Polyphenol‐Induced Adhesive Liquid Metal Inks for Substrate‐Independent Direct Pen Writing

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202007336

该研究提出了一种仿生方法来将LM图案化到各种基质上。该研究中使用了由多种儿茶酚/胆甾醇官能团组成的植物多酚鞣酸，证明了新型粘合剂LM油墨的制备及其在与基材无关的方式下对LM进行书写和构图的用途。这是一个重要的特征，目前的LM图案化方法（例如直接挤出和具有天然氧化物皮或合成表面活性剂/聚合物的表面稳定的LM分散体）仍然难以实现，缺乏表现出不同化学性质的基材所需的粘合性能。然而，使用性能完全适合LM分散和随后在各种基材上进行构图的天然化合物，将为一系列应用带来新途径。为了支持这一主张，首先，展示了图案化基板作为电容式触摸传感器的应用。其次，将其作为墨水书写，书写时的摩擦力会部分破坏LM颗粒的组装酚醛壳层，从而在除去松散粘附的酚醛顶层后导致颗粒融合和导电痕迹。还可以使用自动设置在不同的基板上获得复杂的导电图案，并通过利用LM和多酚的协同作用提高了灵敏度。总体而言，本文提出的方法提供了一个独特的平台，可以以与底物无关的方式对LM进行图案化，并且还提供了对LM纳米粒子界面化学的基本见解。将为各种应用带来新的途径。

 
A Simple and Cost-Effective Method for Producing Stable Surfactant-Coated EGaIn Liquid Metal Nanodroplets

https://www.mdpi.com/1996-1944/13/17/3753/htm

液态金属在可印刷电路，柔性磨损，药物载体和电磁屏蔽方面显示出优势。然而，高效且大规模地制备液态金属纳米液滴（LM ND）仍然是一项重大挑战。该研究提出了一种简单有效的方法，用于大规模制备稳定的共晶镓铟纳米液滴（EGaIn NDs）。该研究中比较了不同的制备方法，发现使用摇动技术可以快速产生粒径较小的液滴。使用此技术生产的EGaIn ND的尺寸可以在30分钟内达到200 nm，在240分钟内达到100 nm。归因于简单的方法，各种表面活性剂可以直接修饰EGaIn ND的表面以稳定制备的液滴。此外，该研究发现，在冰浴中差生会产生球形纳米液滴，在非冰浴中摇晃30分钟后，会出现棒状氢氧化镓（GaOOH）。此外，生产的EGaIn ND具有出色的稳定性-在室温下储存30天后，粒径和形貌变化不大。所生产的EGaIn ND的出色稳定性可在药物输送，电磁屏蔽，导电油墨，印刷电路等领域中广泛应用液态金属。

Self-Healable Electro-Conductive Hydrogels Based on Core-Shell Structured Nanocellulose/Carbon Nanotubes Hybrids for Use as Flexible Supercapacitors

DOI:10.3390/nano10010112

近年来，随着个人可穿戴电子设备的发展，人们对便携式电源的需求越来微型化和柔性化。导电水凝胶（ECHs）在便携式储能装置中具有广阔的应用前景。然而，自修复性、粘弹性和理想电化学的协同性能是关键问题。本文将聚乙烯醇-硼砂（PVA）水凝胶基质与2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）-纤维素纳米纤维（TOCNFs）、碳纳米管（CNT）和聚苯胺（PANI）相结合，合成了一种新型的ECH。其中，碳纳米管具有优异的导电性；TOCNFs作为分散剂帮助碳纳米管形成稳定的悬浮液；PANI通过形成核-壳结构复合材料增强了电化学性能。复合水凝胶具有三维网络结构，其压缩应力约为152KPa，储能模量约为18.2KPa。该复合水凝胶具有低密度（1.2gcm）、高含水量（95%）、良好的柔韧性、自愈性、导电性（15.3S m）。所制备的固态一体式超级电容器装置在10次切割/愈合循环后保持了约90%的电容保持率，1000次弯曲循环后仍保持了约85%的电容保持率。这种新型电子技术在先进的个性化可穿戴电子设备中具有潜在的应用前景。 

