高性能柔性傳感器

西北工業(yè)大學黃維院士團隊王學文教授課題組提出在柔性襯底上低溫合成大面積、圖案化和高質(zhì)量二維（2D）過渡金屬硫族化合物（TMDs）材料的方法，這個方法為在柔性襯底上實現(xiàn)高性能柔性電子器件與系統(tǒng)提供了新的途徑。相關(guān)成果發(fā)表于《先進材料》（Advanced?Materials）。柔性傳感器以其可折疊、可卷曲、可拉伸的特殊物理屬性和輕質(zhì)、便攜、低能耗等特點備受人們關(guān)注。研究成果不僅實現(xiàn)了在柔性襯底表面直接制備圖案化薄膜和柔性傳感器集成，也為其他2D?TMDs柔性材料的制備、柔性電子器件的設(shè)計與構(gòu)筑，以及2D材料在傳感領(lǐng)域和特殊環(huán)境的應(yīng)用提供了新思路。

高能物理用石榴石閃爍陶瓷

中國科學院上海硅酸鹽研究所李江研究員帶領(lǐng)透明與光功能陶瓷研究團隊與國內(nèi)外合作者聯(lián)手，對鈰離子摻雜镥鋁石榴石（Ce：LuAG）閃爍陶瓷進行組分設(shè)計和性能優(yōu)化。相關(guān)成果發(fā)表于《歐洲陶瓷學會雜志》（Journal?of?the?European?Ceramic?Society）。閃爍體能夠?qū)⒏吣苌渚€或粒子轉(zhuǎn)化為紫外或可見光波段發(fā)光，是人類探索微觀物質(zhì)起源和宏觀宇宙演化的重要介質(zhì)，充當著人類觀察高能粒子的“眼睛”角色。閃爍體被廣泛應(yīng)用于科研、醫(yī)療、國土安全和工業(yè)等領(lǐng)域。論文基于“缺陷工程”的策略，在Ce：LuAG透明陶瓷中引入二價Ca2+，并系統(tǒng)研究了Ca2+摻雜濃度對陶瓷微觀結(jié)構(gòu)、光學質(zhì)量和閃爍性能的影響。

基于共格界面鍵切換機制實現(xiàn)氮化硅陶瓷塑性變形

清華大學材料學院張杰等人通過在共價鍵氮化硅陶瓷材料中設(shè)計共格界面，創(chuàng)新性引入“共價鍵斷裂-旋轉(zhuǎn)-再鍵合”方式來實現(xiàn)類似金屬中的位錯運動，使得氮化硅陶瓷表現(xiàn)出前所未有的室溫壓縮塑性形變。相關(guān)成果發(fā)表于《科學》（Science）。陶瓷是我國的重大發(fā)明，先進陶瓷材料因具有耐高溫、耐腐蝕、強度高、密度低等優(yōu)異性能而備受關(guān)注。陶瓷如能實現(xiàn)塑性，將成為比目前性能最好的合金還要更輕、更強的材料，但陶瓷塑性非常罕見。相關(guān)研究通過獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和新的相變機制，在氮化硅（綜合性能最優(yōu)異的工程陶瓷之一）中實現(xiàn)了室溫塑性，這為最終實現(xiàn)可變形陶瓷的夢想提供了可行途徑。

顯著提升n型有機電化學晶體管性能

北京大學材料科學與工程學院雷霆研究員課題組提出了新的n型有機電化學晶體管材料設(shè)計策略——“摻雜態(tài)調(diào)控”。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。有機電化學晶體管（OECT）是一種基于有機半導體的三端器件，在生物化學傳感器、神經(jīng)接口器件和神經(jīng)形態(tài)計算等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。受到有機場效應(yīng)晶體管（OFET）材料設(shè)計的影響，傳統(tǒng)n型有機電化學晶體管材料設(shè)計常常通過引入更多的缺電子基團來降低最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級。文章首次提出了理解并調(diào)控聚合物摻雜態(tài)下分子性質(zhì)的方法和重要意義。

