摘要：近年来,基于碳材料的柔性应变/压力传感器发展迅速,在临床疾病诊断、健康监测、电子皮肤和软机器人等智能可穿戴领域内具有广阔的应用前景。本文综述了基于碳纳米材料和生物衍生碳材料的柔性应变/压力传感器的制备方法和性能特征。根据碳材料的维度和结构特点,可将传感器划分为三大类型:一维纤维/纱线型、二维薄膜/织物型和三维多孔/网络型。本文还重点评述了不同维度碳基柔性传感器的研究进展和存在的问题。未来柔性传感器的发展重点将聚焦于新型结构设计、综合性能提升和多模式功能化应用。

摘要：为进一步推动可降解高分子材料的研究及产业化道路的发展,以改善聚丁二酸丁二醇酯(PBS)性能及开发功能化材料为目标,通过整理归纳聚合物性能调控策略,综述以聚合物共混改性、分子结构共聚改性及链段扩链改性手段的最新研究成果。讨论了改性单体及结构单元对聚合物的链结构及聚集态结构的影响,具体阐述了柔性、刚性及功能性结构单体在链段中的作用及调控;讨论了分子链结构的引入方式及链结构对聚合物性能的调控,分析嵌段共聚物反应机制及典型化学结构与制备路线;最后总结不同调控策略对聚合物的影响,并指出改性策略与性能的调控需要结合产品需求—生产—应用一体化发展来设计,为PBS基改性产品需求及产业化应用提供研发制备思路。

摘要：纳米纤维复合材料因具有高孔隙率、高比表面积以及多样化的组成和结构可设计性被广泛应用于锂硫电池、锂空电池等新型锂金属电池储能体系中.电池的电化学性能主要依赖于充放电反应中的离子传输过程,而纳米纤维的结构形态以及表/界面性质对于离子传输动力学具有重要影响.因此,本文针对新型储能电池应用中离子传输动力学缓慢、中间产物如多硫阴离子等易穿梭,以及负极枝晶生长等关键科学与技术问题,综述了纳米纤维复合材料的创新性设计和制备方法;进一步结合本课题组近期工作重点,阐述了纳米纤维复合材料的组成与结构调控对锂电池中离子传输动力学的优化作用;最后,总结了纳米纤维复合材料在锂电池正负极、隔膜、电解质等领域的应用进展,并讨论了其在新型储能设备领域的挑战和未来发展前景.

摘要：随着锂离子电池的发展和钠离子电池的兴起,硬碳材料作为一种新型负极材料,受到了广泛关注。硬碳来源丰富,价格便宜,具有比锂离子电池石墨负极更高的储锂容量和优异的倍率性能,并且是最有商业化潜质的钠离子电池负极材料。然而,硬碳普遍存在电池首周库仑效率低的问题,且对于硬碳的储锂/钠机制仍存在争论,其比容量仍有较大的提升空间。近年来,研究人员围绕硬碳负极材料的电化学机理展开了各种研究和模型假设,针对硬碳负极存在的问题,提出了各种解决策略。本文介绍了硬碳的基本结构和常用的制备方法,并结合硬碳的优势,梳理了硬碳在锂离子电池和钠离子电池中的应用情况,重点介绍了其在快充、包覆等细分领域的应用进展,并分别针对硬碳提升比容量和改善首周库仑效率的需求,归纳了孔结构设计、元素掺杂、优化材料与电解液界面等不同改性策略。

摘要：Pd作为高活性的贵金属催化剂广泛用于铃木偶联反应等有机反应。为提高Pd催化剂对铃木偶联反应的催化性能,采用具有光热效应的MoS_(2)作为载体,设计并制备Pd/MoS_(2)复合纳米催化剂。首先通过水热法合成MoS_(2)花状超结构,该结构由纳米片(片径为200~300 nm,厚度约为7 nm)组装而成。利用还原法在MoS_(2)花状超结构的表面负载Pd纳米颗粒,其直径约为11 nm。随后,以Pd/MoS_(2)花状超结构为催化剂研究了激光加热和油浴加热两种条件下的铃木偶联反应效率。随着波长808 nm的激光的强度从1增加到4 W/cm^(2),激光加热使溶液平衡温度从29.4升高到60.8℃,相应的光热催化产率从30.5%提高到86.3%,明显高于油浴加热同等温度下的热催化产率(24.3%~60.4%)。当反应温度为40℃时,光热催化速率是热催化的1.5倍。综上,Pd/MoS_(2)花状超结构展现了较好的光热催化性能,为设计高活性的铃木偶联反应催化剂提供了新思路。

