的焊接强度。（3）尽管金属焊接技术（如锡焊接和激光焊接）存在的高温损伤问题，以及传统导电粘贴策略的低粘接强度和复杂后处理，本文提出的电焊接技术克服了这些限制。它不仅能够在柔性基板和电路中实现可靠的互连，还为构建独立、可拆卸的柔性和可拉伸电子设备提供了坚固的平台。【科学图文】图1. C-BPE的设计和电焊接概念；Ag-BPE的导电和机械性能。图2. Ag-BPE的自焊接和Ag-BPE/金属焊接。图3. Ag-BPE/水凝胶焊接和Ag-BPE/CE焊接。图4.通过电焊接技术构建柔性和可拉伸电子设备。【科学启迪】本文创新性地将电焊接技术从传统的物理熔化过程转变为化学过程，结合了电化学反应和动态键反应。通过这种方法，能够在低电压和快速的条件下，实现导电弹性体（CEs）与不同的导电材料和电子组件的可靠焊接，包括具有刚性和软性特性的元件。这一理念不仅解决了柔性和可拉伸电子设备中常见的接口粘附、机械匹配和界面结合稳定性等问题，还显著简化了操作流程，并提高了材料的适应性。通过电化学策略精确控制动态键的可逆反应，为材料内部的新功能提供了开发空间，例如在生物电子学、能量存储和机器人技术领域的潜在应用。这种创新不仅促进了柔性电子设备的进一步发展和商业应用，还为多领域的工程应用提供了一种全新的材料连接和功能设计策略。参考文献，Haimen Lin et al. ,Electrically weldable conductive elastomers.Sci. Adv.10,eadp0730(2024).DOI:10.1126/sciadv.adp0730

p style=" text-indent: 2em " 透明导电薄膜是触控屏、平板显示器、光伏电池、有机发光二极管等电子和光电子器件的重要组成部件。氧化铟锡（ITO）是当前应用最为广泛的透明导电薄膜材料，但ITO不具有柔性且铟资源稀缺，难以满足柔性电子器件等的发展需求。单壁碳纳米管（SWCNT）相互搭接形成的二维网络结构具有柔韧、透明、导电等特点，是构建柔性透明导电薄膜的理想材料。但已报道SWCNT薄膜的透明导电性能仍与ITO材料有较大差距。 /p p style=" text-indent: 2em " 因此，进一步提高SWCNT薄膜的透明导电特性是实现其器件应用的关键。分析表明，SWCNT透明导电薄膜中的管间接触电阻和管束聚集效应是制约其性能提高的主要瓶颈。一方面，由于SWCNT之间的接触面积小且存在肖特基势垒，载流子在搭接处的隧穿效应较弱，使得管间接触电阻远高于SWCNT的自身电阻；另一方面，虽然SWCNT的直径一般仅为1-2nm，但由于范德华力的作用其通常聚集成直径几十、上百纳米的管束以降低表面能；管束内部的SWCNT会吸光而降低薄膜的透光率，但对薄膜的电导几乎没有贡献。因此，研制高性能SWCNT柔性透明导电薄膜的关键是获得单根分散、低接触电阻的SWCNT网络结构。 /p p style=" text-indent: 2em " 最近，中国科学院金属研究所与上海科技大学物质学院联合培养的博士研究生蒋松在金属所先进炭材料研究部的导师指导下与合作者采用浮动催化剂化学气相沉积法制备出具有“碳焊”结构、单根分散的SWCNT透明导电薄膜（图1A）。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" text-align: center text-indent: 0em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/d1a3d102-e0c5-4683-b29e-cc493258961c.jpg" title=" 1 高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展 仪器信息网.jpg" / & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " 图1. 单根分散、具有碳焊结构的SWCNT网络。 /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （A）典型TEM照片；（B）单根SWCNT的百分含量统计； /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （C-D）无碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性； /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （E-F）有碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 通过控制SWCNT的形核浓度，所得薄膜中约85%的碳管以单根形式存在（图1B），其余主要为由2-3根SWCNT构成的小管束。进而，通过调控反应区内的碳源浓度，在SWCNT网络的交叉节点处形成了“碳焊”结构（图1A）。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究表明该碳焊结构可使金属性-半导体性SWCNT间的肖特基接触转变为近欧姆接触（图1C-F），从而显著降低管间接触电阻。由于具有以上独特的结构特征，所得SWCNT薄膜在90%透光率下的方块电阻仅为41Ω □-1；经硝酸掺杂处理后，其方块电阻进一步降低至25Ω □-1，比已报道碳纳米管透明导电薄膜的性能提高2倍以上，并优于柔性基底上的ITO（图2A-B）。利用这种高性能SWCNT透明导电薄膜构建了柔性有机发光二极管（OLED）原型器件，其电流效率达到已报道SWCNT OLED器件最高值的7.5 倍（图2C-D），并具有优异的柔性和稳定性。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/31a1c88d-964d-4fda-af47-d5b192bb42f2.jpg" title=" 2高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展 仪器信息网.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " 图2. SWCNT 柔性透明导电薄膜和SWNCT 有机发光二极管。 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " （A-B）SWCNT 柔性透明导电薄膜的光学照片及其透明导电性能对比；（C-D）SWCNT 有机发光二极管原型器件的光学照片及其光电性能对比。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 该研究从SWCNT网络结构的设计与调控出发，有效解决了限制其透明导电性能提高的关键问题，获得了具有优异柔性和透明导电特性的SWCNT薄膜，可望推动SWCNT在柔性电子及光电子器件中的实际应用。主要研究结果于5月4日在Science Advances在线发表（Sci. Adv. 4, eaap9264 (2018)，DOI: 10.1126/sciadv.aap9264）。该研究工作得到了科技部、基金委、中科院等部署的相关项目的支持。 /p

【科学背景】胶体钙钛矿量子点（PeQDs）是一种具有独特性质的材料，因其可调节带隙、多重激子生成以及与薄膜沉积过程解耦的结晶特点，成为了光伏领域的研究热点。然而，PeQD太阳能电池的规模化生产面临着严重挑战，主要是由于其逐层沉积和固态配体交换过程耗时，限制了大面积制造和应用。此外，PeQDs的离子特性使其在极性溶剂中易形成缺陷和发生相变，且表面修饰难以控制，进一步加剧了导电PeQD墨水的制备难度。有鉴于此，苏州大学功能纳米与软物质研究院马万里、袁建宇团队合作开发了一种顺序酰化-配位合成方法，通过在PeQD溶液中添加功能性胺和路易斯碱，成功合成了导电的APbI3 PeQD墨水。这些墨水表现出优异的分散稳定性、较低的陷阱密度和高导电性，并且能够通过一步涂布工艺制备出均匀且强耦合的PeQD薄膜，显著提高了太阳能电池的能量转换效率，为高通量的大面积光伏器件制造提供了新的技术路径。【科学亮点】本文通过多种表征手段深入分析了胶体钙钛矿量子点（PeQD）油墨的性能与结构特征，从而揭示了其在光伏应用中的潜力。