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Lehn功能材料
綜述了人工鉀離子通道或運輸載體選擇性設計及其功能特性，特別是選擇性運輸鉀離子的功能設計，有助于進一步探究活性結構作為“過濾器”或“門控”蛋白在離子傳輸過程中的動態過程。綜述指出人工鉀離子通道一般具有以下特征：（i)鉀離子結合的大環識別位點。配位后大環通道獲得的能量可以補償鉀離子脫水后能量損耗。即使體系中存在過量的Na+離子，大環通道也只識別K+離子。從機理上看，該識別系統具有協同動態效應，K+離子的增加也協同驅使著大環通道對鉀離子的選擇性增大；（ii)能夠實現分子間自組裝的氫鍵供體與受體；(iii)具有可以嵌入疏水雙層膜結構的疏水鏈。 該綜述分析和總結了該類材料體系中跨膜傳輸鉀離子的機理與機制；總結了人工設計自組裝高選擇性鉀離子通道的特征，并對比了一系列的人工鉀離子通道單晶結構特點及其跨膜運輸的特點。
中山大學
2021-04-13
電磁防護材料
北京工業大學電磁防護與檢測研究室開發出四種類型的電磁防護材料，取得了多項具有自主知識 產權的科研成果，包括： 近場干擾抑制材料、頻率選擇表面、新型電磁屏蔽材料、電磁波吸收材料 上述材料具體包括：近場干擾抑制貼片、磁耦合隔離薄膜；頻率選擇表面材料及其加工技術；柔 性電磁屏蔽織物、磁屏蔽薄膜、電磁屏蔽涂料、高導電粉體、導電彈性體；柔性吸波材料、高溫吸波材料。
北京工業大學
2021-04-13
負泊松比材料
該綜述系統地總結了負泊松比材料的最新研究進展，分析了應變，微觀結構等調控材料泊松比的方法。最后闡述了各種功能材料中多種負系數特性（負泊松比，負熱膨脹以及負壓縮性）以及它們之間可能的共存現象，并提出了負泊松比材料的潛在研究方向和調控泊松比的新方法。 作為基本的彈性變量，泊松比（Poisson’s ratio）定義為在垂直與加載方向與加載方向之間的形變量比值。它表征了材料在載荷作用下發生形狀畸變或者體積變形之間的競爭，為衡量材料受力下的彈性形變提供了最基本的度量標準，并在材料和力學等領域得到廣泛的應用。? 綜述了負泊松比材料的研究進展,包括負泊松比材料理論研究、天然和人工制備，特別是當前各類熱門材料（包括生物材料，有機大分子材料，3-D打印材料，金屬有機骨架材料和碳納米管、黑磷以及諸多電子氧化物外延薄膜等低維材料）的負泊松比現象。分析了負泊松比材料所具備的幾何/內在晶體結構，確定材料結構-負泊松比特性之間的關系。探索泊松比隨材料結構和外界環境（溫度和壓強）的可變性，通過比較各類調控方式，尋找負泊松比材料，并對未來負泊松比材料的力學性能研究及應用進行了展望。
南方科技大學
2021-04-13
金屬功能材料
通過對燒結鈷鐵氧體進行熱等靜壓燒結，得到鈷鐵氧體陶瓷材料的樣品內部孔隙大大減少，致密度大于 99％；平行方向磁致伸縮系數絕對值大于 150ppm；磁致伸縮激勵場低于 2000Oe。對鈷鐵氧體磁致伸縮材料進行熱等靜壓處理促進了其在低場高頻磁致伸縮領域的應用。通過凝膠注模、磁場取向及常壓燒結及熱處里工藝，得到的鈷鐵氧體磁致伸縮材料<100>方向取向度大于 40％，致密度大于 99％，垂直取向方向磁致伸縮系數絕對值大于 300ppm，對應的激勵場低于 2000Oe。
北京科技大學
2021-04-13
SnSe熱電材料
研究發現具有層狀結構的SnSe的二維界面對聲子具有強烈的散射作用 (圖1左)，使得SnSe沿著層間方向具有很低的熱導率，在773K溫度下可達最小理論值 ~ 0.18 W/mK。尋找低熱導率材料和降低熱導率是熱電領域長期以來提高熱電優值ZT的有效途徑。在聚焦SnSe層間低熱導率的基礎上，如能在此方向上實現高的電傳輸性能，則可實現高的熱電性能。通過簡化由 Wiedemann-Franz和Pisarenko關系決定的載流子濃度對ZT值的束縛后，ZT值關系可簡化為: ，可見提高層間電傳輸性能需同時優化載流子遷移率 (m) 和有效質量 (m)。 由于SnSe材料在800K溫度點存在一個從Pnma到Cmcm的相變，經過同步輻射和變溫TEM實驗測試發現該相變從600K便開始持續發生。利用該持續相變特性，通過調整電子摻雜濃度可將輕導帶和重導帶之間經歷一個簡并收斂 (增加有效質量和減小遷移率) 和退簡并收斂 (減小有效質量和增加遷移率) 的過程。