反离子调控固态聚氨酯电解质实现垂直堆叠人工突触的可配置可塑性
研究报道了以固态阳离子聚氨酯(cPU)为栅介质的电解质栅控人工突触,通过改变 cPU 的反离子来调控 Li+ 迁移与再分布。紧凑的 Br− 反离子抑制 Li+ 传输,带来长时程突触可塑性;体积较大的 BPh4− 反离子削弱 Li+ 配位,并通过与 Tf2N− 的阴离子交换促进 Li+ 传输,得到短时程可塑性。
推荐理由:作者用反离子调控固态聚氨酯电解质中的 Li+ 传输,把突触可塑性的长短时程差异做成了可设计的材料参数。
技术方向
高分子在能源里的进展:固态电解质与聚合物电解质、电池隔膜与粘结剂、离子传输机理与界面稳定性的进展。
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研究报道了以固态阳离子聚氨酯(cPU)为栅介质的电解质栅控人工突触,通过改变 cPU 的反离子来调控 Li+ 迁移与再分布。紧凑的 Br− 反离子抑制 Li+ 传输,带来长时程突触可塑性;体积较大的 BPh4− 反离子削弱 Li+ 配位,并通过与 Tf2N− 的阴离子交换促进 Li+ 传输,得到短时程可塑性。
推荐理由:作者用反离子调控固态聚氨酯电解质中的 Li+ 传输,把突触可塑性的长短时程差异做成了可设计的材料参数。
研究将三氟甲磺酸甲酯(TMS)作为离子微环境调节剂引入阳离子聚离子液体固态电解质,通过调节聚阳离子骨架的局部电荷分布产生阴离子捕获效应,同时促进锂盐解离。
推荐理由:原文给出TMS调控聚离子液体电解质电荷分布与阴离子捕获的机理,并附−15°C下两类全电池的循环数据。
研究者将临床ACE抑制剂赖诺普利(LIS)重新用作水系锌离子电池的痕量多功能电解液添加剂,其多齿两亲结构可原位组装梯度有机-无机杂化SEI并改变[Zn(H2O)6]2+溶剂化壳层。
推荐理由:赖诺普利作为痕量双功能添加剂,同时调控溶剂化壳层与界面,为锌离子电池电解液设计提供可迁移思路。
研究将位阻受体L8-Ph引入L8-BO基体构建均相合金相,原位动力学分析显示L8-Ph提高成核势垒,使Stage II结晶时间从二元体系的0.17 s延长至三元共混物的0.23 s。
推荐理由:原文给出位阻受体合金化对结晶动力学的调控数据,读者可据此理解三元有机太阳能电池形貌优化的路径。
研究报道了一种无铅二维 Ruddlesden-Popper 杂化钙钛矿 (ATHP)2SnCl4(ATHP = 4-氨基四氢吡喃),其 [SnCl6]4− 八面体畸变和晶格不对称性均强于铅基类似物。
推荐理由:原文给出无铅二维钙钛矿的孤对电子诱导晶格畸变路线,并附自发极化与 d33 数据,可供压电器件选材参考。
作者将含B/N稠合MR发光单元的二胺(DBNCzNH2)与含膦氧(P═O)单元的二胺(TPONH2)同脂肪族二酐(HBPDA)共聚,得到一系列半芳香聚酰亚胺TPOBN X%(X=1、3、5、10)。
推荐理由:作者用半芳香聚酰亚胺把刚性非共轭骨架与P═O传输单元结合,给出窄带发射与25.3% EQE的对应关系,可作为溶液加工MR-TADF聚合物的设计参照。
研究团队制备了异孔双极三苯胺−苯醌共价有机框架(TPBQ–COF)与碳纳米管(CNT)的复合正极TPBQ–COF@CNT,用于宽温域钠离子电池。该框架以羰基和三苯胺单元分别作为互补的n型与p型氧化还原中心,CNT网络改善电极导电性,有序多孔骨架提供电解质渗透与离子迁移通道。
推荐理由:原文给出TPBQ–COF@CNT在5 A g⁻¹下15000次循环的容量衰减数据,以及50°C与−20°C全电池的容量保持情况,可供判断双极COF正极的宽温域适用性。
研究团队将1,4-萘醌骨架嵌入刚性稠环结构,设计出NDTD构筑单元,并合成甲基、氢、氟取代的一系列聚合物给体。与L8-BO配对制成准平面异质结器件后,NDTD-Me体系获得16.21%的最高效率,在储存与连续光照下T80寿命超过1800 h,65 °C热应力下接近1730 h,优于H和F取代版本。
推荐理由:原文给出NDTD-Me与L8-BO在Q-PHJ器件中的16.21%效率及1800 h以上T80寿命,可对照H、F取代的同类给体。
研究提出两种以二噻吩并吡咯(DTP)为核心的受体-给体-受体型自组装分子,仅调换苯基末端三氟甲基与氯的邻/对位,即可将分子堆叠从无序反平行切换为有序平行。
推荐理由:原文展示了仅调换三氟甲基与氯的邻对位即可切换分子堆叠方式,为自组装空穴传输层的界面调控提供了一个可迁移的分子设计杠杆。
研究者用向日葵花粉经脱脂和温和脱酯化制成可加工微凝胶并成纸,再功能化出介电层与导电层,构建超薄多层液滴能量收集器(PDEH),其中非可再生固体材料仅占24 wt%。
推荐理由:花粉经脱脂与温和脱酯化制成可加工微凝胶纸,作者给出液滴发电的电压、效率与成本数据,可供判断生物基能量收集器件的可行性。
