参考文献：All-Natural, Degradable, Rolled-Up Straws Based on Cellulose Micro- and Nano-Hybrid Fibers

作者：胡良兵

通讯地址：马里兰大学

在所有的塑料污染中，秸秆带来的特别复杂由于一次性使用，大量消耗而无法解决的问题在大多数地方都可以回收，并且永远不会完全降解。为了解决这个问题问题，随着塑料秸秆禁令的全球趋势。但是，没有可用的由于缺点包括劣质，可降解的替代品令人满意自然降解性，高成本，低机械性能和劣质水稳定性。在这里，纯天然可降解吸管是通过纤维素的杂交而设计的纳米纤维和微纤维以无粘合剂的方式。吸管是捏造的卷起湿的杂化膜并通过内部氢键密封干燥后在纤维素纤维之间形成。纤维素杂草显示出异常的行为，包括1）出色的机械性能（抗拉强度约为70 MPa，延展性较高，断裂应变为12.7％），2）足够的水稳定性（与之相比，湿机械强度为10倍）商用纸草），3）低成本和4）高自然降解性。给定低成本原料，基于纤维素的无粘合剂混合设计结构可能是解决环境问题的合适解决方案大量使用塑料吸管带来的挑战。

文献：Biodegradable, Hygienic, and Compostable Tableware from Hybrid Sugarcane and Bamboo Fibers as Plastic Alternative

作者：朱红丽

通讯地址：美国东北大学

在这项研究中，我们开发了一种增值甘蔗的途径蔗渣从制糖业转移到与食品相关的最终产品通过纸浆模塑，这代表了一种可持续的材料和清洁制造。制糖业的甘蔗渣对于食品相关的应用来说自然是安全的。生产的餐具是完全可生物降解的，可再生的且环保的友好。我们还制定了一种混合纤维策略，将竹纤维与短甘蔗纤维混合，在获得的餐具中形成丰富的物理缠绕具有食品容器所需的卓越性能，包括高拉伸强度，优异的油稳定性，优异的疏水性，重金属含量低。值得注意的是，我们的餐具在60天之内大部分是在自然条件下被生物降解的，这大大短于合成塑料的降解时间。此外，与聚苯乙烯生产相比，纸浆成型产生的二氧化碳排放量少得多。制成的餐具因此，从生物质中分离出的碳氢化合物代表了一种环保，低成本和可生物降解的用于食品包装的合成塑料替代品。

Preparation of graphene oxide/cellulose composites in ionic liquid for Ce(III) removal

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.12.068

Hao等人通过在1-丁基-3-甲基咪唑氯离子液体中混合氧化石墨烯(GO)和纤维素，制备了一种环境友好型吸附Ce(III)的吸附剂。氧化石墨烯的SEM图像显示出典型的层状结构，而再生的纤维素则表现出紧凑的结构。纤维素/氧化石墨烯复合薄膜形貌均匀，没有观察到粗糙的界面。纳米复合材料在吸附方面表现出良好的性能，发现可在40 min内达到吸附平衡。吸附行为符合准二级动力学模型和Langmuir吸附模型。XPS分析表明，Ce的两个峰在NaCl解吸后几乎消失，证实了其离子交换机制。此外，CGC吸附剂在较宽的pH值范围(3-8)内对Ce (III)有较高的吸附量，理论上的最大吸附量为109.1 mg g。结果表明，制备的CGC是一种很有前途的去除废水中稀土离子污染物的吸附剂。

Preparation of MWCNTs-Graphene-Cellulose Fiber with Ionic Liquids

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.9b05489

Liu等人以离子液体(IL)为绿色溶剂和分散剂，采用环保湿纺法制备了导电多壁碳纳米管(MWCNTs)-石墨烯片(rGOs)-纤维素纤维。结果发现，所选的IL 1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯(EmimDep)对纤维素具有显著的溶解能力和对多壁碳纳米管的分散能力，多壁碳纳米管、rGOs和纤维素的协同作用使多壁碳纳米管-rGOs-纤维素纤维的电导率达到1195 S/m。通过SEM可以观察到所研究纤维中存在大孔以及MWCNTs和rGOs的双层结构，且大孔数量随着rGOs用量的增加而减少，这与比表面积的结果一致。此外，所制备的多壁碳纳米管- rGOs -纤维素纤维具有近乎完美的电双层结构。质量比为2:3:1的MWCNTs- rGOs -纤维素纤维电导率最大为1195 S/m，比电容为597 mF/cm，比表面积为91 m/g。此外，分子动力学(MD)模拟结果表明，EmimDep能够在363.15 K, 1 atm下比rGOs更有效地分散CNTs;碳纳米管和还原氧化石墨烯的协同效应比单个组分具有更强的分散性。