利用這一過程，恰好優化了遷移率和有效質量的乘積 (mm) (圖1中)，使得SnSe在整個溫度范圍內都保持較高的電傳輸性能。通過對比電子和空穴摻雜的n型和p型SnSe材料發現，通過電子摻雜后Sn和Se的p軌道在導帶底會產生電子離域交疊雜化（而在價帶頂則不存在這一現象），使得n型SnSe的電荷密度增大到足以填滿層間空隙，實現了層間電子的隧穿? 本征的SnSe的層狀結構就像一堵墻，可以同時阻礙聲子和載流子 (電子和空穴) 的傳輸。但通過重電子摻雜后，導帶底的電子離域雜化現象增大了電荷密度，在墻內和墻之間只為電子量身定制了一條傳輸的隧道，如圖2所示。在大電荷密度的基礎上，加之連續相變引起的能帶結構變化和晶體對稱性的提高三個主要因素使得SnSe在層間方向表現出優異的電傳輸性能，當溫度高于700K時，在SnSe的層間方向產生了比層內更優異的“三維電荷”傳輸效應。這種 “二維聲子/三維電荷” 傳輸特點大幅提高了n型SnSe的熱電性能。
南方科技大學
2021-04-13
電磁防護材料
北京工業大學
2021-04-14
儲氫材料
化石能源(煤、石油、天然氣等)有限的儲量及不可再生性，已無法滿足人類的能源需求。同時，化石能源大規模使用產生大量的CO2、SO2、NOx等溫室或有害氣體，對生態環境造成了嚴重的負面影響。氫是地球上儲量最豐富的元素，具有最高的單位質量能量密度(143.0 kJ/g)，且燃燒產物只有水，右圖是一種十分理想的清潔能源載體。下圖是理想的氫循環系統，其利用太陽能電解水制取氫氣，并將氫氣可逆儲存于固態儲氫材料，按需要應用于燃料電池中。氫氣如何高效存儲被認為是氫能大規模應用最需解決的首要問題。&n
南京大學
2021-04-14
納米能源材料
通過“二維限制效應(two-dimensional confinement, 2DC)”能夠使無催化活性的非晶態材料轉變成為高性能的光催化分解水制氫材料即二維非晶光催化劑。他們采用自己發展的“金屬氧化物納米晶LAL（laser ablation in liquids, LAL）非晶化”技術，在純水中將Ni納米晶轉化為二維非晶NiO納米片，并且證實了其在不添加任何貴金屬助催化劑的情況下可以實現高效光
中山大學
2021-04-14
GeTe熱電材料
通過制備合適比例的Bi2Te3與GeTe的合金，人為地向體系中引入了大量的Ge空位缺陷，且如圖所示，運用球差矯正電子顯微鏡的觀測技術可以清楚地觀測到這些Ge空位的前驅體空位“簇”。通過合適的熱處理優化過程，研究人員還追蹤到此類前驅體逐步演化成van der Waals gap空位面缺陷的過程。這些面缺陷會在材料內部誘導產生大量呈負電性的新的180度鐵電疇結構，平衡材料內由載流子濃度過高導致的過剩的正電性，最終達到優化材料性能的目的。最終，該項工作使得GeTe基熱電材料的總體性能大幅提升，在溫度達到773K時，該體系熱電材料優值ZT達到了2.4，相比于優化前，提升了60%；在323~773K較寬的工作溫度區間內，材料的平均ZT高達1.28，相比于優化前整整提升了一倍，達到了中溫區熱電材料在商業應用中對性能的需求，使其成為中溫區優良的候選材料。
南方科技大學
2021-04-13
PbTe熱電材料
目前p和n型PbTe材料都擁有了非常高的熱電優值。然而，PbTe材料的機械性能差，遠低于其他主流的熱電材料。比如，PbTe材料的洛氏硬度和抗沖擊韌性分別只有39 kgmm-2和0.35 MPam1/2，遠低于Bi2Te3的。這一矛盾非常不利于PbTe材料的實際應用。何佳清團隊之前在n型PbTe材料中加入單質Sb，得到PbTe-3%Sb復合材料，顯著提高了熱電性能 (Energy and Environmental Science, 2017,10,2030)。本文在之前工作的基礎上，進一步采用了固溶PbS的方法，將n型PbTe-3%Sb材料的硬度提高了60%，而其熱電優值僅僅降低了6%。這一結果使PbTe材料擺脫了當前的窘境。研究發現固溶PbS（<12.5%）雖然對彈性性質如彈性模量等參數影響很小，卻可以引入大量的點缺陷和位錯網。因此硬度的增強主要是由于缺陷對位錯運動的阻礙，而非化學鍵的強化作用。之前的觀點認為是固溶PbS之后，PbTe材料內部的成分波動（團簇）造成了硬度顯著增強。該團隊的發現從一個新的視角解釋了PbTe-PbS合金體系硬度的強化。
南方科技大學
2021-04-13