頂刊動態｜AM/AEM/ACS Nano一周中國學術進展匯總【第48期】

昝灰灰 7年前 (2016-06-24) 5621瀏覽

國內周報第48期摘要：福州大學研發基于聚酯/銀納米線/石墨烯核殼納米復合材料的可穿戴式發電機；中科院化學所制備出新型有機半導體晶體管；吉林大學利用可植入聚合物電傳感器實現體內小分子動態監測；清華大學將自組裝PDINH超分子體系用于可見光光催化；中科院化學所在獲得高韌性可快速恢復雙網結構水凝膠方法上取得進展；華南理工大學研究出用于高性能聚合物太陽能電池的光電陰極夾層；蘭州化物所研制出具有體溫誘導形狀記憶能力的表帶狀超級電容器；北京大學總結用于柔性電化學能源存儲設備的新型柔電極相關研究進展與挑戰。

1、ACS nano：基于聚酯/銀納米線/石墨烯核殼納米復合材料的可穿戴式發電機

圖1 (a)和(b)：具有PI涂層薄膜的電子紡織品的光學照片；(c)：基于智能電子紡織品的發電機示意圖

人的行走發電、下落雨滴發電、車輪轉動發電、機器轟鳴發電……這些人們印象中尚停留在理論研究階段的能源利用方式，隨著科學技術的發展，已經成為現實！

最近福州大學的 Fushan Li（通訊作者）等報道了一種基于包覆了銀納米線/石墨烯片的商用紡織品的高性能、透明、智能電子紡織品。該智能電子紡織品表現出良好而穩定的電導及柔性、可伸縮性、可折疊性和耐洗性。此外，展示了可作為電極以及耐磨基板的可穿戴發電紡織品。由于智能電子紡織品和服裝的高兼容性，發電紡織品可以很容易地集成到手套中以捕獲通過手指運動產生的機械能。單發電機的有效輸出功率高達7 nW/cm2。這項成果的完成使人們看到一個光明的未來，擁有可穿戴電子系統和自供電服裝不是夢！

文獻鏈接：Wearable Electricity Generators Fabricated Utilizing Transparent Electronic Textiles Based on Polyester/Ag Nanowires/Graphene Core–Shell Nanocomposites（ACS Nano，2016，DOI: 10.1021/acsnano.5b08137）

2、AM：新型有機半導體晶體管

圖2 (a)和(b)分別為 BDTTE和BDTT的掃描電鏡圖（圖像比例尺為40μm）；?(c)、(d)分別為BDTTE和BDTT的電子衍射圖像；(e)和(f)分別為 BDTTE和BDTT的分子堆垛和π間距

晶體管是所有現代電器的關鍵元件。中科院化學所的Yonggang Zhen（通訊作者）、Lang Jiang（通訊作者）及Wenping Hu（通訊作者）等研究發現，二聚體二噻吩并噻吩由單鏈或乙烯基連接能夠表現出不同的電子行為，單鏈二聚體單晶比乙烯基鏈接的二聚體單晶有更高的電導率。利用這一發現，可通過熱脫摻雜對晶體管導電率實現可逆調控。

文獻鏈接：Novel Air Stable Organic Radical Semiconductor of Dimers of Dithienothiophene, Single Crystals, and Field-Effect Transistors（Advanced Materials，2016，DOI: 10.1002/adma.201601502）

3、ACS Nano：利用可植入聚合物電傳感器實現體內小分子動態監測

圖3?HeLa細胞內葡萄糖監測圖： (a)無PDOT-GOX培養的HeLa細胞；(b)無糖介質中PDOT-GOX納米粒子培養24h的細胞；(c)補充4h葡萄糖情況下PDOT-GOX培養24h的細胞（比例尺為50μm）

生物材料不斷發展，一步步的改變人們的生活。小分子廣泛參與各種生命過程。然而，要一個生物系統中實現特定、靈敏的小分子檢測是非常具有挑戰性的。

吉林大學 Changfeng Wu（通訊作者）等報道了通過發光聚合物點氧傳感器實現小分子的實時動態監控。當小分子存在時發生酶催化反應消耗內部存儲的氧，因此包含耗氧酶的光學傳感器可以靈敏的探測小分子。這一研究有望用于檢測體內各種小分子，并實現定量測定。