Highly Compressible Macroporous Graphene Monoliths via an Improved Hydrothermal Process 

DOI:10.1002/adma.201400657

单位：清华大学

通讯作者：石高全

通过定向冷冻干燥部分还原的氧化石墨烯（PrGO）的水分散体，成可以制造出弹性全石墨烯整体材料。在这种情况下，需要仔细控制PrGO薄板的尺寸和结构，以优化其相互作用。遵循这个想法，已经制备了几种石墨烯整料，然而，这种方法涉及复杂而关键的程序。因此，通过简便且可扩展的工艺来制造弹性体3D多孔石墨烯材料仍然是一个巨大的挑战。通过一种改进的水热方法，从含有己烷液滴的氧化石墨烯（GO）的水乳液中制备大孔石墨烯整体料（MGM）。与使用乳液模板合成多孔材料的过程类似，GO片材被还原并围绕己烷液滴组装以形成3D网络。这些MGM具有低的重量密度，良好的导电性和出色的弹性，并且具有快速的恢复速率。因此，它们在减震，能量缓冲，压力感应和基于石墨烯的固定装置中具有重要的潜在应用。此外，通过使用不同的有机液滴作为模板或将其他疏水性功能组分填充到有机相中，可以将该技术扩展为制造其他大孔整料或复合材料。

A Bubble-Derived Strategy to Prepare Multiple  Graphene-Based Porous Materials

DOI：10.1002/adfm.201705879

单位：AECC北京航空材料研究所

通讯作者：何利民，朱宏伟

基于石墨烯的多孔结构因其在许多领域中的应用前景而备受关注。最近的进展产生了具有随机多孔网络的结构，这限制了它们的可控制性和潜在的性能。对于可扩展产品来说，将2D构建块集成到多维的工程多孔架构中仍然是一个巨大的挑战。开发了一种基于软气泡模板和通过冷冻固定的通用技术，以制造3D气泡衍生的石墨烯泡沫（BGF）和2D气泡衍生的石墨烯多孔膜（BGPM）。结合起泡和冰模板的多步骤策略，以制备基于多维石墨烯的多孔结构。首先，将2D石墨烯片材集成到3D气泡衍生的石墨烯泡沫（BGF）中。最终的分层结构具有良好排列的宏观球形孔，这些孔源自气泡簇的有效模板化，而随机的较小孔则归因于冰模板。该结构对许多制备参数敏感，包括F127气泡簇与GO分散体的体积比，GO分散体的浓度，凝固速率和气泡大小。这些轻巧新颖的结构经过精心调整。BGF整料具有低密度，良好的导电性，对有机溶剂的高吸附能力以及良好的结构变形恢复性，显示出在许多领域中的潜在应用，例如分离，去污，和能量阻尼。此外，BGF / PDMS复合材料用于压缩应变传感。同时，已经证明BGPM可以嵌入到柔性聚合物中以制造拉伸应变传感器。因此，源自新颖气泡模板策略的压缩应变传感器和拉伸应变传感器可以与人体运动的监视和识别相结合。

Flexible thermoelectric generators for body heat harvesting – Enhanced device performance using high thermal conductivity elastomer encapsulation on liquid metal interconnects

