1. Science Advances: 高性能可穿戴热电发电机
因为能够直接将热量转化为电能，热电发电机是为可穿戴电子设备和“物联网”供电的绝佳选择。在此，哈尔滨工业大学Lixia Zhang、美国科罗拉多大学博尔德分校Jianliang Xiao和华中科技大学Ronggui Yang合作，首次报道了自愈合、可回收的热电发电机系统，且具有优异的拉伸性和热电性能。1）通过在“软主板-刚性插件模块”的机械架构设计中结合模块化热电芯片、动态共价聚亚胺和可流动液态金属电线，报告了一种高性能可穿戴热电发电机，具有优异的拉伸性、自愈合性、可回收性和乐高式可重构性。2）柔性热电发电机的开路电压达到创纪录的高水平，在95 K的温差下达到1 V cm-2。此外，这种热电发电机在冷侧集成了波长选择性超材料薄膜，大大提高了器件在阳光照射下的性能，这对户外活动期间的可穿戴式能量收集至关重要。本文报道的热电发电机的最佳性能和设计理念，可以为提供下一代高性能、适应性强、可定制、耐用、经济和环保的广泛应用的能量收集装置铺平道路。
Wei Ren, et al, High-performance wearable thermoelectric generator with self-healing, recycling, and Lego-like reconfiguring capabilities, Science Advances, 2021.DOI: 10.1126/sciadv.abe0586https://advances.sciencemag.org/content/7/7/eabe0586
2. Nano Energy: 4D打印自恢复摩擦电纳米发电机
基于摩擦起电和静电感应，摩擦纳米发电机已经扩展了许多应用，从环境机械能收集到自供电传感器。各种先进技术已被用来制造各种器件，以满足这些应用。为了进一步开发摩擦纳米发电机的广泛应用，深圳大学Long-Biao Huang、清华大学Fu-Chun Sun和香港理工大学Jianhua Hao合作，展示了利用4D打印技术制作摩擦纳米发电机。1）引入4D打印技术制作透明的自恢复摩擦纳米发电机，不仅实现了优异的器件性能自恢复能力，提高了器件结构的鲁棒性，而且制作过程通过计算机设计实现，不需要任何复杂模具。2）该打印装置具有收集机械能的能力，最大输出功率密度为56 mW m-2，并作为自供电传感器检测人体关节的弯曲角度。纳米发电机的自恢复性来源于热处理下的形状记忆聚合物。3）基于4D打印技术的自恢复摩擦纳米发电机在能量收集和自供电传感器方面，具有巨大的潜力，可用于需要复杂和精确结构的机器人传感和控制。
纳米发电机学术QQ群：1083351908Long-Biao Huang, et al, 4D-printed Self-Recovered Triboelectric Nanogenerator for Energy Harvesting and Self-Powered Sensor, Nano Energy, 2021.DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.105873https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285521001312
3. Nano Energy：一种3D打印的用于自供电电子皮肤的可伸缩智能纤维和纺织品
电子纺织品对下一代可穿戴电子产品具有重要意义。然而，目前的智能纺织品普遍存在制备工艺复杂、结构冗余等缺点。近日，厦门大学白华教授，薛昊副教授报道了一种3D打印方法来制备具有同轴芯-鞘结构的可伸缩弹性纤维，该结构由导电芯层和绝缘层组成。1）研究人员通过添加石墨烯和PTFE颗粒颗粒成功地控制了PDMS预聚体的流变行为，使其适用于可3D打印的同轴芯-鞘可伸缩纤维。此外，可以规模化，定制化这种可伸缩智能纺织品。2）基于摩擦电效应，芯-鞘可伸缩纤维作为电子皮肤和智能纺织品通过经纬交织结构展示了矩阵触觉感知的能力，从而实现了可穿戴的触觉传感功能。此外，智能纺织品具有耐洗性、透气性、超强伸缩性和坚固性等优点，因而在可穿戴电子产品中具有广阔的应用前景。
柔性可穿戴器件学术QQ群：1032109706Yuxin Chen, et al, 3D printed stretchable smart fibers and textiles for self-powered e-skin, Nano Energy, (2021)DOI：10.1016/j.nanoen.2021.105866https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105866
4. Angew：镁辅助催化剂锚定技术用于在蓝宝石衬底上生长均匀高密度水平SWNT阵列
