新型材料

仿生水下黏附材料研究

中国学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室周峰研究员团队与兰州大学梁永民教授团队合作，基于分子链软硬片段设计制备了一种具有优异水下黏附性、耐水性和机械耐受性的湿黏附材料。相关成果发表于《美国化学学会应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）。在高分子黏附胶中，分子链片段的柔性和刚性占比对其黏附性能具有重要影响。通过协调分子网络柔性和刚性之间的平衡，研究人員设计制备了一种新型超级黏附胶，在陶瓷、木材、塑料和金属的各种基材上呈现出较高的黏合强度;在高速流体剪切、静态负载和动态机械微动等恶劣环境下，表现出强大而持久的黏附性能。相关研究为发展新型高性能黏附材料提供了研究基础。

一种具有一年以上超长循环寿命的抗腐蚀锌金属负极

华中技大学材料学院、材料成形与模具技术国家重点实验室李会巧教授团队在水系电池领域取得新进展。相关成果发表于《能源与环境学》（Energy & Environmental Science）。析氢反应的发生会诱发碱式硫酸锌生成继而钝化沉积锌的表面，使锌片与锌片之间无法外延生长，导致沉积锌呈现出疏松的形貌。有效抑制析氢腐蚀可实现锌的超致密沉积，助推水系电池锌负极的性能大幅提升，从而成功将锌负极的循环寿命从目前报道的小于1000h提升到9000h以上，稳定循环超过一年。相关研究揭示了锌负极表面析氢的抑制与致密化锌沉积之间的内在联系，验证了抑制析氢对于改善锌负极性能的有效性。

拓扑光子晶体：物理、设计与应用

中山大学物理学院、光电材料与技术国家重点实验室董建文教授课题组总结了拓扑光子晶体物理与应用的发展历程，并初步展望了这一领域的未来方向。相关成果发表于《激光和光电子评论》（Laser & Photonics Reviews）。文章系统介绍了不同维度、不同拓扑相的拓扑光子晶体的物理原理、设计方法及应用研究。在回顾一维、二维、三维拓扑光子晶体的同时，讨论了高阶拓扑、连续域束缚态、合成维度、等效规范场等多种光子晶体的最新研究进展。同时，还回顾了拓扑光子晶体中模式鲁棒性，介绍了拓扑光子晶体应用于谐振器、滤波器、激光器等器件，以及应用于非厄米光学、非线性光学、量子光学等领域的最新研究成果。

聚合物微发泡材料泡孔结构变化及一般规律

中国学院宁波材料技术与工程研究所郑文革研究员、庞永艳研究员与加拿大多伦多大学朴哲范（Chul B. Park）教授合作，系统总结了聚合物微发泡材料泡孔结构的变化类型和规律。相关成果发表于《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）。综述论文总共分为5个部分，介绍了决定泡孔结构的3个最主要因素（泡孔尺寸、泡孔密度、膨胀倍率），阐述了根据这3个因素的增大或减小分类得到的6种泡孔结构变化类型随相关调节因素的变化关系，探讨了泡孔结构与性能（包括力学和隔热）的关系，提出了关于泡孔结构调控的一些规律性认识，并进一步指出了值得进一步深入研究的问题。

高性能黏附胶SRAD的设计理念（图片来源于中国学院兰州化学物理研究所网站）

SRAD的黏合强度测试（图片来源于中国学院兰州化学物理研究所网站）

具有高度发光方向性的量子点材料

中国学技术大学中院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、樊逢佳教授等人合作，在胶体量子点发光材料领域取得重要进展。相关成果发表于《学进展》（Science Advances）。外量子效率（EQE）是量子点发光二极管（QLED）器件性能的一个重要评价指标，因此一直是国内外相关研究关注的重点。研究团队在量子点合成过程中引入晶格应力，调控量子点的能级结构，获得了具有高度发光方向性的量子点材料，此材料应用在QLED中有望大幅提升器件的发光效率。这一发光方向性的提升可以将QLED的效率极限从30%提升到39%，为制造超高效率的QLED器件提供了一种新的解决思路。

铁酸铋中基于畴工程的可控电学、磁电和光学性能

清华大学材料学院林元华团队与合作者系统总结了多铁材料铁酸铋中基于畴工程的调控手段，综述了畴工程在调控电学性能、磁电耦合和光学特性方面的重要作用。相关成果发表于《材料学进展》（Progress in Materials Science）。在铁性材料中，一个区域内序参量（如铁电材料的自发极化、铁磁材料的自发磁化）大小、方向一致，称为畴。铁酸铋的众多优异性能都直接或间接地与其畴结构有关，因此畴工程在铁酸铋材料的性能调控和优化中具有极为重要的地位。同时，畴壁（相邻畴之间的界面）处由于序参量处在非平衡位置，存在不同寻常的新奇物理现象。鉴于畴结构在铁酸铋材料物性调控的中枢地位，文章系统总结了铁酸铋各类性质的提升策略。

大面积纯单层电学性能均匀的单晶石墨烯制备

中国学院化学研究所刘云圻课题组开发了一种“循环电化学抛光结合高温退火”的方法，成功制备了大尺寸单晶铜Cu（111）基底，并对过程中晶粒长大与晶界演变相关机制进行了研究。相关成果发表于《先进材料》（Advanced Materials）。如何制备大面积纯单层高质量石墨烯，一直是相关领域内关注的难点与热点。研究采用两步碳源浓度供给的“自下而上选择性刻蚀”策略成功制备了大面积单层单晶石墨烯，所得实验结果与密度泛函理论（DFT）计算和相场模型模拟的选择性刻蚀过程吻合较好。采用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术对石墨烯的电学性质及其均匀性进行表征，结果表明所得样品载流子迁移率较高且电学均匀性好。

基于氢键作用的有机铁电材料研究

北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授团队与新加坡国立大学罗健平教授团队合作，提出了一种基于氢键作用的矫顽力调控策略，可以提升无金属钙钛矿铁电材料的矫顽力，为有机铁电器件微型化和集成化设计提供了新途径。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。相比于传统的无机铁电材料，有机铁电材料拥有高柔韧性、抗崩损性和溶液可加工性的优点。在目前已开发的有机铁电材料中，无金属钙钛矿铁电材料已达到与传统无机铁电材料相当的铁电极化率，但它们存在一个严重缺陷：其矫顽力普遍仅为约10kV/cm。相关研究可将无金属钙钛矿铁电材料的矫顽力从约10kV/cm量级提升至约100kV/cm。

不对称应力使量子点的最低激发态变为由重空穴主导的面内偏振能级（图片来源于中国学技术大学网站）

背焦面成像（BFP）技术确认了量子点薄膜中88%的面内偶极占比（图片来源于中国学技术大学网站）20E3CB83-68B6-4BFC-9F28-D9DC227C244E