Tunable Design of Structural Colors Produced by Pseudo-1D Photonic Crystals of Graphene Oxide

DOI:10.1002/smll.201600148

通讯作者：何志敏

单位：天津大学

在研究中发现GO可以产生结构性的颜色，GO伪1D光子晶体(p1D-PhCs)，由于其1D布拉格纳米结构，在可见光波长范围内显示出可调谐的结构颜色。通过在真空过滤过程中简单地改变去离子水分散体的体积或浓度，可以调整去离子水分散体引人注目的结构颜色。因此提供了作为一种有前途的光子材料的机会，通过分析GO液晶的光学性质与取向顺序之间的关系，成功地制备出了结构颜色可调的GO p1D-PhCs，这与传统的GO只能呈现透明或深棕色的观点完全不同。制备的GO p1D-PhCs具有可调的结构颜色和设计的图案，清楚地表明GO类似于墨水，可以直接用于在基底上书写，为开发新的印刷技术墨水材料铺平了道路。GO p1D-PhCs还表现出对湿度的光谱响应，这使得GO p1D-PhCs作为可见且快速响应的防伪标签具有广阔的应用前景。此外，与用于制造1D-光子晶体光纤的精确制造方法相比，用于制造GO p1D-PhCs的真空过滤方法具有几个优点。这不仅包括其适用于不同材料和材料组合的能力，还包括其高速、可扩展性、成本效益以及所需处理设备和基础设施的简单性。对GO p1D-PhCs结构颜色的研究结果不仅加深了对GO光学性质和微结构之间相关性的理解，而且将使GO在结构颜色印刷、传感和防伪方面有新的应用。

Tunable Lyotropic Photonic Liquid Crystal Based on Graphene Oxide

DOI：10.1021/ph400093c

通讯作者：Hung-Jue Sue

单位：Texas A&M University

采用直接胶体自组装方法在水溶液中制备基于剥离型氧化石墨烯的光子晶体。GO片自发形成有序的光子结构，不需要多个加工步骤。通过简单地改变GO浓度，可以在整个可见光谱范围内控制由GO光子晶体色散反射的光的波长，也就是调节GO光子结构的颜色反射。发现氧化石墨烯片的纵横比和片间力的调节是影响光子晶体形成稳定性的关键因素。为了在水分散体中实现虹彩化，需要具有良好长距离静电排斥力的充分剥落的GO片材。由胶体粒子形成光子结构通常需要精细地平衡长距离排斥力，例如静电力，和短距离吸引力，例如范德华力和π-π相互作用，如果长程排斥力不足以克服短程吸引力，则将不可避免地发生胶体颗粒的聚集或周期性变小的溶致液晶的形成。同时，表面电荷密度的增加将导致抗吸引力的静电排斥力的增加，可以通过石墨的氧化水平轻松地调节芳族和氧化域的比例，也可以通过调控离子强度影响GO片之间的胶体相互作用。这种高效的自组装方法会大大拓宽基于GO的材料在先进设备中的应用。 

Heterogeneous integration of rigid, soft, and liquidmaterials for self-healable, recyclable,and reconfigurable wearable electronics

https://advances.sciencemag.org/content/6/45/eabd0202?rss=1

本文报道了一种多功能可穿戴电子系统，该系统可以基于改性的聚亚胺化学同时提供完全的可回收性，出色的机械拉伸性，自修复性和可重构性。通过先进的机械设计和低成本的制造方法，通过刚性（芯片组件），软性（具有新配方的动态共价热固性聚亚胺）和液态（共晶LM）材料的集成，实现了这种可穿戴电子产品。在这种可穿戴电子系统中，现成的芯片组件可提供对人体的高性能感测和监视，包括物理运动跟踪，温度监视以及声学和心电图（ECG）信号的感测。它们通过本质上可伸缩且坚固的LM电路互连，并由动态共价热固性聚亚胺基矩阵封装。聚亚胺网络中的键交换反应以及LM的流动性使可穿戴电子设备能够自损坏时自愈，并可以针对不同的应用场景重新配置为不同的配置。此外，通过氨基转移反应，聚亚胺基体可以解聚为可溶于甲醇并与芯片成分和LM分离的低聚物/单体。所有回收的材料和组件都可以重复使用，以制造新的材料和设备。使可穿戴电子设备能够自我修复免受损坏，并可以针对不同的应用场景重新配置为不同的配置。此外，通过氨基转移反应，聚亚胺基体可以解聚为可溶于甲醇并与芯片成分和LM分离的低聚物/单体。所有回收的材料和组件都可以重复使用，以制造新的材料和设备。

Superelastic EGaIn Composite Fibers Sustaining 500% Tensile Strain with Superior Electrical Conductivity for Wearable Electronics