首先，研究团队利用动态光散射（DLS）技术评估了PeQD油墨在甲苯中的分散性，结果表明，经过优化的油墨具有良好的分散性，确保了制备过程中量子点的稳定性和均匀性。这一发现为后续的薄膜沉积奠定了基础。针对PeQD薄膜中观察到的缺陷现象，研究团队通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振谱（NMR）进一步探讨了油墨的表面化学性质。结果显示，路易斯碱分子（TPP）与Pb2+的相互作用能够有效钝化表面陷阱，抑制非辐射复合，从而提高了薄膜的稳定性和导电性。这一微观机理的解析揭示了表面钝化在改善量子点性能中的重要作用。在此基础上，研究团队还使用透射电子显微镜（TEM）对沉积后的PeQD薄膜进行了形貌观察。TEM图像显示，沉积的薄膜保持了量子点的原始尺寸和形状，且无明显裂纹和孔洞，这表明采用的一步法沉积技术有效改善了薄膜的结构完整性。此外，掠入射广角X射线散射（GIWAXS）结果揭示了薄膜中晶体结构的有序性，垂直优先取向的(100)晶面有利于载流子的有效传输。这些表征结果共同印证了制备过程中的成功。综上所述，经过DFT模拟、动态光散射、傅里叶变换红外光谱、核磁共振谱和透射电子显微镜等多种表征手段，深入分析了PeQD油墨的表面特性和薄膜结构，挖掘了表面钝化与缺陷修复的关键作用。这些研究成果为新材料的制备提供了重要指导，最终推动了量子点太阳能电池效率的提升，为未来的光伏技术进步奠定了基础。通过这一系列表征，本文展示了如何通过优化材料特性和制造工艺来实现高效能的太阳能电池，为工业化应用提供了新的可能性。【科学图文】图1：稳定PeQD油墨的制备及表面化学表征。图2：FAPbI3 PeQD 墨水沉积和薄膜形态。图3： PeQD 薄膜的光电特性和电导率。图4：FAPbI 3 PeQD 太阳能电池的性能。图5：用于高通量大面积薄膜和光伏的 FAPbI3 PeQD 油墨。【科学结论】本文提出了一种创新的合成方法来解决钙钛矿量子点（PeQD）墨水的制备难题。传统的逐层沉积和固态配体交换方法在大面积印刷中存在效率低和过程复杂的问题，这限制了钙钛矿量子点在光伏领域的应用。本文通过引入顺序酰化-配位合成方法（SACP），结合功能性胺和路易斯碱，成功地制备了导电的APbI3（A = Cs、甲胺（MA）或甲脒（FA））PeQD墨水。这一新方法不仅简化了生产流程，还显著提高了PeQD墨水的分散稳定性和导电性，从而使得一步法涂布工艺成为可能。最终，基于这种墨水的FAPbI3 PeQD太阳能电池实现了16.61%的最高效率，并展示了良好的大面积制造兼容性。这一研究不仅突破了钙钛矿量子点在光伏应用中的制备瓶颈，也为其他领域的高效、低成本材料制造提供了新的思路。原文详情：Zhang, X., Huang, H., Zhao, C. et al. Conductive colloidal perovskite quantum dot inks towards fast printing of solar cells. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01608-5

近日，中国科学技术大学化学与材料科学学院吴长征教授实验课题组和武晓君教授理论计算课题组合作，成功实现非范德华力层状材料AMX2（A=单价离子，M=三价离子，X=氧族元素）精准剥离，获得保持计量比的AMX2二维材料，为二维材料家族添加全新成员。该新二维材料展现出较之块材提升三个数量级的室温超离子导电行为。相关成果于10月18号在线发表在《自然• 化学》杂志上(Nature Chemistry 2021, DOI: 10.1038/s41557-021-00800-4)。近年来，二维材料由于独特的电子结构和丰富的物理化学性能引起人们大量关注。其中，范德华力层状材料，由于层间的弱相互作用力，使得人们可以通过多种剥离手段获得其保持块材的组分和结构的单层二维材料，推进了其在降维后量子限域效应下的本征性能研究。对于非范德华力层状材料，层间的强化学键作用极大地阻碍了原子级厚度二维结构的制备。尽管通过选择性刻蚀化学活性层，人为构建范德华力间隙，能够实现单层或寡层纳米片的制备，但目前往往不可避免剧烈破坏原始晶格，致使所获二维材料的组分和结构与块材产生巨大差异。