導(dǎo)電材料的案例
在層狀雙鈣鈦礦材料中預(yù)測新型的p型透明導(dǎo)電材料
【引言】
電子型的透明導(dǎo)電材料，比如摻雜的In2O3,SnO2, ZnO, 和CdO等，目前已在工業(yè)界得到了非常廣泛和成功的應(yīng)用。但是，目前還沒有成熟的商業(yè)化的空穴型的透明導(dǎo)電材料。近些年來研究者嘗試通過引入Cu以及重陽離子Bi等方式來實(shí)現(xiàn)透明導(dǎo)電氧化物的空穴型摻雜，但是遺憾的是這些材料的空穴有效質(zhì)量都太大，從而使得其載流子遷移率過低。因此探索和發(fā)現(xiàn)具有低空穴有效質(zhì)量和高導(dǎo)電性的空穴型透明導(dǎo)電材料具有重大的研究意義。
【成果簡介】
最近，清華大學(xué)材料學(xué)院柳百新院士課題組和中物院北京計(jì)算科學(xué)研究中心黃兵教授課題組合作，通過第一性原理計(jì)算的方法研究了54種潛在的層狀雙鈣鈦礦化合物Cs4M2+B3+2XVII12(M2+=Mg2+/Ca2+/Sr2+/Zn2+/Cd2+/Sn2+, B3+=Sb3+/In3+/Bi3+; XVII=Cl-/Br-/I-) 的穩(wěn)定性、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，最終從這54種材料中成功發(fā)現(xiàn)7種適合于做空穴型透明導(dǎo)電體的材料。這些材料有較好的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，熱力學(xué)和動力學(xué)穩(wěn)定性；擁有足夠大的光學(xué)能隙和透明性；低的空穴有效質(zhì)量，以及本征的優(yōu)良的空穴型導(dǎo)電性質(zhì)。特別是，體系的特殊對稱性使得這些材料價(jià)帶中的帶間光躍遷非常弱。這些性質(zhì)使得它們是迄今為止被預(yù)測的最好的空穴型透明導(dǎo)電體的材料。本工作研究者通過深入的能帶結(jié)構(gòu)分析對這些材料適于做空穴型透明導(dǎo)電材料給予了較充分的理論解釋。此工作不僅首次將鈣鈦礦材料的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到透明導(dǎo)電材料，還對在未知化合物中設(shè)計(jì)搜尋理想的空穴型透明導(dǎo)電材料提供了很重要的借鑒思路。
展開 具有反常壓阻效應(yīng)的液態(tài)金屬柔性導(dǎo)電復(fù)合材料
然而，最近由澳大利亞伍倫貢大學(xué)李衛(wèi)華教授和唐詩楊博士領(lǐng)導(dǎo)的研究組與美國北卡羅萊納州立大學(xué)Michael Dickey教授組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)合成的一種新型復(fù)合材料似乎打破了這一規(guī)律。與傳統(tǒng)導(dǎo)電材料不同，這種由液態(tài)金屬、磁性金屬粉末和高分子彈性基底合成的導(dǎo)電材料在被拉伸時(shí)電阻會劇烈減小，在拉伸量僅有10%的情況下其電阻率就能減小到初始阻值的千萬分之一，并且在拉伸量曾加到30%的情況下其電阻率甚至能減小到初始阻值的一億分之一！那么，究竟是什么原因讓這種材料具有了如此神奇的性質(zhì)呢？且聽筆者一一道來。
要解釋這種材料的原理，就不得不先介紹一下彈性導(dǎo)電復(fù)合材料。這一類材料一般由彈性絕緣基底和導(dǎo)電填充材料混合而成，兼具了良好的導(dǎo)電性和彈性體的可變形功能。然而，魚與熊掌不可兼得，傳統(tǒng)的彈性導(dǎo)電復(fù)合材料在拉伸時(shí)導(dǎo)電性能會有明顯下降：一旦材料被拉伸，其中的導(dǎo)電填充填料就會互相分離，使得其導(dǎo)電能力大打折扣。因此，在機(jī)械變形時(shí)維持材料的高電導(dǎo)率就成為了目前導(dǎo)電復(fù)合材料領(lǐng)域一個(gè)至關(guān)重要的課題。
傳統(tǒng)復(fù)合材料在拉伸時(shí)其中的導(dǎo)電顆粒互相分離
