导语
本期内容,易丝帮精选了东华大学丁彬教授、北京化工大学陈仕谋教授、江南大学黄云鹏教授、北航陈爱华教授和内蒙古科技大学郝喜红教授团队在《Advanced Materials》发表的5篇顶刊论文。主要介绍静电纺丝纳米纤维在辐射冷却织物、固态锂电池、电子皮肤、柔性探测器、摩擦纳米发电机材料等方面的研究进展,供大家了解参考。
1、东华大学丁彬教授&王先锋教授:多模态超凉感纺织品,实现全场景被动湿热舒适
➣挑战:在全球气温不断上升的情况下,辐射冷却纺织品在实现个人热舒适、提高生产力和节约能源方面前景广阔。然而,尽管进行了广泛的研究,大多数先进的辐射冷却纺织品仅具有辐射功能,无法在所有情况下实现高效冷却,特别是在高温和高湿降低非辐射冷却能力的情况下。
➣方法:东华大学朱丁彬教授、王先锋教授提出了一种多模态超凉感纺织品,通过3D包层策略集成了辐射、导电和蒸发机制,以增强各种场景下的冷却效果,同时不影响辐射性能。
➣创新点1:该方法通过高后向散射效率、三维导热网络结构和Janus润湿结构,使所有一维单纤维表面与二维氮化硼纳米片紧密3D包覆,从而实现了超高的太阳反射率(97.30%)、全方位散热(面内和面外导热系数分别为2.40和0.33 W m−1 K−1)和单向吸湿性能(输运指数为1547%)。
➣创新点2:通过多重冷却机制,MST在室外阳光下比棉花温度降低20°C。即使在炎热潮湿的环境中,它仍然比棉花提供2°C的冷却优势。
https://doi.org/10.1002/adma.202508518
2、北京化工大学陈仕谋教授等人:具有多通道离子传输途径的MOF -离子液体结构聚合物电解质,用于宽温度固态锂电池
➣挑战:离子液体增强的复合聚合物电解质(CPEs)在界面兼容性和可加工性方面具有优势,是下一代固态锂金属电池的有前途的候选材料。然而,它们在广泛温度范围内的应用一直受到机械强度和离子电导率之间固有矛盾的限制。
➣方法:北京化工大学陈仕谋教授等人设计了一种创新的基于聚环氧乙烷(PEO)的CPE架构。这种结构利用氨基功能化金属有机框架(MOF)纳米颗粒封装和固定在PEO填充的电纺丝膜内,在宽温度下建立稳定的多通道离子通道。
➣创新点1:功能化的MOF使Li +能够在界面上快速跳跃,并且MOF约束的IL促进了体离子传输。这种多路径机制确保了Li +在−10到120°C范围内的高导电性和结构稳定性。
➣创新点2:LiFePO4||锂电池表现出优异的可循环性,在3℃下循环1000次后仍保持96.8%的容量,并且在−10和120℃下都能稳定运行400多次。
https://doi.org/10.1002/adma.202512360
3、江南大学黄云鹏教授:可渗透、湿粘、抗电磁干扰的液态金属电子皮肤,实现高保真电生理监测
➣挑战:基于纺织品的电子皮肤具有出色的渗透性,灵活性和生物相容性,使其成为可穿戴健康监测和人机界面的理想选择。然而,在透气性和粘附性之间的内在权衡对维持稳定和舒适的皮肤电极界面提出了重大挑战。在极端条件下,这通常会导致界面阻抗升高、信号伪影和信号保真度降低。
➣方法:江南大学黄云鹏教授团队提出一种透气、湿粘、抗电磁干扰(EMI)的基于纺织品的电子皮肤,专为稳定和高保真的电生理监测而设计,特别是在出汗和强电磁环境中。
➣创新点1:态金属颗粒(LMP)封装在多糖分子中,以防止表面氧化并增强印刷适性。导电油墨直接图案化在夹层结构的纺织基材上,该基材集成了湿粘合但可渗透的纤维层,以及涂有银纳米颗粒的 EMI 屏蔽夹层。
➣创新点2:所得到的电子皮肤具有优异的渗透性(1439.1±13.3 g m−2 day−1),强湿粘附性(2.1 J cm−2)和强大的EMI屏蔽效果(X波段>50 dB),这些优点共同使各种电生理信号(包括心电图(ECG),脑电图(EEG),视觉)的舒适,稳定和高保真采集成为可能。
https://doi.org/10.1002/adma.202508041
4、北航陈爱华教授:基于可回收偶氮苯弹性体织物,用于太阳能 UVA 剂量实时监测
➣挑战:太阳紫外线(UV)辐射是导致皮肤癌和红斑的主要原因,对人类健康造成不可逆转的风险,迫切需要先进的太阳紫外线探测器。
➣方法:北航陈爱华教授提出了一种具有实时监测、高性能和可回收性的新型柔性UVA探测器。这一突破是通过结合主链偶氮苯-热塑性聚氨酯弹性体(Az - TPU)和压电聚偏氟乙烯-三氟乙烯[P(VDF - TrFE)]纳米发电机的工程定向复合织物实现的。
➣创新点1:分子结构采用偶氮苯基和4,4′‐亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)作为硬段,而聚四甲基醚乙二醇(PTMG)形成软段。物理交联网络和均匀的微相分离结构使织物能够产生大量的内应力,从而具有优越的光电转换能力。
➣创新点2:器件实现了80 ms的响应时间,并在宽光强范围(0.05-50 mW·cm - 2)内保持了良好的线性相关性(R2 = 0.997)。值得注意的是,当拉伸应变为10%时,织物实现了动态紫外线监测。
➣创新点3:该设备集成了蓝牙通信,可以实时数据传输到移动设备,以便在日常阳光照射下连续监测UVA强度和剂量。
https://doi.org/10.1002/adma.202507832
5、内蒙古科技大学郝喜红教授&李雍教授等人:FeNiHo/C异维结构多谱电磁响应,用于微波吸收和多模光探测
➣挑战:多频谱响应技术是开发多功能电磁器件的关键技术。传统的方法依赖于集成复杂的多材料系统,导致设备体积更大,成本更高。
➣方法:内蒙古科技大学郝喜红教授、李雍教授、哈尔滨师范大学李林教授、北京理工大学曹茂盛教授合作,通过极性界面工程,由 FeNiHo 合金和碳基体组成的分层异维结构实现了微波和紫外之间的自主多光谱耦合电磁响应。
➣创新点1:在微波波段,异质维结构表现出优异的微波吸收性能,反射损耗高达- 46.87 dB,超宽吸收带宽为8.96 GHz。
➣创新点2:在紫外波段,由异质维结构构建的多模光电探测器具有良好的响应性和准确的解码能力,可用于抗干扰紫外通信。特别的是,该超材料探测器首次通过微波-紫外耦合响应实现了模拟信号通信。
https://doi.org/10.1002/adma.202510507