当前，如何实现具有块材组分和结构的二维非范德华力层状材料仍存在巨大挑战。AgCrS2的二维结构与离子输运性能为此，吴长征教授团队针对非范德华力层状材料AMX2系列化合物，通过可控电化学插层手段，利用金属A与大半径插层分子电对之间的氧化还原电势差，成功剥离获得与块材几乎一致组分和结构的二维结构，为二维材料家族添加全新成员。以AgCrS2为例，不同厚度的纳米片均由两层（CrS2）夹着一层Ag的三明治结构方式组成，并表现出统一的AgnCrn+1S2(n+1)（n为Ag层数目）化学式。不仅如此，团队发现AgCrS2纳米片的离子导电性随着厚度降低而大幅提高，并在单层展现出室温超离子导电行为，较之块材提升了三个数量级。理论计算指出，在该二维材料中Ag+离子沿着四面体空位的跃迁能垒大幅降低，从而将这种在块材中的高温超离子导电相（仅在673 K以上出现）稳定至室温。该项工作是吴长征教授课题组近年来在大尺寸二维纳米片相关研究（全单晶溶液相剥离制备超大尺寸、缺陷可调的非碳二维材料以及二维同质结构: JACS,2017,139, 9019；JACS,2018,104, 493 JACS,2019, 141,592 Adv. Mater.2019, 201900568）的拓展延续。二维材料全新家族成员，为未来二维非范德华力层状材料的合成和探索提供了新思路。中国科学技术大学微尺度彭晶博士后，刘雨桦博士和吕海峰博士后是本论文共同第一作者，吴长征教授是本论文通讯作者。该项研究工作得到了国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金、重大项目以及国家重点研发计划等项目的资助。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-021-00800-4

介观尺度(10μm-1mm)的3D点阵结构为新应用领域提供了最佳的几何结构，例如轻质力学超材料、生物打印组织支架等。其周期性、多孔的内部结构为调谐3D点阵结构对力、热、电以及磁场的多功能响应提供了机会。借助这种结构优势，多材料3D点阵结构可用于实现器件的多功能性。由于传统微加工技术在复杂三维结构制造方面的局限性，而3D打印技术在制备复杂三维结构方面可较好的克服这一局限性。目前，研究人员基于挤压成型、立体光刻(SLA)等3D打印技术制备了金属点阵或者复合材料点阵实现结构的功能化。但是这些方法打印分辨率比较低，挤压成型制备的点阵需要高温烧结处理，工艺比较繁琐。面投影微立体光刻(PμSL) 3D打印技术具有超高的精度，可以实现介观尺度3D聚合物点阵结构的制备。纳米薄膜可以利用表面驱动的静电对化学吸附和物理吸附的敏感性而被用于化学和生物传感领域。因此，基于PμSL技术，通过纳米薄膜与3D聚合物点阵结构的集成化可以实现介观尺度传感器件的制备。近日，美国达特茅斯学院William J. Scheideler课题组基于面投影微立体光刻(PμSL) 3D打印技术结合原子层沉积技术(ALD)制备了多功能3D电子传感器。该团队基于摩方精密(BMF)超高精度光固化3D打印机 microArch S240打印了3D点阵结构，结构表面光滑，有利于电子薄膜的均匀沉积(图1)。采用原子层沉积技术先在聚合物点阵表面低温沉积一层Al2O3晶种层，然后再均匀沉积一层导体(SnO2，ZnO : Al)和半导体(ZnO)的金属氧化物薄膜材料，从而实现3D打印聚合物到多功能3D电子器件的转变(图2)。其中，Al2O3晶种层可以促进导电薄膜在聚合物点阵表面的生长。图1. 基于PμSL 技术制备的3D导电点阵结构 图2. 金属氧化物在3D打印点阵结构上的生长图3. 金属氧化物包覆的3D打印八面体点阵的电学性能图4. 3D导电点阵结构的传感性能 3D导电点阵结构电学性能的测试表明金属氧化物薄膜厚度、3D网络结构以及生长温度等均可影响结构的导电性能；同2D结构相比，3D导电点阵结构具有更大的比表面积，为电流传导提供更多的平行通道，因此，该结构的导电性能明显增强。研究结果发现，八面体导电点阵具有高比表面积、高理论预测电导率和热导率，因此研究者将其用于多模态传感器进行传感性能的研究并进行验证。