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2023 07.21

中科院苏州纳米所张其冲等在柔性高比能水系锌离子电池方面取得系列进展

随着可穿戴和便携式电子产品的兴起，促使电池向着高能量密度、长寿命和柔性方向发展。水系锌离子电池凭借安全性高、环境友好和水体系电导率高等优点，被认为是下一代储能电池的理想候选者。其中，柔性自支撑电极是实现可穿戴储能器件的核心部分，它能够避免粘结剂的使用，提高活性材料与电解液的接触面积和电极整体的导电性。在众多正极材料中，钒基材料，尤其是钒氧化物，具有可调节的层间距，可容纳大量的锌离子进行能量存储而被广泛应用于水系锌离子电池。然而，钒氧化物有限的层间距限制了锌离子嵌入/脱出、并在此过程中对其结构造成破坏以及在水体系中的部分溶解等因素阻碍了层状钒基材料的发展。研究者利用钠离子与聚苯胺共嵌入策略，制备了扩大层间距的钒酸铵阴极材料(NaNVO-PANI)，实现了高离子传导和储存的柔性锌离子电池。钠离子与带负电的VOx层板间的静电作用稳定了层结构；聚苯胺将材料的层间距扩大到了13.8 ？，这为锌离子的嵌入/脱出提供了便利的通道。同时聚苯胺分子增加了活性材料的疏水性，从而抑制了NaNVO-PANI在水系电解液中的溶解。NaNVO-PANI作为柔性水系锌离子电池正极材料时，器件在0.5 A g？1电
2023 07.21

中科院苏州纳米所在气凝胶激光防护材料领域取得进展

气凝胶是一种具有连续三维多孔网络结构的超轻固体材料，其独特的结构赋予其优异的热学、光学及力学等理化性质，能够对外来能量进行有效管理，在超级隔热、高效电磁屏蔽及力学防护等领域受到广泛关注。然而，气凝胶在极端环境下的多能量场耦合冲击（如高能激光）防护方面鲜有报道，且相关气凝胶材料的结构设计理念及合成机制尚不明确。　　鉴于此，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张学同研究员团队通过构筑纳米带状的氮化硼基元，发展得到一种具有轻质、高反射特征的超白氮化硼气凝胶材料：氮化硼基元的二维平面形态具有强的光学背散射效应，可作为光学纳米屏障（图1a）；大的长宽比利于纳米基元相互交织形成气凝胶三维网络（图1b）。氮化硼气凝胶的高反射特征可实现对高能激光的有效反射，最大程度减少激光在材料表面热量的沉积。此外，结合氮化硼气凝胶自身低导热、耐高温及力学柔性等特征，可有效降低激光沉积热量的纵向传递，并承受激光衍生的局域高温场所带来的高温损伤及热应力冲击。多种因素协同（图1c），保证超白氮化硼气凝胶在高能激光辐照时维持结构完好（图1d），并兼具低密度（~0.017 g/cm3）及高激光防护阈值（~2.1×104
2023 07.21

中科院苏州纳米所张珽团队AM：一种用于可穿戴电子的柔性强韧水伏离子传感器

由于构成水伏器件的功能化纳米材料间缺乏有效的绑定机制，严重制约了蒸发驱动的水伏效应在可穿戴传感电子领域的应用。在不牺牲纳米通道结构和表面功能特性的前提下，显著提高水伏器件的机械强度和柔性以满足可穿戴需求是实现水伏效应在可穿戴电子领域广泛应用所面临的重大挑战之一。另一方面，基于具有交叠双电层纳米通道的水伏器件在产电之外还具有离子传感的潜力，然而目前研究大多都聚焦于水伏产电性能的提升，水伏离子传感却被忽视。　　图1. 用于可穿戴电子的柔性强韧PAN/Al2O3水伏器件的材料、结构及水循环示意图近期，中科院苏州纳米所张珽研究员团队报道了一种用于柔性可穿戴电子的强韧水伏离子传感器。利用高分子聚丙烯腈（PAN）对氧化铝（Al2O3）纳米颗粒进行强力的串联和绑定（图1，图2A-C），使其形成的多孔薄膜具有出色的柔性和机械抗冲击特性，可以经受超过180°的弯曲和9.92 m s-1的高速水流冲击（图2D-F）。更为重要的是，PAN结构稳定机制的引入也未对Al2O3形成的纳米通道结构和表面Zeta电位造成限制。基于该柔性强韧PAN/Al2O3薄膜的水伏离子传感器件展现了高达3.18 V的最大开路电压
2023 07.21