 Highly transparent, stretchable, and rapid self-healing polyvinyl alcohol/cellulose nanofibril hydrogel sensors for sensitive pressure sensing and human motion detection

https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.05.082

本研究合成了一种具有双交联网络的聚乙烯醇/纤维素纳米纤维(PVA/CNF)水凝胶，用于高度透明、可拉伸和自愈合的压力和应变传感器。水凝胶中含有动态硼酸键、金属羧酸配位键和氢键，与传统PVA水凝胶相比，水凝胶具有优越的尺寸稳定性、机械强度和柔韧性以及自愈能力。该水凝胶的模量适中，为11.2 KPa，伸长率为1900%。在无外界刺激的情况下，接触15秒内自愈，透光率高达90%以上，与人成纤维细胞相容性极好。基于PVA/CNF水凝胶开发的电容式传感器对非常细微的压力变化(如小水滴)具有很高的灵敏度。当作为应变传感器使用时，它能够检测和监测各种人体运动，如手指、膝盖、肘部和头部的运动、呼吸和轻拍。所开发的水凝胶和传感器不仅在电子皮肤、个人保健和可穿戴设备中显示出巨大的潜力，而且还可能促进透明、智能皮肤类传感器的发展。

Bioinspired Heterogeneous Structural Color Stripes from Capillaries

DOI:10.1002/adma.201704569

单位：东南大学

通讯作者：顾忠泽

基于固-液-气界面下降和毛细管中胶体组装的非同步过程，开发了一种具有异质条纹图案的智能结构色料。结构色料是通过自组装单分散二氧化硅胶体纳米粒子制备的。可以将不同种类的基板（例如平面玻璃或硅）垂直插入包含胶体纳米粒子的溶液中以进行静态沉积。通常，通过用高浓度的二氧化硅纳米颗粒（通常高于1-2％）缓慢蒸发掉溶剂，在基材上获得均匀的胶体晶体膜。另外，当胶体纳米颗粒的浓度非常低或弯液面固液气界面下降得太快时，就可以得到异质条纹图案的胶体晶体膜。在此过程中，溶剂从弯液面界面蒸发，并且分散的纳米颗粒通过对流流动带入弯液面边缘，形成胶体结晶线。随着蒸发的进行，胶体晶体线的宽度稳定增加，而界面能级下降。通过调节受限的胶体自组装参数，例如玻璃毛细管的直径和胶体纳米颗粒的浓度，可以精确地调整结构色带图案的宽度和间距。另外，通过使用不同尺寸的纳米粒子用于自组装，产生了具有不同种类的结构颜色或不同的结构颜色组合的条纹图案。该材料具有近红外光控制的可逆弯曲行为和自我报告的颜色指示功能，并且将石墨烯水凝胶整合到结构色带图案中。作为一种典型的防伪应用，展示了作为NIR光触发动态条形码标签的条纹结构彩色材料。结构彩色条纹图案复合材料的这些特征表明了它们在模仿结构彩色生物，构建智能传感器和防伪设备等方面的潜在价值。

Non-iridescent, crack-free, conductive structural colors enhanced by flexible nanosheets of reduced graphene oxide

DOI：

单位：华南理工

通讯作者：张心亚

非晶光子结构（APS）产生了具有宽视角的非虹彩结构色，并且受到越来越多的关注。但是，同时制造非虹彩，无裂纹和功能性结构色仍然是一个挑战。引入氧化石墨烯（GO）的柔性层状纳米结构作为黑色添加剂，可以制造出导电，无裂纹，无虹彩的结构色。GO的层状结构及其进一步的还原产物RGO的行为就像是开放网，阻碍了颗粒的结晶，从而促进了非晶涂层的形成并消除了裂纹缺陷。通过调整球体的直径和GO的浓度，可以轻松地调整APS膜的色相和光谱纯度。当研磨成商业规模时，结构色的粉末也可用作颜料。 RGO用作黑色添加剂，吸收多级散射光，以改善颜色对比度和可见性。此外，经过还原处理后，APS膜具有出色的可见性，柔韧性和导电性，为它们在柔性传感器，太阳能电池和全彩色纸状显示器中的实际应用铺平了道路。

Polarization-Modulated Multidirectional Photothermal

Actuators

https://doi.org/10.1002/adma.202006367

   光热致动器由于具有将光能转化为机械变形和运动的能力而受到越来越多的关注。这项工作报告了一种独立式的多方向光热机器人，它可以通过调制激光偏振和开关来沿着预先设计的路径行走。采用非常规的模板法（有聚合物外壳的杂化Fe3O4/Ag纳米棒的有限生长）制备了磁性等离子体杂化Fe3O4/Ag纳米棒。耦合的磁各向异性和等离子体各向异性允许通过简单地施加磁场来控制纳米棒的取向、等离子体激发和光热转换。一旦通过磁场辅助光刻将双晶片驱动器中的杆固定在所需的方向上，就可以通过切换激光偏振来控制驱动器的弯曲。两足机器人是通过将杆的方向与其两条腿的交替驱动相结合而产生的。用交替或固定偏振的激光照射机器人，协同产生基本运动(向后和向前)和转弯(包括左转、右转和U形转弯)。通过结合机器人的移动和转弯模式，可以潜在地对沿着预先设计的路径进行的复杂行走进行编程。该策略为制备功能性软机器人提供了另一种驱动机制，突破了现有系统在光源和驱动方式上的局限性。