结果表明3D几何结构不仅提高了传感器的灵敏度，而且增强了传感器对化学、热以及机械刺激的响应。该研究成果表明3D导电点阵结构在植入式生物传感器、3D集成微机电系统等介观尺度器件方面具有巨大的应用潜力，以“Transforming 3D-printed mesostructures into multimodal sensors with nanoscale conductive metal oxides”为题发表在Cell Reports Physical Science上。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.100786官网：https://www.bmftec.cn/links/10

电导率电极是在保证性能的基础上简化了功能，从而具有了特别强的价格优势。清晰的显示、简易的操作和优良的测试性能使其具有很高的性价比。可广泛应用于火电、化工化肥、冶金、环保、制药、生化、食品和自来水等溶液中电导率值的连续监测。　　电导电极的使用　　(1)为保证电导率仪器的测量精度，必要时，仪器使用前，用电导率仪对电极常数进行重新标定，同时，应定期进行电导电极常数标定，如出现误差较大时应及时更换电导电极。　　(2)在测量高纯水时应避免污染，正确选择电导电极的常数，并采用密封、流动的测量方式。否则，其电导率值将很快升高，这是因为空气中的二氧化碳溶入高纯水后，就变成了具有导电性的碳酸根离子而影响测量值。　　(3)为确保测量准确度，电导电极使用前应用小于0.5us/cm的去离子水(或蒸馏水)冲洗2次，然后，用被测试样冲洗后方可测量。　　(4)仪器测量后显示的值已折算到25℃测量值，如不需补偿，拔去温度电极仪器显示25℃，测量的值就是当时的溶液的电导值。　　电导电极的维护保养　　电导电极的贮存　　光亮的铂电极、镀铂黑的铂电极(长期不使用)一般贮存在干燥地方，但镀铂黑的铂电极使用前必须放在蒸馏水中数小时，经常使用的镀铂黑电极可以贮存在蒸馏水中。　　电导电极的清洗　　(1)可以用含有洗涤剂的温水清洗电极上的有机成分沾污，也可用酒精清洗。　　(2)钙、镁沉淀物用10%的柠檬酸清洗。　　(3)光亮的铂电极可以用软刷子机械清洗，但在电极表面不可以产生刻痕，不可使用螺丝起子之类硬物清除电极表面，甚至在用软刷清洗时也要特别注意。　　(4)对于镀铂黑的铂电极，只能用化学方法清洗，用软刷子清洗时会破坏镀在电极表面的镀层(铂黑)。总之，实验室的实验人员如果能正确使用pH电极、电导电极，并做好电极的日常维护和保养工作，不但可以延长电极的使用寿命，而且可以大大地减少pH计、电导率仪的测量误差，从而提高化学实验、检验数据的准确性、可靠性。

河南省功能性纺织材料重点实验室以解决纺织品的功能性问题为核心，致力于新型功能纤维的制备，探究纺织品功能化的实现技术。导电纤维被视为功能性纺织材料的基础，以此为依托，实验中心在压力传感器、穿戴设备、医学检测等诸多领域都取得了丰硕的成果。 高分子材料一般具有较好的柔韧性，而功能材料多为陶瓷、金属、以及合金等刚性材料。功能性纺织材料正是将功能性和柔韧性相结合，以满足特殊的使用条件。 导电纤维通常是通过掺杂、沉积、形核生长等方法在高分子纤维表面形成导电层，但是如何评价镀层在纤维表面的分布状况呢，飞纳电镜为客户提供了十分契合的解决办法。 本次实验中心购进了型号为 Pure+ 的飞纳台式扫描电镜，配备的背散射探头能够呈现清晰的原子序数衬度图像，可为客户判断镀层分布均匀性提供可靠依据；此外，样品多为纤维状，直径主要分布在数百纳米至微米级别，飞纳台式扫描电镜标准升级版 Pure+ 具有 14nm 的分辨率，能够轻松获取样品表面细节。表面镀了金属粉的天然纤维 （背散射电子图像，成分衬度明显）另外，飞纳台式扫描电镜标准升级版Pure+可以选配 纤维统计分析测量系统，结合飞纳台式扫描电子显微镜，纤维统计分析测量系统可以使用户获得微米、纳米纤维的精确尺寸信息。从纺粘型纤维到电纺纤维、再到熔喷纤维，纤维统计分析测量系统可以测量和分析各种各样的复杂纤维结构。纤维统计分析测量系统适合 100 nm 到 40 μm 的纤维。 因此，它可以被广泛应用，如过滤材料分析、纸尿裤填料，纤维研究，以及纤维、过滤器的生产控制。相对于手动测量，纤维系统软件测量精度高，速度快，效率高，操作简单，它让统计和分析大量不同直径的纤维样品成为可能。在没有精细的实验室环境或专业培训的操作人员时，纤维统计分析测量系统依旧可以给出操作员需要的所有统计数据。主要特点： 自动测量，节省时间 快速和自动生成统计数据 输出的数据包括统计和原始数据 高精度观察和测量微米和纳米纤维 与飞纳电镜同步，实时测量