具有均质性的高密度单壁碳纳米管（SWNT）阵列的原位生长对于集成电路具有重要意义。然而，催化剂纳米颗粒在基底上的迁移和聚集极大地限制了所生长的SWNT阵列的面积。近日，北京大学张锦院士报道了一种通用的镁辅助催化剂锚定策略，用于生长均匀的高密度SWNT阵列。1）镁改性通过高温固相反应改善了蓝宝石表面，从而提供了更强的金属-载体相互作用（SMSI）。2）以铁为催化剂，研究人员成功在10×10 mm2的蓝宝石上以约110 tubes µm-1的最高密度生长SWNT阵列。此外，当使用Mo2C或WC作为催化剂时，同样可以获得高密度的SWNT阵列。3）进一步结合衬底改性、催化剂设计和喷雾化学气相沉积系统，有望在不久的将来生长出晶圆级完全覆盖，结构可控的高密度SWNT阵列，以推动SWNT从实验室研究阶段走向实际应用。
碳材料学术QQ群：485429596Ying Xie, et al, Growth of Homogeneous High-density Horizontal SWNT Arrays on Sapphire via a Magnesium-assisted Catalyst Anchoring Strategy, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202101333https://doi.org/10.1002/anie.202101333
5. Angew：新型立体结构共轭多孔聚合物电池阳极
中山大学余丁山等报道了一种新型还原供体-受体共轭多孔聚合物AQ-CMP，具体通过蒽醌、苯作为由C-C相连的连接体，首次实现了将共轭多孔聚合物作为可充电电池的长寿命阳极材料。AQ-CMP具有相互相连的网络结构，该结构不仅有效的改善电子结构增强电荷传输，比线性结构聚合物相比具有更好的n型掺杂活性，而且具有更高的活性位点密度，能够尽量提高单位分子量具有的还原容量。1）这种高度交联的多孔结构导致AQ-CMP材料在2 A g-1中展示了高达202 mAh g-1的容量（理论值的96 %），在60000次充放电循环过程中保持~100 %的容量。2）组装为CMP-空气全电池实现了稳定和高容量，容量能够通过阴极更新恢复。通过将电解液和阴极进行解耦化处理，放电电压能达到~1 V，电压效率能达到87.5 %。
电池学术QQ群：924176072Linfeng Zhong, et al, Redox Donor‐Acceptor Conjugated Microporous Polymers as Ultralong‐Lived Organic Anodes for Rechargeable Air Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2021,DOI: 10.1002/anie.202016746https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202016746
6. Angew：控制单体调控合成聚丙交酯
可切换聚合是实现多嵌段聚酯中产生有序选择性的方法，此外，此类多嵌段聚酯能够进一步进行修饰从而在更广泛的领域中得到应用。有鉴于此，中科院长春应化所陈学思、庞烜等报道了基于Salen-MnIII对CO2进行可逆的插入，作为一种新型单体控制进行自切换聚合过程。1）该催化剂进行催化反应，无需助催化剂，实现了O-羧酸酐（OCA）的开环、与丙交酯LA进行开环共聚反应。通过次序过程进行OCA和LA转化为聚合物，能够生成多嵌段聚合物。通过这种策略，合成了一系列含多种侧基团的多组分聚酯。进一步的，通过在含炔丙基的共聚物中进行修饰四级铵，实现了对聚丙交酯（PLA）的抗菌性官能团化修饰。
Yuezhou Huang, et al. Monomer controlled switchable copolymerization: A feasible route for the functionalization of poly(lactide), Angew. Chem. Int. Ed. 2021DOI: 10.1002/anie.202017088https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202017088
7. EES综述：用于设计锂聚合物电池的原位聚合工艺
