仿生水下黏附材料研究

中國學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室周峰研究員團隊與蘭州大學梁永民教授團隊合作，基于分子鏈軟硬片段設計制備了一種具有優(yōu)異水下黏附性、耐水性和機械耐受性的濕黏附材料。相關成果發(fā)表于《美國化學學會應用材料與界面》（ACS?Applied?Materials?&?Interfaces）。在高分子黏附膠中，分子鏈片段的柔性和剛性占比對其黏附性能具有重要影響。通過協(xié)調(diào)分子網(wǎng)絡柔性和剛性之間的平衡，研究人員設計制備了一種新型超級黏附膠，在陶瓷、木材、塑料和金屬的各種基材上呈現(xiàn)出較高的黏合強度;在高速流體剪切、靜態(tài)負載和動態(tài)機械微動等惡劣環(huán)境下，表現(xiàn)出強大而持久的黏附性能。相關研究為發(fā)展新型高性能黏附材料提供了研究基礎。

一種具有一年以上超長循環(huán)壽命的抗腐蝕鋅金屬負極

華中技大學材料學院、材料成形與模具技術國家重點實驗室李會巧教授團隊在水系電池領域取得新進展。相關成果發(fā)表于《能源與環(huán)境學》（Energy?&?Environmental?Science）。析氫反應的發(fā)生會誘發(fā)堿式硫酸鋅生成繼而鈍化沉積鋅的表面，使鋅片與鋅片之間無法外延生長，導致沉積鋅呈現(xiàn)出疏松的形貌。有效抑制析氫腐蝕可實現(xiàn)鋅的超致密沉積，助推水系電池鋅負極的性能大幅提升，從而成功將鋅負極的循環(huán)壽命從目前報道的小于1000h提升到9000h以上，穩(wěn)定循環(huán)超過一年。相關研究揭示了鋅負極表面析氫的抑制與致密化鋅沉積之間的內(nèi)在聯(lián)系，驗證了抑制析氫對于改善鋅負極性能的有效性。

拓撲光子晶體：物理、設計與應用

中山大學物理學院、光電材料與技術國家重點實驗室董建文教授課題組總結了拓撲光子晶體物理與應用的發(fā)展歷程，并初步展望了這一領域的未來方向。相關成果發(fā)表于《激光和光電子評論》（Laser?&?Photonics?Reviews）。文章系統(tǒng)介紹了不同維度、不同拓撲相的拓撲光子晶體的物理原理、設計方法及應用研究。在回顧一維、二維、三維拓撲光子晶體的同時，討論了高階拓撲、連續(xù)域束縛態(tài)、合成維度、等效規(guī)范場等多種光子晶體的最新研究進展。同時，還回顧了拓撲光子晶體中模式魯棒性，介紹了拓撲光子晶體應用于諧振器、濾波器、激光器等器件，以及應用于非厄米光學、非線性光學、量子光學等領域的最新研究成果。

聚合物微發(fā)泡材料泡孔結構變化及一般規(guī)律

中國學院寧波材料技術與工程研究所鄭文革研究員、龐永艷研究員與加拿大多倫多大學樸哲范（Chul?B.?Park）教授合作，系統(tǒng)總結了聚合物微發(fā)泡材料泡孔結構的變化類型和規(guī)律。相關成果發(fā)表于《化學工程雜志》（Chemical?Engineering?Journal）。綜述論文總共分為5個部分，介紹了決定泡孔結構的3個最主要因素（泡孔尺寸、泡孔密度、膨脹倍率），闡述了根據(jù)這3個因素的增大或減小分類得到的6種泡孔結構變化類型隨相關調(diào)節(jié)因素的變化關系，探討了泡孔結構與性能（包括力學和隔熱）的關系，提出了關于泡孔結構調(diào)控的一些規(guī)律性認識，并進一步指出了值得進一步深入研究的問題。