Magnetic Cellulose Nanocrystal Based Anisotropic Polylactic Acid Nanocomposite Films: Influence on Electrical, Magnetic, Thermal, and Mechanical Properties

https://doi.org/10.1021/acsami.6b02828

       本文献报道了一种一步共沉淀法制备吸附在纤维素纳米晶上的高氧化铁纳米粒子含量(∼51wt%)的磁性纤维素纳米晶（MGCNCs）。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱研究证实，碳纳米管表面的羟基是纳米Fe3O4吸附的锚点。制备的MGCNCs具有较高的磁矩，用于在聚乳酸(PLA)基体中平行或垂直取向磁性响应性纳米薄膜。磁场辅助的MGCNCs定向排列使得制备的聚乳酸−磁性纤维素纳米微晶复合材料具有各向异性的力学、热学和电学性能。热机械研究表明，磁取向样品的弹性模量和玻璃化转变温度均有明显提高。差示扫描量热分析(DSC)和X射线衍射分析(XRD)研究证实，MGCNCs的取向使其结晶度提高，不存在冷结晶现象，在磁场作用下的聚合物加工中具有潜在的应用前景。与未取向试样相比，平行取向样品的抗拉强度和延伸率分别提高了70%和240%，垂直取向试样的拉伸强度和延伸率分别提高了∼58%和172%。此外，它的各向异性感应电学和磁学特性也是制作自偏压电子产品所需要的。我们还证明了所制备的各向异性聚乳酸−磁性纤维素纳米微晶复合材料可以通过加入定向可调的力学性能而层叠成薄膜。本研究还发现，在磁场的作用下，这些各向异性聚合物薄膜可以被层合成具有精确的三维增强效率的新型产品。此后，本研究为碳纳米管在聚合物基体中的定向提供了一种新的、低成本的方法，从而将各向异性行为引入到纳米复合材料中，这是制备高性能应用的先进材料的主要要求。

Electromagnetic interference shielding of Ti3C2Tx MXene modified by ionic liquid for high chemical stability and excellent mechanical strength

单位 中国科学院深圳先进技术研究院

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127303

二维材料MXene以其极佳的金属导电性和表面丰富的官能团在包含光电、光热、电子设备和电子屏蔽等领域有着巨大的前景，但其本身的不稳定性，限制了其的使用。在潮湿环境中，几天内MXene就会收到氧化，从而使其导电性和金属性大大降低。苯文，通过米错及小分子液体来保护MXene，该方法大大提高了MXene在水溶液中的稳定性，并可以使抽滤获得的膜量大大增加。在咪唑基溶液中，MXene可以在80天内不被氧化，MXene的膜抗拉强度高达75.9MPa比不经处理的膜强度高出84%。咪挫基溶液可以清除MXene表面的自由基从而保持MXene表面官能团的稳定。本研究为获得稳定的MXene和提高膜的机械强度提供了新的思路。

Natural alginate fiber-based actuator driven by water or moisture for energy harvesting and smart controller applications

单位 东华大学

https://doi.org/10.1039/c8ta08064j

自然界中富含着丰富的生物质材料和绿色资源，例如纤维素和空气湿度，其很少被利用到。本文创新性的用湿法纺丝的方式将凝胶台的天然海藻酸纤维缠绕在一起，得到了对湿度极其敏感的湿度驱动器。由于对水的出色的膨胀和收缩性能，天然海藻酸纤维驱动器能进行快速和可逆的旋转运动，转速为13 000 rpm，转速超过400转。即使在400次循环后，扭曲纤维的形状和性能仍然保持稳定。天然藻酸盐纤维作动器具有优异的驱动性能、简单的制备、低成本的生产以及产业化的发展趋势，是一种新型的绿色能源材料，可以替代现有的氧化石墨烯和纳米管材料的扭转纤维驱动器。此外，文中将纤维设计成水力发电机、智能雨幕、透气织物和智能起重机，在未来的智能系统中有很好的应用前景。