聚合物电解质（PEs）是一种固态电解质（SSEs），有望取代最先进的锂离子电池（LIBs）中使用的有机液体电解质（LEs）。并期待提高安全、高能、柔性和薄型锂聚合物电池（LPB）的工业化生产进程。LPB有望广泛应用于柔性电子产品和物联网(IoT)等领域。尽管迄今为止人们已经尝试了几种聚合物结构和化学方法，然而，开发出能够超越LEs的PEs仍然是一个巨大挑战。除了锂离子传输性能不足外，还必须适当解决PEs的集成以及在LPB的两个电极上设计兼容、坚固和耐用的界面和中间相的难题。近年来，原位聚合工艺作为一种强有力的被广泛采用的制造工艺，有望克服上述复杂问题。有鉴于此，德国于利希研究中心Jijeesh Ravi Nair，Martin Winter综述了基于非原位聚合和原位聚合制备的LMPB和LIPB研究进展。1）与非原位聚合不同，原位聚合工艺包括直接在电池组件内部或在复合电极上方根据LPBs电池制造过程生成PE。LPBs中的界面和中间相可以通过原位方法通过几种方法进行修饰或工程化，例如自由基聚合，电聚合，缩聚或离子聚合。2）基于原位聚合在制备LPB方面具有以下优点：i）降低界面处的电荷转移阻力；ii）减少带电电荷循环过程中金属氧化物基电极颗粒的体积膨胀和粉化；iii）提高活性物质的利用率；iv）减少过渡金属的溶解度；v）用于微型电池的薄且无隔板的电解质制造；vi）LPB的单步3D打印；vii）通过人工和牺牲性共形界面保护电极层；viii）多层处理LIPB和LMPB单元。3）作者最后指出了PE基储能技术未来面临的主要挑战以及解决策略，包括：1）缺乏对聚合物、盐和增塑剂的电化学还原和氧化的基础研究，从而理解LMPBs/LIPBs的稳定性和耐久性；2）阐明PEs对薄锂金属（<50 µm）和锂金属上的自然氧化层的特性具有重要意义；3）有必要进行详细的研究，以揭示在GPE中使用的单个聚合物主体的作用；4）由于原位过程，PE中的活性材料的最大表面暴露在外，因此有必要进行详细研究以揭示其在界面处发生的反应，因此，必须开发新的方法和工程策略；5）控制复合电极中的电和离子传导以及LMPB的Li金属负极处的离子和电流通量，以避免枝晶生长。
电池学术QQ群：924176072Vidyanand Vijayakumar, et al, In Situ Polymerization Process: An Essential Design Tool for Lithium Polymer Batteries, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D0EE03527K
8. Adv. Sci.：非芳香杂环分子团聚荧光
非常规荧光是自然系统中重要的荧光现象，目前受到了研究者的广泛研究和关注，但是这种非常规荧光现象的机理仍难以理解。有鉴于此，香港科技大学唐本忠、浙江大学张浩可等报道了两种不含芳环结构的简单含杂原子小分子系列，比如马来酰亚胺和丁二酰亚胺衍生物。对这两种类型分子的非常规荧光过程产生的机理进行研究。1）在研究工作中发现，分子在溶液相、固相中展示明亮的可见光荧光效应，这种荧光由于形成簇合物导致，非辐射性n-π*、π-π*转换的概率显著提高、处于激发态的激子得到稳定。2）这种独特的荧光现象、其中非常特别的发光机制对理解簇合物相关荧光机制、为设计新型荧光材料提供新策略。
发光材料与器件学术QQ群：529627332He, B., et al, Clusteroluminescence from Cluster Excitons in Small Heterocyclics Free of Aromatic Rings. Adv. Sci. 2021, 2004299.DOI: 10.1002/advs.202004299https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202004299
9. Adv. Sci.：基于石墨构建钾离子电池的人工电解液界面
虽然石墨材料本身具有价格低廉、储量丰富、环境无害等优点，是钾离子电池的潜在阳极材料，但是石墨材料的循环寿命较低，这是因为其有机电解液中的固体电解液界面（SEI）将发生严重的分解。有鉴于此，湖南大学鲁兵安、韩旭等报道了一种简单可行方法，首次构建了超薄、均匀、致密、稳定的人工无机材料SEI界面，这种界面通过商业购买的石墨阳极制备得到，使用传统碳酸盐电解液过程中，实现了长期稳定循环钾离子电池，在100 mA g-1中实现1000次循环（可逆容量达到260 mAh g-1），较高的库伦效率（99.9 %），同时容量不会发生明显衰减。1）商业石墨阳极和人工无机材料SEI界面在经典碳酸盐电解质中实现了93 %的初始库伦效率（ICE），这个效率是目前被报道的最好结果。2）这种人工的无机材料SEI界面抑制了电解液在钾的沉积/脱嵌过程中分解，提供了一种一步构建无机SEI薄膜的方法。由于这种较高的ICE和长期循环稳定性，有望实现钾离子电池的快速发展和商业化。
电池学术QQ群：924176072Qian Liu, et al. Artificial SEI for Superhigh‐Performance K‐Graphite Anode, Adv. Sci. 2021, 2003639.DOI: 10.1002/advs.202003639https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003639