為了解決這一難題，該研究團(tuán)隊(duì)成員基于他們豐富的關(guān)于液態(tài)金屬材料研究的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性地將液態(tài)鎵銦合金微液滴和固態(tài)金屬微粉末混合加入彈性基底，制作出了這種混合填料復(fù)合材料。EGaIn鎵銦合金中的鎵銦比例為3:1，在常溫下即可維持液態(tài)，兼具高導(dǎo)電性、可變形性與高表面張力，是導(dǎo)電填料的理想選擇。這種復(fù)合材料的制作過程并不復(fù)雜，只需將固液兩種填料和液態(tài)基底混合攪拌均勻，真空脫氣后在烤箱中固化定型即可。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一旦材料固化定型，其電阻率在壓縮、拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)等任何機(jī)械變形下均會劇烈下降。
展開 中國研發(fā)新型超高導(dǎo)電材料 電導(dǎo)率是石墨烯一千倍
據(jù)央視新聞客戶端報(bào)道，3月19日復(fù)旦大學(xué)修發(fā)賢團(tuán)隊(duì)在材料領(lǐng)域國際頂級期刊《自然·材料》上發(fā)表最新研究論文，論文名為《外爾半金屬砷化鈮納米帶中的超高電導(dǎo)率》，該團(tuán)隊(duì)在論文中稱已制備出二維體系中具有目前已知最高導(dǎo)電率的外爾半金屬材料-砷化鈮納米帶。
報(bào)道稱，修發(fā)賢團(tuán)隊(duì)新研制的砷化鈮納米帶材料，電導(dǎo)率是銅薄膜的一百倍，石墨烯的一千倍。同時(shí)，區(qū)別于超導(dǎo)材料只能在零下幾十度超低溫下應(yīng)用，新材料砷化鈮的高電導(dǎo)機(jī)制即使在室溫下仍然有效。這一發(fā)現(xiàn)也為材料科學(xué)尋找高性能導(dǎo)體提供了一個(gè)可行思路，在降低電子器件能耗等方面有重大價(jià)值。
復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授修發(fā)賢稱，我們的手機(jī)發(fā)熱、電腦發(fā)熱是有兩個(gè)原因，晶體管本身的發(fā)熱和電流流經(jīng)這些（互連）導(dǎo)線所產(chǎn)生的導(dǎo)線發(fā)熱，那我們現(xiàn)在要解決的問題就是導(dǎo)線的發(fā)熱，我們的這個(gè)材料就可以在這一方面有所用途。
導(dǎo)電材料是電子工業(yè)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在最主要的材料是銅，已大規(guī)模用于晶體管的互連導(dǎo)線。信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備體積越來越小，而當(dāng)銅變得很薄，進(jìn)入二維尺度時(shí)，電阻變大，導(dǎo)電性迅速變差，功耗大幅度增加。這也是制約芯片等集成電路技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要瓶頸。
展開 科學(xué)家研發(fā)出適用于標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)的導(dǎo)電CNT復(fù)合材料
近日，意大利一組研究人員表示，可以使用碳納米管（CNT）制造導(dǎo)電復(fù)合材料，并可以使用標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)3D打印機(jī)進(jìn)行3D打印。在都靈理工大學(xué)的MarcoSangermano教授領(lǐng)導(dǎo)下，研究團(tuán)隊(duì)一直在使用數(shù)字光處理（DLP）（一種使用光聚合物和光投影的3D打印技術(shù)）進(jìn)行研究。
該研究結(jié)果最近發(fā)表在Polymer的題為“Developmentof3DprintableformulationscontainingCNTwithenhancedelectricalproperties”中。研究團(tuán)隊(duì)正在努力實(shí)現(xiàn)保持碳納米管的電性能的可3D打印聚合物納米復(fù)合材料。對于不熟悉的人來說，碳納米管僅僅是具有納米級直徑的碳基管狀材料。
作為項(xiàng)目的一部分，研究人員創(chuàng)建了一種由兩種聚合物（PEGDA和PEGMEMA）組成的基質(zhì)材料，并向其中添加了多壁碳納米管。在這個(gè)階段，研究人員制造了許多不同的材料，每種材料具有不同比例的聚合物和納米管，并進(jìn)行流變試驗(yàn)（換句話說，就是以液體形式進(jìn)行測試）。然后使用可3D打印的最佳粘度的材料混合物，使用未改性的DLP3D打印機(jī)產(chǎn)生一系列物體。