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.9b23083

在这项工作中，成功开发了具有优异导电性的高拉伸共晶-镓-铟（EGaIn）纤维。该可拉伸纤维由三层组成：具有超弹性的聚氨酯（PU）纤维作为芯层可拉伸纤维层，沉积在PU纤维表面的聚甲基丙烯酸酯（PMA）作为中间粘胶层，而EGaIn液态金属作为外层纤维层。所获得的PU @ PMA @EGaIn（PPE）纤维显示出优异的电性能和高拉伸性能，可以将其拉伸超过500％，导电率超过10³ S cm^-1，PPE纤维显示出良好的热稳定性，可以在接近250°C的温度下保持稳定。PPE纤维不仅可以用作可伸缩性高的导体，为手机充电，还可以用作可穿戴传感器，以监控人类行为。基于此方法制造可拉伸导电纤维的策略也可能会应用于其他可拉伸和可穿戴设备的制造中。

Comparative study on the mechanical and dielectric properties of aramid fibrid, mica and nanofibrillated cellulose based binary composites

https://doi.org/10.1007/s10570-020-03330-3

高性能绝缘材料广泛应用于变压器、发电机和高速列车、飞机的绝缘导线中。然而，传统绝缘材料相对较差的机械性能和介电性能严重限制了他们的应用领域。本研究通过真空辅助过滤制备了三种二元复合膜，分别为芳纶纤维/云母(AM)、芳纶纤维/纳米纤化纤维素(AN)和云母/纳米纤化纤维素(MN)。然后对这三种复合膜的微观形貌、力学性能和介电性能进行了详细的讨论。观察到NFC分别与芳纶纤维和云母形成了较好的界面结合，可以显著提高所制备的复合材料的力学性能和介电性能。由于致密的珍珠状层状结构和云母与纳米纤化纤维素(NFC)之间较强的界面结合强度，MN复合材料的最高抗拉强度为34.6 MPa，介电击穿强度为17.1 KV/mm，但热稳定性较差。由于芳纶纤维和云母固有的耐高温性能，AM复合膜具有良好的热稳定性，但拉伸强度和介电击穿强度最低。

A promising transparent and UV-shielding composite film prepared by aramid nanofibers and nanofibrillated cellulose

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.09.040

本文模仿了传统的造纸工艺，采用均匀混合的方法将芳纶纳米纤维(ANFs)与纳米纤维素基质结合，有效地制备了一种芳纶纳米纤维(ANFs)功能化纳米纤化纤维素(NFC)复合膜。所制备的复合膜由于加入了ANFs，具有良好的紫外屏蔽性能。结果表明，与纯NFC膜相比，加入2wt .% ANFs的复合膜的力学性能、表面润湿性得到了改善，在保持高透明度的前提下，复合膜的紫外屏蔽性能可达到400nm。此外，复合膜在连续紫外光照射(365 nm)超过12小时后仍具有较高的光稳定性。本工作提供了一种具有良好防紫外线性能的新型纳米纤维素复合薄膜，显示了其在透明包装和防紫外线材料方面的巨大潜力。

文献：Functional polymer brushes for highly efficient

extraction of uranium from seawater

作者：Sheng Hu

通讯地址：Southwest University of Science and Technology

从海水中提取铀提供了长期绿色环保的潜力核能燃料供应。然而，海水中的铀浓度很低，从海水中提取铀是一个巨大的挑战。在此，本文报道了聚（丙烯酰胺肟-丙烯酸）刷高效从海水中提取和回收铀的AA基吸附剂。采用接枝法制备了PAO-co-AA接枝纤维丙烯腈和丙烯酸叔丁酯在聚氯乙烯纤维上的作用ATRP法，然后是酰胺肟化和水解。目标-ATRP合成可控聚合物刷的接枝度（665–5908%）和厚度（15.1–56.3 lm）的调控可以通过改变接枝过程中单体浓度。接枝率影响表面积，进而影响铀的吸附容量。铀吸附容量由79提高到为370mg g-1当接枝率由665%提高到3749%时。高吸附性能可归因于聚合物链的拉伸在聚合物刷子中，这使得铀离子完全进入。吸附剂对铀的吸附量在海水中为5.4 mg g-1，使用天然海水以间歇吸附模式接触时间为27天，比大多数其他吸附剂都要高。这个研究结果提供了一个新的结构与吸附性能，且展示了使用聚合物刷基的吸附剂用于海水提铀。

文献：Controlled Growth of Ultra-Thick Polymer Brushes viaSurface-Initiated Atom Transfer Radical Polymerization

with Active Polymers as Initiators

作者：Guangai Sun

通讯地址：Southwest University of Science and Technology

聚合物刷子具有许多用途。通常这些功能只有在聚合物刷子时才会出现具有所需的厚度。在这里，本文在用聚合物引发剂合成超厚聚合物刷表面引发原子转移自由基聚合及屈服的探讨聚合物刷的厚度可控制到15.1μm。据报道有史以来最厚的聚合物刷。这种方法对于一些单体，如丙烯腈、丙烯酸甲酯和苯乙烯，以及用于其他类型的聚合物基片，如纤维是适用的。

文献：Study of poly(acrylamidoxime) brushes conformation with uranium adsorption by neutron reflectivity

作者：Xiaolin Wang

通讯地址：Key Laboratory of Neutron Physics and Institute of Nuclear Physics and Chemistry, China Academy of Engineering Physics

