顶刊动态｜AM/AEM/ACS Nano一周中国学术进展汇总【第48期】

昝灰灰 9年前 (2016-06-24) 6402浏览

国内周报第48期摘要：福州大学研发基于聚酯/银纳米线/石墨烯核壳纳米复合材料的可穿戴式发电机；中科院化学所制备出新型有机半导体晶体管；吉林大学利用可植入聚合物电传感器实现体内小分子动态监测；清华大学将自组装PDINH超分子体系用于可见光光催化；中科院化学所在获得高韧性可快速恢复双网结构水凝胶方法上取得进展；华南理工大学研究出用于高性能聚合物太阳能电池的光电阴极夹层；兰州化物所研制出具有体温诱导形状记忆能力的表带状超级电容器；北京大学总结用于柔性电化学能源存储设备的新型柔电极相关研究进展与挑战。

1、ACS nano：基于聚酯/银纳米线/石墨烯核壳纳米复合材料的可穿戴式发电机

图1 (a)和(b)：具有PI涂层薄膜的电子纺织品的光学照片；(c)：基于智能电子纺织品的发电机示意图

人的行走发电、下落雨滴发电、车轮转动发电、机器轰鸣发电……这些人们印象中尚停留在理论研究阶段的能源利用方式，随着科学技术的发展，已经成为现实！

最近福州大学的 Fushan Li（通讯作者）等报道了一种基于包覆了银纳米线/石墨烯片的商用纺织品的高性能、透明、智能电子纺织品。该智能电子纺织品表现出良好而稳定的电导及柔性、可伸缩性、可折叠性和耐洗性。此外，展示了可作为电极以及耐磨基板的可穿戴发电纺织品。由于智能电子纺织品和服装的高兼容性，发电纺织品可以很容易地集成到手套中以捕获通过手指运动产生的机械能。单发电机的有效输出功率高达7 nW/cm2。这项成果的完成使人们看到一个光明的未来，拥有可穿戴电子系统和自供电服装不是梦！

文献链接：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：新型有机半导体晶体管

图2 (a)和(b)分别为 BDTTE和BDTT的扫描电镜图（图像比例尺为40μm）； (c)、(d)分别为BDTTE和BDTT的电子衍射图像；(e)和(f)分别为 BDTTE和BDTT的分子堆垛和π间距

晶体管是所有现代电器的关键元件。中科院化学所的Yonggang Zhen（通讯作者）、Lang Jiang（通讯作者）及Wenping Hu（通讯作者）等研究发现，二聚体二噻吩并噻吩由单链或乙烯基连接能够表现出不同的电子行为，单链二聚体单晶比乙烯基链接的二聚体单晶有更高的电导率。利用这一发现，可通过热脱掺杂对晶体管导电率实现可逆调控。

文献链接：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：利用可植入聚合物电传感器实现体内小分子动态监测

图3 HeLa细胞内葡萄糖监测图： (a)无PDOT-GOX培养的HeLa细胞；(b)无糖介质中PDOT-GOX纳米粒子培养24h的细胞；(c)补充4h葡萄糖情况下PDOT-GOX培养24h的细胞（比例尺为50μm）

生物材料不断发展，一步步的改变人们的生活。小分子广泛参与各种生命过程。然而，要一个生物系统中实现特定、灵敏的小分子检测是非常具有挑战性的。

吉林大学 Changfeng Wu（通讯作者）等报道了通过发光聚合物点氧传感器实现小分子的实时动态监控。当小分子存在时发生酶催化反应消耗内部存储的氧，因此包含耗氧酶的光学传感器可以灵敏的探测小分子。这一研究有望用于检测体内各种小分子，并实现定量测定。

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

4、AM：自组装PDINH超分子体系用于可见光光催化

图4 自组装PDINH超分子体系中电子能级结构及其在可见光照射（λ＞420nm）条件下光催化反应机制

近期，清华大学Yongfa Zhu（通讯作者）等在自组装二萘嵌苯-3,4,9,10-苝二酰亚胺（PDINH）超分子体系的可见光光催化方面取得研究进展。该自组装PDINH超分子体系由全有机PDINH分子通过非共价反应构成，可作为高活性的可见光光催化剂。

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

5、AM : 制备高韧性可快速恢复双网结构水凝胶的通用方法

图5 复合水凝胶转化为混合DN水凝胶机制

近日，中科院化学所Decheng Wu（通讯作者）等在制备混合双网结构水凝胶策略上取得研究进展。研究人员通过碱性及盐溶液对壳聚糖复合水凝胶的简单处理，利用壳聚糖微晶链缠结的物理网络成功制备出具有卓越的力学性能的混合双网结构水凝胶。该策略对开创制造多功能双网结构水凝胶的渠道起到一定的作用，且制备出的水凝胶在防污材料、药物释放和组织工程学等方面具有广泛的应用前景。

文献链接：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：水溶液处理光电阴极夹层用于高性能聚合物太阳能电池

图6 (a)可溶于弱酸性溶液中的PBI-Py化学结构； (b)光电导阴极夹层的工作机制，该项研究中的设备组拥有厚的光电导阴极夹层和活性层

近日，华南理工大学Junwu Chen（通讯作者）和Zengqi Xie（通讯作者）等在水溶液处理光电阴极夹层方面取得研究进展。研究人员在光致电荷转移方面进行了一系列研究，研究表明光致电荷转移带来很多益处，例如增加电导率和电子迁移率以及简化功函数。当阴极夹层和活性层的厚度分别达到100 nm和300 nm时其平均功率转换效率均超过10％。

文献链接：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：具有体温诱导形状记忆能力的表带状超级电容器

图7 使用小型设备作为表带组装电子表的照片

集多种功能于一身的智能手环已在全球范围内广泛流行。然而，当前使用的能量存储装置被放置在手表上的这一设计严重限制了能量支持能力和未来提升空间。

最近中国科学院兰州化学物理研究所Xingbin Yan（通讯作者）等首次提出了将能量储存装置与表带结合的策略，通过使用石墨烯涂覆在镍钛合金表面作为负极、超薄二氧化锰/镍薄膜作为正极、不同的凝胶电解质为隔膜来实现表带状固态超级电容器的制备。静态和动态弯曲试验均证明所制备的器件在弯曲过程中具有良好的电化学可靠性。同时，这种表带状的超级电容器具有独特的形状记忆能力和优异的生物相容性，因此是下一代智能手表的备选之一。

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

8、AEM：用于柔性电化学能源存储设备的新型柔电极：研究进展与挑战