在打印的對象中，有三毫米立方體、亞毫米薄膜、厘米級六邊形結(jié)構(gòu)和電路模型。后者用于測試碳納米管聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)電和機(jī)械特性。對3D打印對象的后續(xù)測試展示了一些新發(fā)現(xiàn)。首先，研究人員發(fā)現(xiàn)向材料混合物中加入CNT會導(dǎo)致交聯(lián)密度的輕微降低，這降低了物體的機(jī)械性能。然而，電測試表明，通過將甚至0.1wt％的CNT加入到聚合物混合物中，材料的導(dǎo)電性提高了三個(gè)數(shù)量級（1000x）。當(dāng)它們提高CNT的濃度時(shí)，電導(dǎo)率進(jìn)一步增加。
雖然測試展示了碳納米管復(fù)合材料的導(dǎo)電潛力，但研究人員正在努力改善材料的機(jī)械性能，同時(shí)保持其導(dǎo)電性能。為了做到這一點(diǎn)，他們正在測試使用更強(qiáng)的光源提高DLP3D打印機(jī)的效率。
展開 
科學(xué)家研發(fā)出適用于標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)的導(dǎo)電CNT復(fù)合材料
近日，意大利一組研究人員表示，可以使用碳納米管（CNT）制造導(dǎo)電復(fù)合材料，并可以使用標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)3D打印機(jī)進(jìn)行3D打印。在都靈理工大學(xué)的MarcoSangermano教授領(lǐng)導(dǎo)下，研究團(tuán)隊(duì)一直在使用數(shù)字光處理（DLP）（一種使用光聚合物和光投影的3D打印技術(shù)）進(jìn)行研究。
該研究結(jié)果最近發(fā)表在Polymer的題為“Developmentof3DprintableformulationscontainingCNTwithenhancedelectricalproperties”中。研究團(tuán)隊(duì)正在努力實(shí)現(xiàn)保持碳納米管的電性能的可3D打印聚合物納米復(fù)合材料。對于不熟悉的人來說，碳納米管僅僅是具有納米級直徑的碳基管狀材料。
作為項(xiàng)目的一部分，研究人員創(chuàng)建了一種由兩種聚合物（PEGDA和PEGMEMA）組成的基質(zhì)材料，并向其中添加了多壁碳納米管。在這個(gè)階段，研究人員制造了許多不同的材料，每種材料具有不同比例的聚合物和納米管，并進(jìn)行流變試驗(yàn)（換句話說，就是以液體形式進(jìn)行測試）。然后使用可3D打印的最佳粘度的材料混合物，使用未改性的DLP3D打印機(jī)產(chǎn)生一系列物體。
在打印的對象中，有三毫米立方體、亞毫米薄膜、厘米級六邊形結(jié)構(gòu)和電路模型。后者用于測試碳納米管聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)電和機(jī)械特性。對3D打印對象的后續(xù)測試展示了一些新發(fā)現(xiàn)。首先，研究人員發(fā)現(xiàn)向材料混合物中加入CNT會導(dǎo)致交聯(lián)密度的輕微降低，這降低了物體的機(jī)械性能。然而，電測試表明，通過將甚至0.1wt％的CNT加入到聚合物混合物中，材料的導(dǎo)電性提高了三個(gè)數(shù)量級（1000x）。當(dāng)它們提高CNT的濃度時(shí)，電導(dǎo)率進(jìn)一步增加。
雖然測試展示了碳納米管復(fù)合材料的導(dǎo)電潛力，但研究人員正在努力改善材料的機(jī)械性能，同時(shí)保持其導(dǎo)電性能。為了做到這一點(diǎn)，他們正在測試使用更強(qiáng)的光源提高DLP3D打印機(jī)的效率。
展開 研究人員開發(fā)出用于FDM 3D打印的導(dǎo)電PEEK復(fù)合材料
2018年9月10日，從外媒獲悉，來自葡萄牙米尼奧大學(xué)、德累斯頓萊布尼茨聚合物研究所和荷蘭歐洲空間研究與技術(shù)中心的研究人員聯(lián)合開發(fā)了一種能夠用于FFF / FDM 3D打印的導(dǎo)電PEEK材料。據(jù)悉，研究人員通過添加碳納米管和石墨納米片來生產(chǎn)這種材料，納米管可以使3D打印材料具有一系列材料特性，這次研究人員首次研究其導(dǎo)電性。這是材料史上一次重大突破，為創(chuàng)造復(fù)雜的功能性結(jié)構(gòu)開辟了新的途徑。