摘要：规模化制备兼具高弹性和高离子电导率的可拉伸导电纤维极具挑战性.为此,我们开发了一步法提拉纺丝策略,可连续制备高弹性离子液体凝胶纤维.其中,离子液体与聚合物基质以非共价相互作用结合,在纤维中稳定存在,并可大幅调控纤维力学性能.得益于通过氢键自发纳米限域形成的多尺度相分离结构,所得离子液体凝胶纤维具有良好的拉伸性(707%)、高透明度(98%)、高回弹性(残余应变仅9%)、导电性(0.12 S·m^(-1))以及抗冻性能.此外,该纤维还可对湿气、温度以及应变表现出极为灵敏的信号感知能力.这一工作为开发面向智能感知的高性能离子导电纤维材料提供了设计思路.

摘要：针对粉末状多孔材料制备成电极时因添加剂的加入而削弱其面积比电容的问题,利用聚离子液体(poly(ionic liquid)s,PILs)的分子可设计性,制备了含有N和P元素的PILs膜。在PILs膜中,以生长Co-MOF的方式引入Co元素,然后进行碳化处理可得到一体化、含有CoP和Co_(3)O_(4)的多孔碳膜。该碳膜的一体化结构避免了导电剂和黏合剂的加入,显著提升了单位面积的活性物质负载量。此外,CoP和Co_(3)O_(4)的加入提高了原有碳膜的面积比电容,使得该碳膜电极在电流密度为5 mA/cm 2的条件下,其面积比电容达29.3 F/cm 2,体现出电化学的优异性能。由此可知,PILs衍生的碳膜电极在电化学领域具有广阔的应用前景。

摘要：颜色是缤纷世界的重要组成部分,热致变色微胶囊的颜色随温度变化而变化,具有“可视、可玩、可教”的特点。本科普实验以热致变色微胶囊制备为切入点,从分子结构选择到微胶囊制备和表征,讲述热致变色现象中的化学原理,提高中学生对生活现象的观察力和探知力。本实验操作过程简单、实验现象贴近生活、实验原理易于推广,可以培养学生的基础操作能力,有利于提高学生从理论到实践的转换水平,提升科创探索的设计和动手能力。

摘要：一维离子-电子器件具有尺寸小、集成能力强的独特优势,但在环境温度下的低离子迁移率限制了其在生物集成电子领域的应用能力.本文通过侧链工程在传统咪唑基离子液体中引入烷氧基,并与聚乙二醇甲基丙烯酸酯(poly(ethylene glycol)methacrylate,PEGMA)共聚,合成了低玻璃化转变温度(glass-transition temperature,Tg)的聚阳离子电解质poly(VIM-m-TFSI),在室温下实现了更高的链迁移率,显示出更低的离子阻抗和更宽的电化学窗口(-2.7~+2.7 V).与聚阴离子电解质poly(AMPS-EMIM)简单贴合,构筑了高性能全柔性离子异质结,实现了整流比为127的固态离子二极管.设计合成的两种聚电解质溶液表现出优异的溶液可加工性和流变性能,可直接用作3D打印油墨.最终,通过3D打印技术实现了离子异质结半导体纤维的一体化成型构筑,获得了基于5×5阵列单元的大面积半导体纤维纺织品,初步实现了输入信号的“0-1”整流,验证了离子异质结半导体纤维在织物逻辑电路领域的应用潜力.

摘要：液晶聚芳酯(LCPs)具有优异的热稳定性和力学性能,被广泛应用于航空航天、电子工业等前沿领域,但LCPs面临高熔点(t_(m)>350℃)所带来的加工难题。利用活性端基苯炔基封端LCPs主链,在不破坏液晶性的基础上有效调控分子量并降低聚合物熔点,获得综合性能优异的液晶聚芳酯固化物(LCTs);调控的主链结构可进一步调控LCTs的热学性能。通过一步熔融缩聚法合成由对羟基苯甲酸(HBA)、对苯二甲酸(TA)、对苯二酚(HQ)、4,4'-二羟基二苯甲酮(DHBP)和2,6-萘二甲酸(NDA)构成主链并由苯炔基封端的LCTs。为进一步研究酮羰基与LCTs热学性能的关系,调节HQ与DHBP的比例合成一系列LCTs。结果表明:制得的LCTs均具有高热稳定性(t_(d,5%)>470℃)、典型向列相液晶纹影织构与取向微纤形貌;酮羰基的引入影响分子链的规整度及软硬段比例,随着酮羰基含量增多,LCTs的玻璃化转变温度降低。