文獻鏈接：In Vivo Dynamic Monitoring of Small Molecules with Implantable Polymer-Dot Transducer （ACS Nano，2016，DOI: 10.1021/acsnano.6b02386）

4、AM：自組裝PDINH超分子體系用于可見光光催化

圖4 自組裝PDINH超分子體系中電子能級結構及其在可見光照射（λ＞420nm）條件下光催化反應機制

近期，清華大學Yongfa Zhu（通訊作者）等在自組裝二萘嵌苯-3,4,9,10-苝二酰亞胺（PDINH）超分子體系的可見光光催化方面取得研究進展。該自組裝PDINH超分子體系由全有機PDINH分子通過非共價反應構成，可作為高活性的可見光光催化劑。

文獻鏈接：Self-Assembled PDINH Supramolecular System for Photocatalysis under Visible Light（Advanced Materials , 2016 , DOI：10.1002/adma.201601168）

5、AM : 制備高韌性可快速恢復雙網結構水凝膠的通用方法

圖5 復合水凝膠轉化為混合DN水凝膠機制

近日，中科院化學所Decheng Wu（通訊作者）等在制備混合雙網結構水凝膠策略上取得研究進展。研究人員通過堿性及鹽溶液對殼聚糖復合水凝膠的簡單處理，利用殼聚糖微晶鏈纏結的物理網絡成功制備出具有卓越的力學性能的混合雙網結構水凝膠。該策略對開創制造多功能雙網結構水凝膠的渠道起到一定的作用，且制備出的水凝膠在防污材料、藥物釋放和組織工程學等方面具有廣泛的應用前景。

文獻鏈接：A Universal Soaking Strategy to Convert Composite Hydrogels into Extremely Tough and Rapidly Recoverable Double-Network Hydrogels （Advanced Materials , 2016 , DOI : 10.1002/adma.201601742）

6、AM：水溶液處理光電陰極夾層用于高性能聚合物太陽能電池

圖6 (a)可溶于弱酸性溶液中的PBI-Py化學結構； (b)光電導陰極夾層的工作機制，該項研究中的設備組擁有厚的光電導陰極夾層和活性層

近日，華南理工大學Junwu Chen（通訊作者）和Zengqi Xie（通訊作者）等在水溶液處理光電陰極夾層方面取得研究進展。研究人員在光致電荷轉移方面進行了一系列研究，研究表明光致電荷轉移帶來很多益處，例如增加電導率和電子遷移率以及簡化功函數。當陰極夾層和活性層的厚度分別達到100 nm和300 nm時其平均功率轉換效率均超過10％。

文獻鏈接：Aqueous Solution Processed Photoconductive Cathode Interlayer for High Performance Polymer Solar Cells with Thick Interlayer and Thick Active Layer （Advanced Materials , 2016 , DOI ：10.1002/adma.201601615）

7、AEM：具有體溫誘導形狀記憶能力的表帶狀超級電容器

?圖7 使用小型設備作為表帶組裝電子表的照片

集多種功能于一身的智能手環已在全球范圍內廣泛流行。然而，當前使用的能量存儲裝置被放置在手表上的這一設計嚴重限制了能量支持能力和未來提升空間。

最近中國科學院蘭州化學物理研究所Xingbin Yan（通訊作者）等首次提出了將能量儲存裝置與表帶結合的策略，通過使用石墨烯涂覆在鎳鈦合金表面作為負極、超薄二氧化錳/鎳薄膜作為正極、不同的凝膠電解質為隔膜來實現表帶狀固態超級電容器的制備。靜態和動態彎曲試驗均證明所制備的器件在彎曲過程中具有良好的電化學可靠性。同時，這種表帶狀的超級電容器具有獨特的形狀記憶能力和優異的生物相容性，因此是下一代智能手表的備選之一。

文獻鏈接：Watchband-Like Supercapacitors with Body Temperature Inducible Shape Memory Ability
（Advanced Energy Materials，2016，DOI:10.1002/aenm.201600763）

8、AEM：用于柔性電化學能源存儲設備的新型柔電極：研究進展與挑戰