表面形成的聚（丙烯酰胺肟）刷的链构象对其增加它们对海水中铀的吸附能力有重要作用。本工作制备了聚（丙烯酰胺肟）刷通过电子转移原子转移自由基再生的表面引发活化剂聚合。首次采用中子反射率原位实验研究聚（丙烯酰胺肟）刷在含二氧化铀氘化水中的构象UO22+离子。找到了聚（丙烯酰胺肟）刷子在UO2时收缩由于多重配位作用。但这种现象不利于UO2的进一步吸附因为聚（丙烯酰胺肟）中的UO22+离子溶液随后从聚合物刷子中排出。

https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.06.045

二维MXene具有出色的电子性能，因此已被广泛研究用于电化学储能领域。在本文献中，开发了一种简便有效的方法，通过一步共电沉积工艺来制造MXene /聚吡咯复合膜电极。在此过程中，二维Ti3C2Tx-MXene纳米片由于其表面具有丰富的官能团（例如-F，-OH或-O）而充当核心聚合物，并且吡咯单体自由基阳离子（Py•+）将逐渐在表面上聚合，二维MXene纳米片形成三维杨桃状MXene / PPy复合膜。三维结构复合材料促进了电子转移和离子扩散，因此MXene / PPy复合膜电极在三电极系统中以0.5 A g-1的电流密度在416 F g-1的高重量电容下表现出出色的电化学性能。涂有MXene / PPy复合膜的ITO玻璃的对称超级电容器也表现出高的比电容（184 F g-1，扫描速率为10 mV s-1），出色的可靠性和良好的循环稳定性（经过还原后保留率约为86.4％ 5000次循环，在5 A g-1下）。本文献的研究展示了二维MXenes和导电聚合物复合材料的合成新方法。

Enhanced electrochemical performances of organ-like Ti3C2MXenes/polypyrrole composites as supercapacitors electrode materials

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.01.016

通过吡咯单体的原位聚合，合成了一种新颖的MXene / PPy纳米复合材料，在低温下在MXene纳米片上形成了均匀分散的聚吡咯纳米粒子。通过测量研究了不同PPy和MXene质量比的MXene/ PPy复合材料的微观结构和电化学性能。分析表明MXene/ PPy纳米复合材料在2 m Vs^-1时表现出最高的比电容184.36 F g^-1，并在1 A g^-1的条件下经过4000次充放电循环后仍保持了近83.33％的优异的电容稳定性。值得注意的是，高比电容和出色的循环稳定性主要归因于具有双电层电容器（EDLC）机理的MXene纳米片与PPy纳米颗粒的结合。它们利用了不同电极材料之间的协同效应提高了电化学性能。MXene框架限制了PPy的生长，阻止了PPy的堆积，并提高了MXene/ PPy纳米复合材料的结构稳定性。此外，均质PPy纳米粒子的插层，扩展了MXene的层间距，并且高度对齐的聚合物链可提供更多的途径来促进电解质离子的扩散和电荷转移，从而提高比电容并降低电荷转移电阻。而且最重要的是，它显示了一种低成本，方便的方法来制备大规模的MXene / PPy纳米复合材料，作为超级电容器的电极材料具有巨大的潜力和广阔的前景。

An autonomous actuator driven by fluctuations in ambient humidity

https://doi.org/10.1038/NMAT4693

该文章是通过以碳酸胍为材料通过蒸汽沉积聚合(VDP)与玻璃衬底形成的叠置氮化碳聚合物(CNP)。形成了超轻的驱动器，质量仅为0.18mg。该驱动器能够对环境中极微小的湿度变化产生感应，从而产生可持续和低功耗的持续驱动。它对由环境湿度波动引起的微量水(几百毫微克)的吸附和解吸做出反应，从而形成可持续波动。它的驱动速度非常快(每旋度50毫秒)，可以重复10,000次而不会损坏。在加热或光线照射下，薄膜会失去吸附的水并迅速弯曲，因此它可以从表面垂直跳跃到10毫米，或者碰到玻璃珠。该膜由一罐碳酸胍蒸汽沉积聚合形成的叠置氮化碳聚合物组成，具有坚韧、超轻和高度各向异性的层状结构。

Yarn-ball-shaped CNF/MWCNT microspheres intercalating Ti3C2Tx MXene for electromagnetic interference shielding films

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117325

MXene具有优良的金属导电性，在电磁干扰屏蔽中具有广阔的应用前景。该文设计了以多壁碳纳米管(MWCNT)以纤维素纳米纤维作为绿色粘合剂，通过简单的喷雾托盘工艺组装成纱球状的微球。在复合膜中嵌入的纱球状微球可以提供更多的电子输运通道和在内部形成更高的比表面积和复杂的形貌，从而显著地增强内部的多次反射。退火处理消除了Ti3C2Tx MXene的亲水性，并将各组分充分接触，减少了电阻,从而增强导电性，进而提高电磁屏蔽性能，其最大屏蔽值达到45.1dB同时具有优良的机械稳定性（可经90万次弯曲），具有良好的应用前景。

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