石墨納米粒子可以改善PEEK材料的熔化特性，使電導(dǎo)率保持在目標(biāo)水平，并使摩擦系數(shù)降低了60％。試驗(yàn)顯示其有著與長絲相當(dāng)?shù)臉O限拉伸強(qiáng)度，雖然斷裂應(yīng)變和導(dǎo)電性較低，但這可通過3D打印參數(shù)優(yōu)化解決。
值得一提的是，該團(tuán)隊(duì)采用了Victrex的PEEK材料，這是一家專注于高性能、高熱塑性塑料的材料公司。他們使用PEEK顆粒并將其熔化，添加多壁碳納米管和石墨。然后，他們將這種結(jié)構(gòu)重新造粒并將其轉(zhuǎn)變成可3D打印的1.75毫米長絲。
研究人員將這些納米復(fù)合材料擠壓成可用于商用3D打印機(jī)的長絲。值得注意的是，每一步加工都有可能會產(chǎn)生導(dǎo)電率較低的復(fù)合材料，需要它們保持足夠的導(dǎo)電率（10 S / m）。另外，歐洲研究機(jī)構(gòu)計(jì)劃在其衛(wèi)星中測試這些Peeek 3D打印材料。
（來自：3D虎）
展開 西安交大郭保林教授課題組 ACS Nano/Nano-Micro Lett.綜述：光響應(yīng)水凝膠皮膚敷料和導(dǎo)電傷口敷料領(lǐng)域研究進(jìn)展
導(dǎo)電傷口敷料
圖2. 常見導(dǎo)電生物材料用于加速傷口愈合
基于導(dǎo)電聚合物、碳納米材料或導(dǎo)電無機(jī)納米材料的導(dǎo)電生物材料由于具有與人體皮膚相似的導(dǎo)電性、良好的抗氧化和抗菌活性、電控藥物遞送和光熱效應(yīng)，在傷口愈合和皮膚組織工程中顯示出巨大的潛力。缺乏對用于傷口愈合和皮膚組織工程的多功能光響應(yīng)水凝膠以及導(dǎo)電生物材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的評論。據(jù)此，郭保林團(tuán)隊(duì)等全面總結(jié)了導(dǎo)電傷口敷料在傷口愈合和皮膚組織工程方面的近期巨大成就和巨大潛力。
該綜述首先討論了用于傷口愈合的導(dǎo)電生物材料的一般設(shè)計(jì)原則，包括基體材料的選擇、結(jié)構(gòu)形態(tài)、以及導(dǎo)電材料。總結(jié)了不同導(dǎo)電物質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)。通過2D和3D形態(tài)對不同形式的導(dǎo)電生物材料的制造方法進(jìn)行了回顧和分類，并討論了其在不同傷口模型中的應(yīng)用，以及在面對特定傷口時(shí)要考慮的相關(guān)方面。進(jìn)一步綜述了導(dǎo)電生物材料通過電療、傷口敷料和傷口評估三種策略在傷口愈合中實(shí)現(xiàn)其巨大價(jià)值的方法。最后，針對目前的成就和臨床需求，進(jìn)一步展望了未來的方向以及存在的的挑戰(zhàn)。
該綜述以“Conductive Biomaterials as Bioactive Wound Dressing for Wound Healing and Skin Tissue Engineering”為題發(fā)表于Nano-Micro Letters (IF=16.419)上，通訊作者是西安交通大學(xué)郭保林教授。
原文鏈接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-021-00751-y
展開 ：用于心臟組織工程的多肽基導(dǎo)電抗菌凝膠材料
超分子材料通過非共價(jià)相互作用自組裝，以實(shí)現(xiàn)特定功能。這些可逆的非共價(jià)作用為材料提供了層級結(jié)構(gòu)，賦予材料有序與動態(tài)的特征，以模擬生命系統(tǒng)。其中，水凝膠為超分子材料的重要部分。而基于短肽的水凝膠由于其優(yōu)異的生物相容性、高保水量與高凝膠化傾向，具有廣闊的應(yīng)用前景。但較差的機(jī)械穩(wěn)定性阻礙了其發(fā)展。為此，引入超分子3D基質(zhì)，通過納米工程等手段能夠有效地解決機(jī)械性能不足的問題。同時(shí)，引入特定的超分子纖維能夠賦予凝膠導(dǎo)電性能，提供獨(dú)特的生物學(xué)功能。