中科院金属所具有大击穿电场和储能密度的二维反铁电杂化钙钛矿

铁电或反铁电体是典型非线性介电材料，拥有自发极化特性，并能对电场、应力等外部环境作出灵敏的响应，可应用于非易失性存储器、应变传感器和储能器件领域。无机铁电/反铁电材料具有极化强度大、有序温度高和相结构丰富等优点，而有机铁电/反铁电材料具有合成温度低和规模制备等优势。有机-无机杂化材料则可能在单相内兼具有机和无机组分不同特性的潜力，以实现更佳的综合器件性能。当前，铅基杂化钙钛矿因具有优异的光学性能，已经在太阳能电池和光电探测等能量转化和探测领域得到广泛关注，但是杂化钙钛矿在能量存储领域的应用则鲜有研究。已知的杂化钙钛矿介电储能材料主要集中在反铁电材料上，存在击穿电场低(100 kV/cm)、储能密度小(0.26 J/cm3)、奈尔温度低(355 K)等缺点，迫切需要开发兼具大的极化强度和击穿电场的杂化钙钛矿材料以提升储能性能。围绕这一目标，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心功能材料与器件研究部李伶俐博士生、胡卫进研究员、张志东研究员等与国内外多家单位合作，制备了高质量的二维杂化钙钛矿苯甲胺铅溴[(PMA)2PbBr4]单晶，精确测定了其晶体结构，并系统研究了铁电、介电和电输运性
2023 07.21

中科院合肥研究院科学岛团队在聚变中子源生产医用同位素研究取得进展

近日，中国科学院合肥物质院核能安全所韩运成副研究员团队与湖北科技大学熊厚华等合作，在聚变中子源生产医用同位素研究取得新进展，相关研究成果发表在核领域期刊《核科学与技术》（Nuclear Science and Techniques）上。利用医用同位素进行诊断治疗，是提高人民健康水平不可或缺的重要手段。锝-99m（99mTc）是目前临床诊断应用最为广泛的医用放射性同位素。我国的医用同位素99mTc需求全部依赖进口，主要通过在实验堆中辐照高浓缩铀-235（235U）生成的钼-99（99Mo）衰变得到，存在工艺复杂、成本高、长距离运输损失等弊端以及核扩散风险。此外全球实验反应堆数量少且面临老化、维修、退役及意外事件等问题，使得钼-99/锝-99m（99Mo/99mTc）供应面临困难。针对上述问题，研究团队提出了一种基于气动磁镜聚变中子源驱动低浓缩铀（LEU）的次临界包层系统生产99Mo方案。该方案具有生产效率高、核废物少、成本低、可同时生产多种医用同位素等优点。方案利用氘氘反应代替常规的氘氚反应提供高通量中子，氘相对氚易于获取和操作，成本相对更低。产99Mo包层大小为100°扇面（5π/18
2023 07.21

中科院合肥研究院科学岛团队在超高温陶瓷粉体研制方面取得新进展

近期，中科院合肥物质院固体所李越研究员团队与哈尔滨工业大学张幸红教授团队合作，在超细、高纯超高温陶瓷粉体制备与机理研究方面取得新进展，发展了一种液相陶瓷前驱体-碳/硼热还原新工艺，该工艺可实现批量化制备多种高纯、超细硼化物陶瓷粉体。相关成果相继发表于材料领域国际期刊Journal of Materials Science Technology和ACS Applied Engineering Materials等。硼化物超高温陶瓷及其复合材料由于其优异的综合理化特性，已成为空间飞行器在极端热环境服役中重要的候选材料。其中，ZrB2、HfB2因其极高的熔点（超过3000°C）、高抗氧化性和优异的耐腐蚀性而受到广泛关注。研制高性能硼化物陶瓷材料的关键是获得高性能的陶瓷粉体。一般来说，超细粒径、高纯度和低氧含量的陶瓷粉体不仅有利于低温烧结过程中块材的致密化，还可以避免对陶瓷基复合材料基体的损伤，从而提升陶瓷基复合材料的抗氧化性和机械性能。传统的机械化合金、高温自蔓延等方法难以获得同时具有高纯度和超细粒径的硼化物陶瓷粉体。因此，亟需研发出新工艺实现高纯和超细粒径硼化物陶瓷粉体的工程化制备，为硼
2023 07.21

