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《自然》《科学》一周(11.23-11.29)材料科学前沿要闻
发布:lee_9124   时间:2015/11/30 23:37:36   阅读:2244 
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1.溶液印刷有机半导体混合物展现出单晶级的传输特性

(Solution-printed organic semiconductor blends exhibiting transport properties on par with single crystals)
 
 
 

溶液印刷有机半导体是近几年兴起的一种制备电子和光电子器件的技术。有机薄膜晶体管(OTFTs)在迁移率、开关速度、开启电压和均匀性等方面有严格的技术指标要求,因此目前只能用单晶材料制备器件,不过它却难以放大规模。 Niazi 等人报道了一种刮涂技术,将有机共轭小分子和无定型绝缘聚合物的混合物刮涂制备 OTFTs ,得到了极佳的器件性能。例如,器件的迁移率可达到 6.7 cm2V-1 s-1 ,阈值电压低至 1V ,亚阈值摆幅为 0.5Vdec-1 。他们的结果证明,通过精细的控制相分离和结晶过程,溶液加工方法制备的有机半导体多晶薄膜的传输性质也可以达到单晶材料的水平。(Nature Communications DOI : 10.1038 / ncomms 9598 )

2.用于柔性电子器件的超弹性、导电防水涂层

(Extremely stretchable and conductive waterrepellent coatings for low-cost ultra-flexible electronics)
 
 

现代电子器件的快速发展使得对新材料的要求越来越高。在柔性电子器件领域,新材料既需要有足够高的性能,成本又不能过高。 Mates 等人将商用的固体石蜡-聚烯烃热塑材料与碳纳米纤维结合起来,制造出新型的粘性薄膜复合电极。这种用简单湿法过程制造的复合薄膜具有极高的应变性(500%)和电学弹性(电阻在10-100Ωsq-1)。此外,这种薄膜还具有超疏水性,能抵抗长期恶劣条件的腐蚀。由于材料廉价易得、加工方法简单,这种新型材料有望用于可穿戴设备、柔性储能设备及耐腐蚀电路中。(Nature Communications DOI : 10.1038 / ncomms 9874 )

3.MoS2接近100%的荧光量子效率

(Near-unity photoluminescence quantum yield in MoS2)
 
 

层状的 MoS2 具有光致发光的特性,因此在光电子器件方面有很大应用潜力。不过,从实际效果看来,材料的发光效率很低,目前报道的最大荧光量子效率仅为 0.6% ,这可能是由于缺陷态束缚了激子,导致激子无法复合发光。 Amani 等人发现,用非氧化性的有机酸(bis(trifluoromethane) sulfonimide)来处理单层 MoS2 后,材料的荧光量子效率可以提升至 95% 。这种效率提升的机理可能是由于有机酸对缺陷起到了屏蔽的作用。(Science DOI : 10.1126 / science.aad 2114 )

4.二维半导体材料的电接触

( Electrical contacts to two-dimensional semiconductors)
 
 
 
基于二维层状材料(如石墨烯、过渡金属二卤化物、层状黑磷等)的电子、光电子器件的性能,在很大程度上受到这些材料与外电路间的电接触的影响。 Allain 等人撰写了相关综述,全面介绍了接触区域界面间的物理机制,并讨论了如何实现二维材料的最优接触。此外,他们还着重探讨了过渡金属卤化物要实现高效的自选注入所必须满足的条件。(Nature Materials DOI : 10.1038 / NMAT 4452 )

5.一种高强度、耐腐蚀的镁合金

(A high-specific-strength and corrosion-resistant magnesium alloy)
 

具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性的超轻合金是汽车、航天、军事、体育和电子行业的理想材料。一般来说,韧性和耐腐蚀性与强度是负相关的,因此很难同时提高这三个系数。 Xu 等人设计了一种具有超低密度(1.4gcm-3)的 Mg-Li 合金,这种合金比以往报道的任何镁合金都要更坚固、更有韧性、更耐腐蚀。合金富含锂,并且具有体心立方的纳米结构。由于表面覆盖有均匀的碳酸锂薄膜(远高于传统镁合金的表面覆盖率),因此这种合金具有很强的耐腐蚀性。(Nature Materials  DOI : 10.1038 / NMAT 4435 )

6.三元黄铁矿型钴磷硫催化剂用于高效制氢

(Effcient hydrogen evolution catalysis using ternary pyrite-typecobalt phosphosulphide)


通过裂解水的方法大规模、可持续的制备氢气需要有高效、廉价的催化剂。以高效的金属催化剂为模板(如黄铁矿型 CoS2 ),取代其中的非金属元素,有望进一步提高催化剂的活性。 Cabán-Acevedo 等人用理论和实验相结合的方法,设计合成了一种三元黄铁矿型钴磷硫(CoPS)化合物,可以作为高效的电化学/光电化学制氢催化剂。这种纳米结构的 CoPS  电极在仅仅 48mV 的过电势下,可以获得 10mAcm2 的电流密度,并且具有良好的稳定性。(NatureMaterials DOI : 10.1038 / NMAT 4410 )

7.金属有机骨架中形成额外吸附以及吸附物超晶格

(Extra adsorption and adsorbate superlattice formation inmetal-organic frameworks)
 
 
 
金属-有机骨架(MOFs)具有很高的内表面积和广泛可调的组成成分,因此在吸附方面有很大应用空间,例如可以储存氢气、甲烷和二氧化碳等。吸附过程的选择性和吸附量取决于被吸附物以及多孔材料本身。不过,尽管针对吸附物与 MOF 内表面相互作用的研究很多,但吸附物与吸附物在孔间的相互作用却从未有人研究过。Cho 等人发现,MOF 中孔隙填充诱导的局部应变可以引起吸附物-吸附物间的长程集群相互作用,并形成超越 MOF 单元自身的吸附物超晶格。作者称,这一发现有助于提高我们对吸附过程的认识,并有望其实际应用的价值。(Nature doi : 10.1038 / nature 15734 )

8.基于铂-氢氧化镍-石墨烯的三元高活性、高稳定性甲醇氧化电催化剂

(Highly active and durable methanol oxidation electrocatalyst based on the synergy of platinum–nickel hydroxide–grapheme)
 
 
 
高活性和高稳定性的甲醇氧化电催化剂对甲醇燃料电池技术的实际应用非常重要。遗憾的是,当前的甲醇氧化电催化剂的性能远低于预期目标,并且还有催化活性衰减速度过快的问题。 Huang 等人报道了一种基于铂-氢氧化镍-石墨烯的三元杂化物,有望解决这个长期以来的难题。他们发现,高度缺陷的氢氧化镍纳米结构对提高水分子的解离吸附具有决定性作用,此外,它还可以有效帮助氧化脱除铂表面的碳基抑制剂。因此,这种三元催化剂表现出极高的反应活性和稳定性。通过周期性活化,催化剂可以稳定运行 500000s ,这比目前所有已知的电催化剂的寿命都高两到三个数量级。(Nature Communications DOI : 10.1038 / ncomms 10035 )


来源:新材料在线
 
 
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