本文中，作者開發(fā)了一種基于短肽RGD與聚苯胺（PAni）的超分子纖維復(fù)合水凝膠。該材料具有優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，能夠支持纖維細(xì)胞于表面的黏附與生長，同時(shí)也具有抗菌性與導(dǎo)電性能。
作者首先合成了肽段Fmoc-K(Fmoc)-RGD。該肽段能夠在低濃度下（0.5% w/v）下形成透明的凝膠。透射電子顯微鏡（TEM）表征表明，其由纏結(jié)的納米纖維組成，證明了其為超分子凝膠（圖1b）。流變結(jié)果表明，凝膠在一小時(shí)內(nèi)形成，儲能模量高達(dá)5 kPa（圖1c-d）。同時(shí)，上述凝膠具有一定的自愈特征，能夠在大應(yīng)變下轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，并在應(yīng)變于線性粘彈區(qū)時(shí)發(fā)生重組（圖1f-g）。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和熒光光譜表明凝膠內(nèi)部存在的β-折疊特征與Fmoc基團(tuán)的π–π堆積（圖1h-j）。
圖1. 本文的水凝膠設(shè)計(jì)
此外，分子動力學(xué)（MD）模擬也證實(shí)了凝膠的自組裝過程。其中，F(xiàn)moc基團(tuán)之間的π–π堆積在聚集體內(nèi)部形成疏水核心，對于水凝膠骨架的形成起到重要作用。
展開 江南大學(xué)劉禹教授團(tuán)隊(duì)AFM：雙材料 3D 打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬/彈性體網(wǎng)格導(dǎo)電復(fù)合材料的有序組裝
電子皮膚、軟體機(jī)器人和電磁屏蔽（EMI）材料等應(yīng)用的快速發(fā)展，使得具有優(yōu)異變形性和導(dǎo)電性的可拉伸導(dǎo)體需求日益迫切。對于實(shí)際的工程應(yīng)用需求，可拉伸導(dǎo)體需要在復(fù)雜變形條件下具有穩(wěn)定導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)完整性。因此，探究一種快速、可控、精準(zhǔn)的成形方法，以構(gòu)建柔性、穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)對于可拉伸導(dǎo)體的發(fā)展至關(guān)重要。
近期，江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院劉禹教授團(tuán)隊(duì)通過一種簡便且精確控制的一步式雙材料3D打印技術(shù)，將液態(tài)金屬（LM）與彈性體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有序組裝為規(guī)則的固液兩相復(fù)合材料，以構(gòu)建高導(dǎo)電、可變形和穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（如圖1）。所制備的LM/PDMS網(wǎng)格復(fù)合材料具有超過180%的優(yōu)異拉伸性能，高達(dá)1.98×106 S m-1的導(dǎo)電率和72 dB的卓越電磁屏蔽性能(EMI SE)，并且在大拉伸應(yīng)變下，也能保證穩(wěn)定的導(dǎo)電性和良好的EMI SE。該LM/PDMS網(wǎng)格復(fù)合材料拓展了其在柔性顯示電路和柔性微波能量屏蔽層中的應(yīng)用，為充分利用LM在其聚合物基復(fù)合材料中的多功能特性提供了一種可能的策略。該成果以“Rational Assembly of Liquid Metal/Elastomer Lattice Conductors for High-Performance and Strain-Invariant Stretchable Electronics”為題，發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上（Adv. Funct. Mater. 2021, 2108336）。文章的第一作者是江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院王震宇副教授，第二作者為研究生夏栩婷，通訊作者為劉禹教授。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。
圖1.