光重構(gòu)非均勻螺距軟物質(zhì)超結(jié)構(gòu)研究

華東理工大學材料生物學與動態(tài)化學教育部前沿科學中心朱為宏教授和物理學院鄭致剛教授合作，開展了液晶軟結(jié)構(gòu)多自由度調(diào)控研究。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學會志》（JACS）。論文基于液晶材料的獨特性質(zhì)，創(chuàng)造性地設(shè)計并引入一種具備寬吸收光譜的光控吸收劑，結(jié)合內(nèi)源手性光開關(guān)，實現(xiàn)對液晶螺旋超結(jié)構(gòu)的多自由度（螺距和螺距分布）的可逆光操控。手性光開關(guān)賦予液晶螺旋結(jié)構(gòu)的螺距可調(diào)性，光控吸收劑具有可變的寬光譜吸收、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、良好的抗疲勞性和與液晶良好的相容性等優(yōu)點，通過調(diào)節(jié)液晶盒內(nèi)部透射的光強，可進一步對螺距分布的調(diào)控實現(xiàn)液晶螺旋從均勻螺距到非均勻螺距的可逆重構(gòu)。

缺陷結(jié)構(gòu)演化實現(xiàn)高性能熱電材料

中國科學院理化技術(shù)研究所低溫材料及應(yīng)用超導研究中心周敏與清華大學、日本國立材料研究所等國內(nèi)外多個研究機構(gòu)合作，提出缺陷結(jié)構(gòu)演化調(diào)控熱電輸運性能、提升ZT值的策略，為實現(xiàn)高性能熱電材料研究提供基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。熱電轉(zhuǎn)換效率主要由材料的無量綱熱電優(yōu)值（ZT值）決定。為了獲得高ZT值，熱電材料需要同時具有高的溫差電動勢和電導率及低熱導率，但3個參數(shù)協(xié)同調(diào)控困難。文章通過調(diào)控制備工藝誘導本征Ge空位進行高維定向演化，在碲化鍺材料中構(gòu)建了從原子尺度的點缺陷、納米尺度的位錯和電疇到微觀尺度的晶界的多級結(jié)構(gòu)。

自旋交叉材料后合成修飾研究

中山大學化學學院童明良教授和倪兆平副教授團隊開展了對自旋交叉框架主體進行可逆氧化還原后合成修飾的探索研究。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學會志》（JACS）。自旋交叉（Spin-Crossover，SCO）配合物作為典型的刺激響應(yīng)性材料，在物理（如溫度、光照、壓力）和化學刺激下可以實現(xiàn)高自旋態(tài)和低自旋態(tài)之間的可逆切換，并伴隨著光、電、磁等物理性質(zhì)的改變，在信息存儲、分子開關(guān)、顯色器件等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛能。文章首次在自旋交叉材料中建立起普適的可逆氧化還原后合成修飾方法，實現(xiàn)SCO材料在滯回型一步/兩步/三步自旋交叉性質(zhì)間進行動態(tài)切換，為設(shè)計多刺激響應(yīng)型分子開關(guān)提供了新思路。

柔性MOF膜制備研究

北京理工大學化學與化工學院趙之平教授團隊提出了一種在聚合物基底中包埋晶種進而通過表面晶體誘導生長法精確構(gòu)筑MOF納米片膜的新構(gòu)想，在聚合物基底表面實現(xiàn)高柔性超疏水MOF膜的層次構(gòu)建。相關(guān)成果發(fā)表于《科學》（Science）?；棕撦d的異質(zhì)外延金屬有機骨架（MOF）膜在分離方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力?，F(xiàn)有方法多在剛性無機基底上制備MOF膜，為突破膜放大制備難度大、膜組件加工制作靈活性差的技術(shù)瓶頸，文章解析了納米片的晶體結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部的傳質(zhì)通道，揭示聚合物與納米片層在分離過程中的協(xié)同機制，突破了柔性MOF膜制備瓶頸，為規(guī)模化制備和應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。