导体材料是信息交互、电能传输和力、热、光、电、磁等能量转换的基础性材料，在航空航天、新能源汽车、电力线路等领域具有重要应用价值。随着大功率器件的发展，对轻量化、大载流、高导电性材料的需求越来越迫切。单根单壁碳纳米管（SWCNT）拥有极高的载流能力和电导率，载流能力比传统金属铜高出2~3个数量级，电导率更是银的1000倍以上。然而，当SWCNT组装成宏观薄膜的时候，由于碳管间电子/声子散射的影响，载流能力和电导率会显著降低，从而制约SWCNT薄膜在大功率器件领域的应用。 针对上述问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员康黎星等提出并研制了新型大载流、高导电碳纳米管复合薄膜材料。研究团队采用化学气相输运法将CuI均匀高效地填充到SWCNT管腔中，制备出CuI@SWCNT一维同轴异质结。SWCNT对CuI具有保护作用，保持了CuI的电化学活性，使其能够在恶劣的酸性环境和长期电化学循环下保持稳定性。研究通过电学测量发现，CuI@SWCNT薄膜相较于SWCNT薄膜具有更优的电导率和更强的载流能力，其载流能力提升4倍，达到2.04×107 A/cm2，电导率提升8倍，达31.67 kS/m。  SWCNT填充CuI后，SWCNT中电子流向CuI，导致SWCNT的费米能级降低；同时，CuI@SWCNT一维范德华异质结中SWCNT的结构未被破坏，载流子依然保持高效的传递速率，进而使得CuI@SWCNT薄膜具有更高的导电性和载流能力。CuI@SWCNT复合薄膜在未来高功率电子器件、大电流传输等应用中具有潜力。 相关研究成果以CuI Encapsulated within Single-Walled Carbon Nanotube Networks with High Current Carrying Capacity and Excellent Conductivity为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。

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近日，安徽省经济和信息化厅公布《安徽省首批次新材料研制需求清单（2022年版）》。该清单是导向性的，相关企业应根据市场需求、先进性等确定研制材料性能具体目标。各地在新材料“双招双引”、研发、推广应用等方面，要统筹有关政策和资金，综合、精准施策，进一步促进安徽省新材料产业创新发展。安徽省首批次新材料研制需求清单（2022年版）（执行期2022年-2024年）一、先进钢铁材料高性能船舶用钢、海洋工程用钢、新型热成形钢板、高性能轴承钢、弹簧用钢、高温渗碳齿轮钢、超强合金钢丝、耐热钢、取向硅钢超/极薄带、高强抗疲劳05Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化钢、高性能钼镍钢金属粉末材料、航空航天用铸造镍基高温合金、超纯净气门用渗氮弹簧线材、超强淬回火合金丝材、建筑结构用高强抗震耐蚀耐火钢。二、先进有色金属材料航空用高性能型材、高性能车用铝合金薄板、动力电池集流体用铝箔、软包电池用铝塑膜、新型镁合金挤压板（棒、型）材、高频微波覆铜板、高密度覆铜板、高频高速基板用压延铜箔、引线框架铜合金带材、高性能高精度铜合金丝线材、高性能铜镍锡合金帶箔材、电子、汽车等行业用高性能铜镍硅合金，高因瓦合金箔、铜铝复合材料、高纯铜和铜合金靶、铝合金焊丝、高强高导铬锆铜、超细晶强化铜镁合金、超细晶硬质合金棒材、医疗CT机X射线管（球管）阳极靶盘材料、稀有金属涂层材料、新型硬质合金材料。