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261919320574

本文报道了高性能柔性热电发电机（TEG），其P型和N型硫族铋化物与低电阻率，自愈，可拉伸的液态金属相联系。该报告的重点是用于封装液态金属互连的材料的热导率。在这项工作中，演示了使用新型可拉伸，高导热性弹性体制造的TEG，该弹性体由聚二甲基硅氧烷（PDMS）和石墨烯纳米片/ EGaIn夹杂物组成。这种材料可以提供0.85 W / mK的热导率，相当于纯PDMS的热导率提高5.6倍。通过实验工作和建模，表明需要接近1 W / mK的导热系数，以最大程度地减小封装电阻对器件性能的影响。通过添加薄的铜制散热器，可以进一步提高器件性能。戴在手腕上的最终TEG产生的功率密度水平接近35μW/ cm²对应于平均步行速度的风速。这些性能数据使该设备成为迄今为止报道的性能最好的可穿戴柔性TEG之一。更重要的是，结果表明我们的方法能够生产出柔性的，大面积的TEG，在可穿戴应用中具有与刚性TEG媲美的潜力。这种独特的方法消除了开发新的热电材料来创建柔性TEG的需要。此外，通过紧密模拟刚性TEG制造的制造程序，该方法可提供具有较低拥有成本的柔性TEG，尤其是对于现有的刚性TEG制造商而言。

Self-Deposition of 2D Molybdenum Sulfides on Liquid Metals

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202005866

该研究证明了在EGaIn表面上形成2D硫化钼的可能性。EGaIn同时充当反应性和模板化媒体。前体（NH ₄）₂ MoS ₄可以在室温下在EGaIn表面上不稳定并还原，以建立界面硫化钼。通过一系列电化学表征，研究了构成界面2D钼化合物形成的表面反应。该层可以容易地剥落并使用nm分辨率的压电台转移到所需的基底上。退火步骤以完成获得不同的厚度平面2H-MoS₂。这项当前的技术为沉积任何大空间尺寸的2D过渡金属二硫化二氢（2D TMD）提供了一种通用的方法，该方法可以适应大规模生产的需要，与2D TMD的常规沉积和剥落方法相媲美。此外，可以控制并利用液态金属表面检测到的自生电位进行各种化学反应。

Hydrogen-doped viscoplastic liquid metal microparticles for stretchable printed metal lines

https://www.nature.com/articles/s41563-020-00863-7

可以直接印刷在可拉伸基材上的导电和可拉伸电极引起了可穿戴电子产品和电子皮肤的广泛关注。包含液态金属的可印刷油墨是这些应用的理想选择，但是在液态金属颗粒周围形成的绝缘氧化物表皮会限制其导电性。该研究发现Ga_xIn_2-xO₃中过量的氢掺杂填充了电子带结构，并导致了与ITO电极相当的高导电性。还发现h掺杂和聚合物在LM氧化物表面的吸附协同作用使氧化物具有粘塑性，因此氢掺杂的液态金属纳米颗粒(MPs)可以变形，而在氧化物表皮不形成裂纹。由掺氢的MPs和聚合物组成的印刷电路线具有类似于本体LM的导电性。电路线路的电阻变化可以忽略不计，最高可达500%的延伸率应变，并在较宽的温度和湿度范围内，在重复的机械切割下保持相同的电导率。由于打印的自钝化，可以打印复杂的3D电路，并可以制作双层平面线圈作为感应式可拉伸应变传感器。

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.0c09577

   贝类启发导电水 凝 胶是吸引下一代自粘剂的发展，灵活皮肤一样 传感器.然而仍然存在一些令人生畏的挑战，如劣质光学透明度，儿茶酚含量低（粘附性差），以及有限的感觉性能。本文献报告一个多 巴 胺-引发凝胶 （DTG） 战略，用于制造受贝类启发、透明和导电性水凝胶。DTG策略的设计利用了多巴胺的双重功能：一方面充当引发剂引发单体聚合形成聚合物骨架，另一方面可以作为非共价交联剂，利用分子间作用力动态调节水凝胶的交联网络。相比传统的水凝胶，DTG水凝胶的多巴胺含量高达50%，并可以维持70%的透光性。DTG水凝胶，具有明显的粘附性、强大的弹性、自愈能力、出色的可注射性和三维打印性、可逆性和可调性透明-不透明过渡以及热响应特性。这些优异的性能作为传感器使 DTG水 凝胶具有自粘能力且像皮肤一样实现对压力、应变和温度的多重感觉，甚至具有温度刺激可视化的能力，实现信息交互，使其在探索未来仿生皮肤方面更近了一步。

