高功率旋轉(zhuǎn)電荷泵浦摩擦納米發(fā)電機(jī)

中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士團(tuán)隊(duì)成功將電荷泵浦策略應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)式摩擦納米發(fā)電機(jī)（Rotary charge pumping triboelectric nanogenerator，RC-TENG）中，實(shí)現(xiàn)了低頻激勵(lì)下的高輸出性能。研究論文發(fā)表于Advanced Energy Materials。RC-TENG由主TENG和泵浦TENG兩部分構(gòu)成，泵浦TENG為普通旋轉(zhuǎn)式TENG結(jié)構(gòu)，主TENG主要包括存儲電極和輸出電極。兩部分通過一種新穎的同步旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)連接，使電荷可以高效可靠地從泵浦TENG注入主TENG的存儲電極中。這些存儲電極中的約束電荷可產(chǎn)生類似于摩擦表面電荷的作用，在輸出電極中產(chǎn)生感應(yīng)輸出。

高功率旋轉(zhuǎn)電荷泵浦摩擦納米發(fā)電機(jī)。（a）器件的基本結(jié)構(gòu)爆炸視圖；（b）器件的電極結(jié)構(gòu)和電路連接示意圖；（c）一對泵浦TENG驅(qū)動(dòng)四個(gè)主TENG的典型輸出短路電流和轉(zhuǎn)移電荷量；（d）一對泵浦TENG驅(qū)動(dòng)四個(gè)主TENG的功率輸出，驅(qū)動(dòng)頻率2Hz；（e）器件在低頻驅(qū)動(dòng)下輸出的電能可點(diǎn)亮一組燈。（圖片來源于中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所網(wǎng)站）

輕量化液態(tài)金屬物質(zhì)

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系劉靜教授課題組首次提出了輕量化液態(tài)金屬物質(zhì)的概念，并展示了這一全新材料的特性和用途。研究論文發(fā)表于Advanced Functional Materials。文章特別以共晶鎵銦合金及中空玻璃微珠為典型代表，制備出了密度僅為水的一半以致可漂浮于水面的輕量化液態(tài)金屬復(fù)合材料。這種材料除保留了純液態(tài)金屬良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、力學(xué)強(qiáng)度及固液相變特性外，還擁有可塑性、可變形性乃至磁性等行為，作者們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了系列平面及三維應(yīng)用場景，并引入不同封裝方式實(shí)現(xiàn)了對材料漂浮行為的調(diào)控，展示了水面電路及水中機(jī)器人的潛在應(yīng)用。

晶界調(diào)控提高釹鐵硼熱變形磁體磁性能研究

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所稀土永磁團(tuán)隊(duì)先后開發(fā)出添加納米WC高熔點(diǎn)相和預(yù)擴(kuò)散Pr-Cu低熔點(diǎn)相兩種晶界調(diào)控方法，通過有效抑制界面粗晶區(qū)大幅提高了磁體的矯頑力，同時(shí)揭示了界面調(diào)控抑制粗晶區(qū)形成的機(jī)理。相關(guān)研究成果論文發(fā)表于Acta Materialia。釹鐵硼熱變形磁體由于具有磁能密度高、稀土用量少、制備流程短、易于實(shí)現(xiàn)近終成型等優(yōu)點(diǎn)，在變頻家電、綠色交通、智能制造等領(lǐng)域具有廣闊的市場前景，巨大的應(yīng)用需求也反向推動(dòng)了提高熱變形磁體磁性能的研究。然而，熱變形磁體內(nèi)顆粒界面處存在的無取向粗晶區(qū)對剩磁和矯頑力都具有嚴(yán)重的負(fù)面影響。該研究豐富了熱變形磁體的晶界調(diào)控理論。

非富勒烯三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高效太陽能電池受體材料

南方科技大學(xué)化學(xué)系副教授何鳳課題組合成了一種定位三氟甲基取代的高效有機(jī)太陽能電池受體材料，該材料可通過H/J聚集的協(xié)同作用形成具有更多電子跳躍傳輸結(jié)點(diǎn)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，極大改善電荷在分子間的傳輸，大幅提高器件性能。研究論文發(fā)表于Joule。有機(jī)非富勒烯小分子受體材料設(shè)計(jì)合成簡單，能級可調(diào)，在可見光甚至是近紅外區(qū)域有較強(qiáng)吸收。研究團(tuán)隊(duì)成功地將三氟甲基引入到稠環(huán)電子受體中，得到了超窄帶隙受體BTIC-CF3-γ，并將其應(yīng)用于太陽能電子器件中，極大地提高了器件的能量轉(zhuǎn)換效率，充分體現(xiàn)出光譜紅移和超窄帶隙的優(yōu)勢，在多元體系、半透明器件和疊層器件應(yīng)用方面展示出非常有潛力的前景。