三、先进化工材料聚芳醚砜、聚苯硫醚、光学级聚甲级丙烯酸甲酯、生物基呋喃聚酯、生物基聚酰胺树脂、生物基聚氨酯、TDE85特种环氧树脂、高端基聚异丁烯、聚双环戊二烯、聚己二酸/对苯二甲酸乙二醇酯、高频高速通讯高端覆铜板用碳氢树脂、覆铜板用功能化低分子聚苯醚、光学薄膜用丙烯酸涂层树脂、光刻胶用树脂、非隔热型阻燃有机玻璃、医疗输液管用热塑性弹性体TPE材料、三醋酸纤维素及膜、液晶聚合物材料及薄膜、光谱纯/纤维级/拉膜级聚乳酸树脂、聚乳酸双向拉伸薄膜、高灼热丝无卤阻燃PC材料、膨化聚四氟乙烯密封材料、热转印碳带用聚酯薄膜、纳米级高分散性炭黑、VOCs回收膜、高性能水汽阻隔膜、双极膜电渗析膜、水性防火阻燃（保温）涂料、水性超支化环氧导静电涂料、环保型荧光颜料、耐蒸煮酞菁蓝、高效复合铜基催化剂、高性能自动变速箱油、高性能油膜轴承油、风电机组专用润滑油、生物基润滑油、镁合金切削液。四、先进无机非金属材料生物医药用中性硼硅玻璃包装材料、高强透明微晶玻璃、石英玻璃、高档电熔β-Al2O3耐火材料、高性能陶瓷基板、高频高速通信用高性能硅基玻璃粉、高纯氧化铝、电子级绢云母、新型耐候性矿物质阻燃材料、功能土壤处理材料。五、高性能纤维及复合材料高回弹耐磨包覆型TPE复合材料、特种树脂基吸波蜂窝材料、氮化物基陶瓷复合材料、无粘结相碳化钨金属陶瓷材料、辊压机辊套用铁基合金复合耐磨材料、铜钢、铜铝复合材料，特种树脂预浸料、反应型聚烯烃纤维复合增强材料、风电叶片用碳纤维复合材料、电子级低介电玻璃纤维及制品、超净排放高性能覆膜滤料、聚四氟乙烯纤维及滤料、超薄电子基布、高强度连续玄武岩纤维。六、稀土功能材料AB型稀土储氢合金、高性能钕铁硼磁体、钕铁硼热压磁体、高性能各向异性粘结磁体（粉）、汽车尾气催化剂及相关材料、MnZn宽频电磁吸收体材料、高性能金刚石工具稀土合金粉末材料、铈锆稀土基复合氧化物、稀土抛光材料。七、先进半导体材料和新型显示材料碳化硅单晶衬底、碲锌镉晶体衬底、锑化镓晶体、锑化铟晶体、超高纯锗单晶、光刻胶及其关键原材料和配套试剂、宽幅TFT偏光片用PVA光学基膜、超薄柔性玻璃、柔性显示盖板用透明聚酰亚胺薄膜、特种气体、光掩膜板、化学机械抛光液、高纯化学试剂、低温无铅玻璃封装浆料、电子封装用钨铜、钼铜热沉复合材料，高性能半导体封装用键合丝、微球材料、OCA光学胶、透明电致发光膜、透明柔性导电膜材料、半导体量子点材料、先进半导体材料前驱体、增亮膜，扩散膜、高激光损伤阈值减反膜、高强度、高导电、高速固化新型电子胶，低相位差保护膜、高性能有机发光显示材料及中间体、单体，量子点材料、靶材。八、新型能源材料新能源复合金属材料、燃料电池全氟质子膜、反光釉料、透明耐紫外聚乙烯醋酸乙烯树脂及封装胶膜、大颗粒四氧化三钴、高纯四氧化三锰、三元材料（镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂）及前驱体、氧化亚硅负极材料、高性能硅炭负极材料、碲化镉发电玻璃。九、前沿材料超材料、石墨烯导电浆料、石墨烯-纳米银线复合柔性透明导电膜、3D打印聚乳酸树脂、3D打印用合金粉末、球形非晶粉末、铁基宽幅超薄纳米晶带材、铪钨纳米热喷涂材料、超细碳化钨粉末、铜基微纳米粉体材料、电触头材料用纯铜粉。

自愈导电水凝胶的开发对于电活性神经组织工程至关重要。典型的导电材料如聚吡咯（PPy）通常用于制造人工神经导管。此外，组织工程领域已经朝着透明质酸（HA）水凝胶等产品的使用方向发展。尽管HA修饰的PPy薄膜可用于各种生物应用，但细胞-基质相互作用机制仍然知之甚少。此外，还没有关于HA修饰的PPy注射自愈水凝胶用于周围神经修复的报道。　　近日，南通大学科研团队用HA、胱胺（Cys）和吡咯-1-丙酸（Py-COOH）构建了一种具有可注射性、生物可降解性、生物相容性和神经再生能力的自修复导电水凝胶（HASPy）。该水凝胶直接靶向白细胞介素17受体A，主要通过激活白细胞介素17信号通路来促进与雪旺细胞髓鞘形成相关的基因和蛋白质的表达。科研人员将水凝胶直接注射到大鼠坐骨神经挤压损伤部位，以研究其体内神经再生的能力，并发现其可促进功能恢复和髓鞘再生。这项研究可能有助于理解细胞-基质相互作用的机制，并为HASPy水凝胶作为神经再生先进支架的潜在用途提供新的见解。该研究论文发表在《先进科学》（Advanced Science）上。