中科院合肥研究院科学岛团队在X射线直接探测及成像研究方面取得新进展

近期，中科院合肥物质院固体所潘旭研究员团队与中国工程物理研究院郑霄家研究员等合作在钙钛矿材料的新应用——X射线直接探测及成像领域中取得新进展，相关研究成果发表在ACS Nano上。卤化物钙钛矿材料具有优异的光电性能，在X射线直接探测方面具有很大的应用潜力，与目前商用探测器材料相比，其灵敏度和检测下限提升了多个数量级，有望大幅降低射线成像中辐射剂量率。钙钛矿晶圆相较于薄膜、单晶器件具有高度可扩展性并易于制备，使其成为X射线检测和阵列成像应用中最有前景的候选者。然而，多晶晶圆的制备过程中不可避免的会产生大量的晶界和孔隙，从而导致严重的离子迁移并进一步引起器件不稳定和电流漂移，严重限制了探测器的成像分辨率和未来的商业化应用。(1D) δ该研究为钙钛矿应用于X射线成像提供了一种新的设计思路和材料选择体系，并有望实现未来商业化应用。该研究第一作者为固体所博士研究生汪子涵，通讯作者为潘旭研究员、叶加久博士后。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省杰出青年基金等项目的支持。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02476图.
2023 07.21

中科院合肥研究院科学岛药学团队发现曲西立滨在FLT3-ITD阳性急性白血病中的新应用

近日，中科院合肥物质院健康所刘青松药学团队基于药物重定位策略，发现了AKT抑制剂曲西立滨具有靶向STAT5进而抑制FLT3-ITD阳性急性髓系白血病（FLT3-ITD+AML）并克服耐药的作用。该研究成果在线发表于国际期刊MedComm。FLT3-ITD+AML在急性髓系白血病中约占25%，其主要发病机制是由于FLT3激酶基因发生了ITD突变进而导致白血病细胞的异常增殖。虽然目前针对FLT3激酶已开发出多款靶向药物，然而这些药物的长期使用会产生复发耐药等问题，因此开发新型的治疗策略具有重要的意义。在该研究中，科研人员采用老药新用的研究策略，通过高通量筛选的方法，发现AKT激酶抑制剂曲西立滨具有选择性抑制FLT3-ITD+AML细胞增殖的作用，而其它AKT激酶抑制剂却没有类似的效果。有研究报道，核转录因子STAT5是FLT3-ITD介导的信号通路的关键下游蛋白，其过度活化是临床上常见的引起FLT3-ITD突变细胞耐药的主要原因，对FLT3-ITD+AML的发生发展起着重要的调节作用。科研人员通过分子生物学、生物化学以及组学研究手段发现，曲西立滨通过结合STAT5影响了STAT5的二聚并阻
2023 07.21

中科院合肥研究院科学岛团队在地表水质的光谱监测技术方面取得新进展

近日，中科院合肥物质院智能所光谱智能感知团队提出了一种基于紫外可见光谱（UV-Vis）和近红外（NIR）光谱数据融合策略，用于地表水质的快速高精度检测。相关研究成果已在分析化学领域期刊Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy上发表。水质参数的实时监测对地表水污染的防治具有重要意义。化学需氧量(COD)、氨氮(AN)和总氮(TN)是反映地表水污染程度的关键指标。紫外-可见(UV-Vis)光谱和近红外(NIR)光谱作为两种快速、简便、多组分的分析技术，在水质监测中具有传统化学检测方法无法比拟的优势。为了进一步提高光谱方法检测水质的精确性，科研团队开发出一种基于UV-Vis和NIR光谱数据融合(UV-Vis-NIR)的地表水质检测策略。研究人员首先对70份不同污染程度的河流样本进行光谱采集和化学测定，通过UV-Vis与NIR光谱的初级融合获得UV-Vis-NIR融合数据，采用不同的变量选择算法优化地表水污染指标的UV-Vis-NIR融合模型。研究结果表明，基于UV-Vis-NIR数据融合策略的地表水
2023 07.21

中科院合肥研究院科学岛团队在高结晶石墨烯宏观体研究方面取得新进展

近期，中科院合肥物质院固体所王振洋研究员团队在高结晶石墨烯宏观体的共价生长及其电学行为调制方面取得系列进展，相关研究成果发表在Advanced Functional Materials和Chemical Engineering Journal上。石墨烯是一种具有优异力学、电学、热学和光学性能的二维碳材料。石墨烯的高效制备及宏观组装对其规模应用具有重要意义。目前，石墨烯宏观体的常规制备方法如液相自组装、3D打印和催化模板法等仅能实现石墨烯片层间的非共价弱相互作用连接，导致石墨烯晶体结构的不连续，成为限制石墨烯宏观体电学性质的主要因素。鉴于此，研究人员开发了一种激光辅助的layer-by-layer共价生长方法来制备高结晶石墨烯宏观体，分子动力学模拟从理论上揭示了其共价生长机制。共价生长法使得材料具有连续的晶体结构，与非共价组装相比，其跨层电导率实现了100倍的提高。该材料有助于解决石墨烯规模化应用面临的层状堆垛、晶体质量调控、离子输运通道、体积效应等问题，为石墨烯的储能电极应用奠定了基础。相关研究成果发表在Advanced Functional Materials (Adv. Funct

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