Bio-inspired reversible underwater adhesive

DOI: 10.1038/s41467-017-02387-2

 在潮湿环境中具有可切换粘合特性的智能表面的设计仍然是粘合科学和材料工程中的一个挑战。本文献中展示了一种合成生物启发型粘合剂的简便方法，该方法需要可逆和快速调节各种表面上的湿粘合力。粘合剂主要由两种共聚物组成：贻贝型客体粘合剂共聚物和热敏性主体共聚物。我们首先将以贻贝为灵感的粘合剂DOPA聚合物与客体金刚烷（AD）和丙烯酸甲氧基乙酯（MEA）单体结合，形成称为pDOPA-AD-MEA的客体共聚物，其中DOPA充当粘合剂部分，AD是客体部分，可以通过主客体识别与主体部分特别结合，而MEA是疏水性基质，可以增强DOPA的粘附性。为了可逆地调节湿粘合性能，进一步创建了主体共聚物pNIPAM-CD，其中，聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）是一种灵敏且反应灵敏的聚合物，在达到其可逆构象转变临界溶液温（LCST）时构像改变。室温下的潮湿环境中，pNIPAM侧链粘性表面很容易与相邻的水分子形成分子间氢键。结果，注入水分子将pNIPAM转变为溶胀状态。此外，由于主客体之间的化学作用，粘合剂部分DOPA在空间上被限制在膨胀的pNIPAM侧链下方，从而显着地筛选了DOPA与目标表面之间的界面相互作用。相反，当暴露于高于LCST的外部温度时，pNIPAM与相邻水分子的分子内氢键被破坏，粘合剂部分DOPA再次暴露，因此界面相互作用再次被激活。因此，可以利用转换温度，粘合强度以及固化时间的可调节性来设计能够自动响应环境刺激的生物粘合剂，从而生产出满足特定应用要求的更智能的合成材料。智能湿粘合剂利用了主体与客体之间的分子相互作用以及邻苯二酚化学以及反应性聚合物的粘合特性，为合理设计具有超越自然的性能的生物启发粘合剂开辟了道路。

MBene (MnB): a new type of 2D metallic ferromagnet with high Curie temperature

DOI: 10.1039/c7nh00197e

从广相的MAX相剥离生成的MXenes成为有前途和广大应用前景的二维材料。受最近制备的结晶三元硼化物(MAB相)的启发，本文将MXene家族扩展到硼化物世界，即MBenes。从高通量材料技术的方式开始搜索，本文确定了可能存在于现实中12种稳定的MBene薄片，。其中，MnB的MBene表现出强大的金属铁磁性和高居里温度，使其成为有望用于自旋电子学的候选材料。在F和OH官能团的作用下，铁磁基态得以很好地保存，居里温度甚至提高了255k。证实了MnB片材的热稳定性和力学稳定性，并通过理想断裂强度的方式评价了大块三元硼化物可能的力学剥离方式。如果本文预测的MnB和其他MBene薄片被合成，它们将为二维材料和器件开辟新的途径和应用方式。

First-Principles Calculations of TiB MBene Monolayers for Hydrogen Evolution

DOI: 10.1021/acsanm.9b01718

近年来，对MXenes及其衍生物(如MBenes)的持续关注促使这种二维材料成为一颗冉冉升起的新星，从而吸引了更多的研究人员对其性质的兴趣。最近的研究表明，在实验中成功合成了一种层状MBene, TiB。这种新发现的二维材料是MBene材料家族的新成员，然而，很少有报道揭示其性能和应用。在此，本文利用第一性原理技术研究了这一新发现的MBene的机械和电子特性以及其析氢反应的催化活性(HER)。结果表明，TiB单层是电子金属，具有良好的力学和动力学稳定性。其中，表面2DEG-FS(自由空间二维电子气体)态的存在表明TiB单层有可能用于低势垒电子传递通道的电子器件中。此外，在催化应用方面，带o端TiB单分子层(TiB- o *)展示了原子氢吸附的热中性吉布斯自由能(δGH *，约0.03 eV)，接近0 eV的理想值，表明它是一种有前景的促进HER的2D电催化剂。TiB O*的热力学HER活性高于大多数碳化物基MXenes。本文对这种新合成的MBene材料的预测表明它在电子和电催化方面有很大的应用前景。