新型材料

柔性白光发射显示材料

中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物医用高分子材料课题组将市售的黄色荧光粉（YAG：Ce）引入到海藻酸钙/聚丙烯酰胺双网络结构中，非常简便地获得了一种机械性能优异的高分子凝胶荧光材料，其断裂伸长率高达600%，抗压强度高达3.6 MPa。通过对荧光粉表面双键修饰，可实现其在凝胶网络中的均匀稳定分散。在此基础上，以蓝光LED作为背光源，制备得到了白光柔性显示原型器件，能够发出稳定、明亮、高纯度的白光，CIE坐标值为（0.33，0.32）。研究论文发表于Journal of Materials Chemistry C。该研究将已获得广泛工业应用的无机荧光粉与高强韧双网络凝胶体系相结合，发展了一类新型白光发射材料。

高分子热电材料研究进展

北京大学工学院雷霆课题组设计并合成了一种新型的吡嗪基吡咯并吡咯二酮（PzDPP）结构单元。研究论文发表于Journal of the American Chemical Society。通过将PzDPP和缺电子的3，3-二氰基-2，2-联二噻吩结构单元聚合，得到了一个新的D-A型共轭高分子P（PzDPP-CT2）。该聚合物表现出构象锁定的共平面骨架结构及低至4.03eV的LUMO能级，低的LUMO能级有利于提高该聚合物的n型掺杂效率。经n-型掺杂剂掺杂后，高分子P（PzDPP-CT2）表现出高电导率及高功率因子。该电导率明显优于目前文献报道的n-型掺杂共轭高分子的电导率，该功率因子也是目前可溶液加工的n型高分子热电材料的最高值。

高倍率锂离子电池材料研究进展

清华大学材料学院唐子龙教授课题组开发了具有类玻璃—陶瓷相的高倍率钒酸盐锂离子电池正极材料。相关论文发表在Advanced Energy Materials。该研究采用了一种自上而下的微米—纳米材料合成策略。首先合成微米级钒酸盐前驱体，再通过低温相转变过程引入类玻璃—陶瓷相中间态，同时晶粒发生细化，从而得到微米级致密纳米晶电极材料。这种具有类玻璃—陶瓷相的钒酸盐电极材料不仅具有丰富的晶界/相界面，以保证锂离子的快速传输，同时具有较小的比表面积，以减少与电解液之间的表面副反应。基于上述优势，该钒酸盐正极材料表现出优异的大倍率、高容量和长循环的电化学性能。

通过机器学习筛选有机光伏材料

重庆大学能源与动力工程学院孙宽研究员带领的柔性可再生能源材料与器件（La FREMD）团队与校内外多个研究组合作，开展了机器学习辅助分子设计及高性能有机光伏材料的效率预测。研究论文发表于Science Advances。研究建立了一個包含已被文献报道过的1700多种有机太阳能电池给体材料的数据库。通过监督学习，项目设计的机器学习模型可以建立“结构—性能”关系，从而实现有机光伏材料的快速筛选。项目探索了数种分子结构的表达形式，如分子结构图、ASCII码字符串、分子描述符及分子指纹等作为多种机器学习算法的输入，发现长度超过1000位的分子指纹可获得高预测准确率，是进行这类机器学习的最佳表达形式。

耐受温度变化的超弹性和抗疲劳碳纳米纤维气凝胶

中国科学技术大学俞书宏院士研究团队和梁海伟教授课题组报道了一种通过热解化学控制，将结构生物材料（BC，即细菌纤维素）热转化为石墨碳纳米纤维气凝胶（CNFAs）的方法。相关研究成果近期发表于Advanced Materials。碳纳米纤维气凝胶具有优异的热稳定机械性能并可实现宏量制备。研究团队研发了一种利用无机盐对细菌纤维素（BC）进行热解化学调控方法，实现了大规模合成、形态保留的碳化新工艺，研制的碳纳米纤维气凝胶较好地继承了细菌纤维素从宏观到微观的层次结构，在较宽的温度范围内表现出明显的不随温度改变超弹性和抗疲劳性能。

正交组装三维交叉堆叠金属氧化物半导体纳米线的合成

复旦大学化学系、聚合物分子工程国家重点实验室邓勇辉教授课题组在两亲性嵌段共聚物导向合成新型气敏半导体材料研究方面取得进展，研究结果发表于Nature Materials。超分子组装在自然界和生命体系中广泛存在。科学家师法自然，借助各种非共价键作用和超分子组装仿生合成了大量具有新颖结构和独特性能的自组装纳米材料。该研究团队突破了传统的复杂多步合成和制备纳米线阵列的瓶颈，利用有机嵌段共聚物与无机杂多酸分子之间的协同共组装，首次直接合成了三维等间距、正交排列的金属氧化物半导体纳米线多孔阵列结构，且该材料展示出优异的气体传感性能。

可以调控力学性能的新型水凝胶材料

上海交通大学医学院附属仁济医院分子医学研究院刘尽尧课题组设计出可以调控其力学性能的复合水凝胶，有望为再生医学和组织工程领域提供新材料。相关成果发表于Advanced Materials。研究团队设计了由两种不同网络结构组成的复合水凝胶。其中一种为共价交联的聚合物网络，能为水凝胶带来良好的弹性。另一种则为具有剪切变稀属性的纳米纤维网络，能赋予水凝胶优异的塑性。通过调节两种网络各自的力学强度，就可以实现水凝胶材料在弹性和塑性之间的转换。在此基础上，将所得到的塑性水凝胶进一步拉伸，可制备具有高强度和高韧性的各向异性水凝胶。

用于高容量无枝晶金属锂负极的MXene/石墨烯气凝胶

中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组（DNL21T3）吴忠帅研究员团队发展了一种三维高导电、亲锂性的MXene/石墨烯多孔气凝胶新材料，并将其应用于高锂载量、高容量、无枝晶金属锂负极，获得了高比能、长寿命的锂金属电池。研究成果发表于ACS Nano。该三维MXene/石墨烯气凝胶材料具有高比表面积、优异导电性、良好的亲锂性能，实现了高的库伦效率，显著提高了金属锂负极的循环稳定性，高于目前文献中报道值。更重要的是，将该锂金属负极应用到锂硫、锂/钛酸锂全电池中，也都表现出高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。