高性能黏附膠SRAD的設計理念（圖片來源于中國學院蘭州化學物理研究所網(wǎng)站）

SRAD的黏合強度測試（圖片來源于中國學院蘭州化學物理研究所網(wǎng)站）

具有高度發(fā)光方向性的量子點材料

中國學技術大學中院微觀磁共振重點實驗室杜江峰院士、樊逢佳教授等人合作，在膠體量子點發(fā)光材料領域取得重要進展。相關成果發(fā)表于《學進展》（Science?Advances）。外量子效率（EQE）是量子點發(fā)光二極管（QLED）器件性能的一個重要評價指標，因此一直是國內(nèi)外相關研究關注的重點。研究團隊在量子點合成過程中引入晶格應力，調(diào)控量子點的能級結構，獲得了具有高度發(fā)光方向性的量子點材料，此材料應用在QLED中有望大幅提升器件的發(fā)光效率。這一發(fā)光方向性的提升可以將QLED的效率極限從30%提升到39%，為制造超高效率的QLED器件提供了一種新的解決思路。

鐵酸鉍中基于疇工程的可控電學、磁電和光學性能

清華大學材料學院林元華團隊與合作者系統(tǒng)總結了多鐵材料鐵酸鉍中基于疇工程的調(diào)控手段，綜述了疇工程在調(diào)控電學性能、磁電耦合和光學特性方面的重要作用。相關成果發(fā)表于《材料學進展》（Progress?in?Materials?Science）。在鐵性材料中，一個區(qū)域內(nèi)序參量（如鐵電材料的自發(fā)極化、鐵磁材料的自發(fā)磁化）大小、方向一致，稱為疇。鐵酸鉍的眾多優(yōu)異性能都直接或間接地與其疇結構有關，因此疇工程在鐵酸鉍材料的性能調(diào)控和優(yōu)化中具有極為重要的地位。同時，疇壁（相鄰疇之間的界面）處由于序參量處在非平衡位置，存在不同尋常的新奇物理現(xiàn)象。鑒于疇結構在鐵酸鉍材料物性調(diào)控的中樞地位，文章系統(tǒng)總結了鐵酸鉍各類性質(zhì)的提升策略。

大面積純單層電學性能均勻的單晶石墨烯制備

中國學院化學研究所劉云圻課題組開發(fā)了一種“循環(huán)電化學拋光結合高溫退火”的方法，成功制備了大尺寸單晶銅Cu（111）基底，并對過程中晶粒長大與晶界演變相關機制進行了研究。相關成果發(fā)表于《先進材料》（Advanced?Materials）。如何制備大面積純單層高質(zhì)量石墨烯，一直是相關領域內(nèi)關注的難點與熱點。研究采用兩步碳源濃度供給的“自下而上選擇性刻蝕”策略成功制備了大面積單層單晶石墨烯，所得實驗結果與密度泛函理論（DFT）計算和相場模型模擬的選擇性刻蝕過程吻合較好。采用太赫茲時域光譜（THz-TDS）技術對石墨烯的電學性質(zhì)及其均勻性進行表征，結果表明所得樣品載流子遷移率較高且電學均勻性好。

基于氫鍵作用的有機鐵電材料研究

北京大學深圳研究生院新材料學院潘鋒教授團隊與新加坡國立大學羅健平教授團隊合作，提出了一種基于氫鍵作用的矯頑力調(diào)控策略，可以提升無金屬鈣鈦礦鐵電材料的矯頑力，為有機鐵電器件微型化和集成化設計提供了新途徑。相關成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。相比于傳統(tǒng)的無機鐵電材料，有機鐵電材料擁有高柔韌性、抗崩損性和溶液可加工性的優(yōu)點。在目前已開發(fā)的有機鐵電材料中，無金屬鈣鈦礦鐵電材料已達到與傳統(tǒng)無機鐵電材料相當?shù)蔫F電極化率，但它們存在一個嚴重缺陷：其矯頑力普遍僅為約10kV/cm。相關研究可將無金屬鈣鈦礦鐵電材料的矯頑力從約10kV/cm量級提升至約100kV/cm。

不對稱應力使量子點的最低激發(fā)態(tài)變?yōu)橛芍乜昭ㄖ鲗У拿鎯?nèi)偏振能級（圖片來源于中國學技術大學網(wǎng)站）

背焦面成像（BFP）技術確認了量子點薄膜中88%的面內(nèi)偶極占比（圖片來源于中國學技術大學網(wǎng)站）20E3CB83-68B6-4BFC-9F28-D9DC227C244E