10. Adv. Sci.：SrTiO3/LaTiO3界面结构调控单层FeSe的超导
修饰在钛酸盐上的单层FeSe具有显著改善的超导作用，这种过程为设计高温超导提供了一种具有广泛前景的方法，有鉴于此，斯坦福大学Zhi‐Xun Shen、Zhuoyu Chen等通过氧化物、硫族分子束外延系统与in situ连接同步辐射角分辨光电子能谱，实现了在SrTiO3和单层FeSe之间外延加入可控原子层厚度的LaTiO3层，从而能够系统性的调控界面化学势。1）通过显著提高LaTiO3/SrTiO3界面电子累积，在FeSe/SrTiO3界面上的功函失配程度激增，同时单层FeSe中的电荷转移、超导能带保持较高活性，展示了一种单层FeSe中可能存在的“奇异”掺杂现象。
Jia, T., et al, Magic Doping and Robust Superconductivity in Monolayer FeSe on Titanates. Adv. Sci. 2021, 2003454.DOI: 10.1002/advs.202003454https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003454
11. AM：一种用于促进锂-硫电池中硫氧化还原动力学的有机二硒化物介体
锂硫（Li–S）电池因其超高的理论能量密度而被认为是最有希望的下一代储能技术，其中可溶性多硫化锂作为固有的氧化还原介体在Li–S电化学中至关重要。然而，由于固有的多硫化物介体的调节能力较差，导致其氧化还原动力学迟缓，进而导致倍率性能受限，放电容量低，容量衰减快等缺点。近日，北京理工大学黄佳琦教授报道了一种有机二硒化物二苯二硒化物（DPDSe）氧化还原介体以促进硫氧化还原动力学。1）DPDSe可自发与多硫化锂反应生成具有优异氧化还原介导性能的苯基硒代多硫化锂（LiPhSePSs）。所生成的LiPhSePS具有更快的硫氧化还原动力学，并增加了硫化锂的沉积尺寸。2）实验结果显示，具有DPDSe介体的Li-S电池在2 ℃下具有817 mAh g−1的优异倍率性能，优异的循环稳定性以及有限的负极过剩。此外，基于DPDSe介体的Li-S袋式电池的实际初始能量密度达到301Wh kg−1和30次稳定循环。这项工作展示了一种新的氧化还原介体策略，即使用了一种高效有机二硒化物介体来促进袋式电池条件下的硫氧化还原动力学，同时促进了对实用高能量密度电池的Li-S动力学调节的进一步研究。
电池学术QQ群：924176072Meng Zhao, et al, An Organodiselenide Comediator to Facilitate Sulfur Redox Kinetics in Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202007298https://doi.org/10.1002/adma.202007298
12. ACS Nano：脉冲激光沉积法生长的MoS2的本征缺陷：从单层到双层
脉冲激光沉积（PLD）被认为是将二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDs）生长为范德华异质结构的有效方法。尽管人们已经取得了巨大进展，但尚未深入研究通过PLD生长的2D TMDs中的缺陷。近日，丹麦科技大学Stela Canulescu，Fabian Bertoldo报道了通过原子分辨率图像和第一性原理计算，成功揭示了PLD生长的单层和双层MoS2中缺陷、晶粒和晶界的原子结构。1）研究发现，S空位和MoS反位点是二维MoS2中的主要点缺陷。研究人员预测，在富Mo/贫S环境下，热力学上是有利于上述点缺陷。2）MoS2单层具有多晶性，并且具有通过高密度晶界连接的纳米级晶粒。特别地，纳米晶粒的聚结导致形成了由不同的4元和8元环组成的180°镜面孪晶界。3）PLD合成的双层MoS2不仅产生了各种结构对称性，包括AA‘和AB，而且还产生了具有特征云纹图案的涡轮层状结构。此外，研究人员通过实验演示了在双层MoS2中电子束驱动的AB和AA‘堆积取向之间的跃迁。这些结果详细地揭示了单层MoS2的原子结构和晶界对双层MoS2生长的影响，对于其在光电子学中的应用具有重要意义。
二维材料学术QQ群：1049353403Fabian Bertoldo, et al, Intrinsic Defects in MoS2 Grown by Pulsed Laser Deposition: From Monolayers to Bilayers, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.0c08835https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08835