研究采用无卤溶剂侵蚀顺序沉积(erosion-SD)工艺,在D18底层预插入可部分去除的聚合物受体PYDT,再沉积L8-BO,使受体渗透更深并优化垂直相分离。以甲苯:CS2/甲苯为无卤溶剂时,D18:PYDT/L8-BO器件PCE达21.05%(认证20.71%),高于氯仿/氯仿体系的20.53%;300 nm和500 nm厚活性层分别达19.64%和18.75%。
推荐理由:原文给出无卤溶剂下侵蚀顺序沉积的工艺参数与器件效率,读者可据此比较其与氯仿体系的差距。
研究通过在多层Ti3C2Tx MXene存在下直接热聚合共轭萘基聚酰亚胺(NPI),制得紧密耦合的二维层状NPI@MXene异质结构负极。NPI提供可逆的酰亚胺-羰基氧化还原位点,MXene促进电子传输与界面离子转移动力学;优化后的负极在1.00 A g⁻¹下比容量为124.5 mAh g⁻¹,在15.0 A g⁻¹下循环65000次容量保持100.0%。
推荐理由:原文给出NPI@MXene负极在15.0 A g⁻¹下循环65000次容量保持100.0%的数据,读者可据此判断有机-无机异质结构在海水基电解液中的循环稳定性。
研究用乙烯基连接的共价有机框架 TBD-COF 作为钙钛矿结晶调节剂,将其有序多孔骨架与吡啶氮位点用于配位钙钛矿前驱体并调控成核与晶体生长。引入 TBD-COF 后结晶由 (001) 主导转向 (012) 取向晶畴比例提高,缓解晶粒无序堆积与晶格应变积累,抑制缺陷辅助非辐射复合并促进载流子传输。
推荐理由:原文给出 TBD-COF 调控钙钛矿晶面取向的路径与 27.01% 效率、88.72% 填充因子数据,可看 COF 作为结晶调节剂的作用方式。
研究者在两种等网络亚胺键COF中预嵌入分子内D–A结构,将给体与受体单元共价锁定在同一C3对称构筑单元内。CR-COF-7的光催化产氢速率达12.09 mmol g⁻¹ h⁻¹,约为CR-COF-8的150倍,并优于分子间D–A COF对照。计算显示CR-COF-7层间静电势阶跃为0.220 eV、功函数降低0.76 eV,有利于电子向Pt转移。
推荐理由:原文给出预嵌入分子内D–A结构对COF极化与功函数的影响,并对照分子间D–A体系比较产氢速率。
研究将 Pt 纳米颗粒选择性置于多孔碳载体的外表面(Ptext/PC)或内部纳米孔中(Ptint/PC),在 Pt 载量、颗粒尺寸和孔结构相近的条件下,H2-air 下 Ptint/PC 的峰值功率密度约为 Ptext/PC 的 1.3 倍,高电压区电流密度相近。
推荐理由:通过把 Pt 纳米颗粒放进介孔内来打散离聚物骨架的紧密堆叠,为低铂燃料电池的氧传输提供了一条可调的结构参数。
研究通过苯并咪唑鎓磷酸二氢盐(BP)对 ZIF-zni 进行熔融淬火改性,得到厘米级透明块体杂化玻璃,配位数由 4 升至 5 以上,并出现 2–70 nm 的纳米相分离。
推荐理由:原文给出磷酸盐改性锌咪唑酸盐玻璃的配位数变化与纳米相分离尺度,读者可据此判断这类杂化玻璃在中温质子传导上的设计空间。
研究将空心石墨烯壳(GS)球作为浆料相容的孔隙工程添加剂引入硅基负极,在5–60–5 MPa压力循环下,SiOx/GS电极的厚度恢复指数为4.18个百分点,原始SiOx为1.24个百分点。
推荐理由:原文给出空心石墨烯壳作为浆料相容添加剂的厚度恢复与循环数据,读者可据此判断其在硅基负极应力调控中的可用性。
Nature Chemistry 刊出的这篇观点指出,一种液态电解质设计可在极端温度与充电倍率条件下为硅负极提供界面保护并减少电极膨胀,同时具备耐锂沉积能力。硅负极虽能提升锂离子电池能量密度,但在上述工况下面临可逆性挑战。
推荐理由:面向硅负极在极端温度与倍率下的可逆性难题,这篇观点梳理了液态电解质设计如何兼顾界面保护与耐锂沉积。
研究提出超分子共组装策略,引入4-氟苯基甘氨酸盐酸盐与Me-4PACz通过双位点非共价相互作用共组装,抑制溶液态聚集并形成均匀SAM薄膜。基于该策略,1.67 eV宽带隙钙钛矿电池和1 cm²两端单片钙钛矿/硅叠层电池分别实现23.66%和33.91%(认证33.5%)的冠军PCE。优化后的叠层器件在ISOS-L-2协议下、一个太阳连续光照最大功率点跟踪1000 h后仍保持初始PCE的91%。
推荐理由:原文把溶液态超分子共组装与SAM成膜均匀性、能级对齐和界面残余应力联系起来,并给出叠层电池的效率与稳定性数据。
研究报道了一种嵌入中空高熵MOF微胶囊的智能凝胶聚合物电解质(HEMOF@TP@DZC GPE),微胶囊封装阻燃剂磷酸三乙酯(TEP),由相变材料(PCM)作为温度响应开关,升温时触发TEP释放以中断燃烧链反应。
推荐理由:原文给出该凝胶聚合物电解质在80 C下80.5 mAh g⁻¹、20000次循环容量衰减仅1.55%的数据,可用于判断微胶囊热调控路线的性能边界。