單原子層溝道的鰭式場效應(yīng)晶體管

中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心韓拯、孫東明等與國內(nèi)外合作者首次演示了可陣列化、垂直單原子層溝道的鰭式場效應(yīng)晶體管。研究論文發(fā)表于Nature Communications。研究人員設(shè)計(jì)了高？ 300nm的硅晶體臺階模板，通過濕法噴涂化學(xué)氣相沉積（CVD）方法，實(shí)現(xiàn)了與臺階側(cè)壁共形生長的過渡族金屬硫化物單原子層晶體（MoS2、WS2等）。通過采用多重刻蝕等微納加工工藝，制備出以單層極限二維材料作為半導(dǎo)體溝道的鰭式場效應(yīng)晶體管，同時(shí)成功制備出鰭式場效應(yīng)晶體管陣列。嘗試引入碳納米管替代傳統(tǒng)金屬作為柵極材料，結(jié)果顯示該材料比傳統(tǒng)金屬柵具有更好的包覆性，可以有效提高器件性能。

可陣列化的單原子層鰭式晶體管形貌圖。（陣列最小間距為50納米）（圖片來源于中國科學(xué)院金屬研究所網(wǎng)站）

單原子層溝道的鰭式場效應(yīng)晶體管。a）硅工藝Fi nF E T的溝道材料、垂直二維原子晶體與單根碳納米管尺寸對比示意圖。b）器件結(jié)構(gòu)示意圖。插圖為截面示意圖。c）臺階共形生長的單層二維過渡族金屬硫化合物示意圖。d-e）臺階模板掃描電鏡照片，其中標(biāo)尺分別為100納米（左）和1微米（右）。（圖片來源于中國科學(xué)院金屬研究所網(wǎng)站）

超低功耗二維柔性神經(jīng)形態(tài)器件光電協(xié)同調(diào)制新策略

復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院副研究員陳琳、研究員孫清清等利用二維層狀MoS2制備具有光電協(xié)同調(diào)制功能的可穿戴仿人腦神經(jīng)形態(tài)器件，首次實(shí)現(xiàn)可穿戴仿生神經(jīng)突觸器件的aJ級別超低功耗，遠(yuǎn)低于生物功耗水平，為超低功耗、多端調(diào)制的可穿戴式類腦計(jì)算器件的應(yīng)用開辟了新的道路。研究論文發(fā)表于Advanced Science。科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于柔性二維MoS2的異質(zhì)突觸，成功實(shí)現(xiàn)生物體內(nèi)的長時(shí)程可塑性，將長時(shí)程增強(qiáng)（LTP）和長時(shí)程抑制（LTD）過程中的能耗降低至為18.3aJ/脈沖和28.9aJ/脈沖，為神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)提供了一條比人腦更出色的處理信息的途徑。

3D打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)仿生骨支架

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所吳成鐵研究員與常江研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在3D打印仿哈弗斯骨結(jié)構(gòu)生物陶瓷支架用于多細(xì)胞遞送和骨組織再生方面取得新進(jìn)展。研究論文發(fā)表于Science Advances。大段骨缺損的修復(fù)是臨床上的一大挑戰(zhàn)，3D打印技術(shù)由于精度高、可個(gè)性化定制而廣泛用于制備骨組織工程支架。該研究通過模擬骨的多級結(jié)構(gòu)及多細(xì)胞組成，采用光固化3D打印技術(shù)制備出仿哈弗斯骨結(jié)構(gòu)生物陶瓷支架，并負(fù)載骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)血管化骨的修復(fù)。該設(shè)計(jì)體現(xiàn)了這種基于仿哈弗斯骨結(jié)構(gòu)支架的多細(xì)胞遞送系統(tǒng)的普適性特征，可模擬體內(nèi)多細(xì)胞組織工程的再生微環(huán)境。

界面聚合過程調(diào)控制備具有亞埃級超高分離精度的納濾膜

中國科學(xué)院蘇州納米所靳健研究員課題組與美國范德堡大學(xué)林士弘教授課題組合作，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種利用表面活性劑自組裝有序單分子膜調(diào)控界面聚合過程（SARIP），制備具有超窄孔徑分布的薄膜復(fù)合納濾膜（TFC-NF）的策略，實(shí)現(xiàn)了亞埃級的分子/離子的高精度分離。研究論文發(fā)表于Nature Communications。研究者在油水界面處引入由陰離子表面活性劑——十二烷基磺酸鈉（SDS）形成的自組裝有序單分子膜，該有序排列的單分子膜極大地改變和調(diào)控了PIP單體的跨界面擴(kuò)散行為。SARIP被證明是一種調(diào)控單體擴(kuò)單行為，進(jìn)而調(diào)控界面聚合反應(yīng)，獲得具有超窄孔徑分布和超高精度分離性能的薄膜復(fù)合納濾膜的有效策略。