展開 什么叫屏蔽電纜？電纜屏蔽層又是什么
一、電纜屏蔽層
1、在導(dǎo)體表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的導(dǎo)體等電位，并與絕緣層良好接觸，從而避免在導(dǎo)體與絕緣層之間發(fā)生局部放電。這一層屏蔽，又稱為內(nèi)屏蔽層。在絕緣表面和護(hù)套接觸處，也可能存在間隙，電纜彎曲時(shí)，油紙電纜絕緣表面易造成裂紋，這些都是引起局部放電的因素。
2、在絕緣層表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸，與金屬護(hù)套等電位，從而避免在絕緣層與護(hù)套之間發(fā)生局部放電。
電纜的屏蔽層為了均勻導(dǎo)電線芯和絕緣電場，6kV及以上的中高壓電力電纜一般都有導(dǎo)體屏蔽層和絕緣屏蔽層，部分低壓電纜不設(shè)置屏蔽層。屏蔽層有半導(dǎo)電屏蔽和金屬屏蔽兩種。
二、屏蔽電纜
這種電纜的屏蔽層大多采用編織成網(wǎng)狀的金屬線或采用金屬薄膜，有單屏蔽和多屏蔽的多種不同方式。單屏蔽是指單一的屏蔽網(wǎng)或屏蔽膜，其中可包裹一條或多條導(dǎo)線。多屏蔽方式是多個(gè)屏蔽網(wǎng)，屏蔽膜共處于一條電纜中。有的用于隔絕導(dǎo)線之間的電磁干擾，有的是為了加強(qiáng)屏蔽效果而采用的雙層屏蔽。屏蔽的作用機(jī)理是將屏蔽層接地使之隔絕外接對導(dǎo)線的感應(yīng)干擾電壓。
1、半導(dǎo)電屏蔽
半導(dǎo)電屏蔽層通常設(shè)置在導(dǎo)電線芯的外表面和絕緣層的外表面，分別稱為內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層和外半導(dǎo)電屏蔽層。半導(dǎo)電屏蔽層是由電阻率很低且厚度較薄的半導(dǎo)電材料構(gòu)成。內(nèi)半導(dǎo)電屏蔽層是為了均勻線芯外表面電場，避免因?qū)w表面不光滑以及線芯絞合產(chǎn)生的氣隙而造成導(dǎo)體和絕緣發(fā)生局部放電。外半導(dǎo)電屏蔽層與絕緣層外表面接觸很好，且與金屬護(hù)套等電位，避免因電纜絕緣表面裂紋等缺陷而與金屬護(hù)套發(fā)生局部放電。
2、金屬屏蔽
對于沒有金屬護(hù)套的中低壓電力電纜，除了設(shè)置有半導(dǎo)電屏蔽層外，還要增加金屬屏蔽層。
展開 布朗大學(xué)利用木材開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)材料 使離子導(dǎo)電率提高10-100倍
布朗大學(xué)的高級副研究員Qi和Qisheng Wu對這種銅－纖維素材料的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，以發(fā)現(xiàn)其具有良好離子導(dǎo)電性的原因。建模研究顯示，銅使纖維素聚合物鏈之間的空間增大，這通常存在于緊密排列的束中。間距擴(kuò)大相當(dāng)于產(chǎn)生了離子高速公路，使鋰離子可以相對不受阻礙地移動。“鋰離子通過在非有機(jī)陶瓷中發(fā)現(xiàn)的典型機(jī)制，在這種有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)中移動，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄水平的高離子導(dǎo)電率。使用來自大自然的材料，有助于減少制造電池的對環(huán)境造成的整體影響。”
除了可以作為固態(tài)電解質(zhì)，這種新材料還可以作為正極粘合劑，用于固態(tài)電池。為了匹配負(fù)極的容量，正極需要更厚。然而，這種厚度會影響離子導(dǎo)電性，使效率降低。為了讓更厚的正極工作，需要將其封裝在離子導(dǎo)電粘合劑中。該團(tuán)隊(duì)使用這種新材料作為粘合劑，并表示這是曾經(jīng)報(bào)道過的最厚的功能性正極之一。
研究人員希望，這種新材料能夠?qū)⒐虘B(tài)電池技術(shù)進(jìn)一步推向大眾市場。
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設(shè)計(jì)微米FeS2電極材料---同步構(gòu)建CNT導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)及保護(hù)殼
圖4 電化學(xué)性能圖
(a)1000mA.g-1下的循環(huán)效率圖；(b)不同電流密度下的倍率圖；(c) 5000mA.g-1下的循環(huán)效率圖
【小結(jié)】
為了解決納米級FeS2的表面副反應(yīng)嚴(yán)重以及體積能密度低等問題，本文設(shè)計(jì)并成功制備了具有CNTs外部保護(hù)殼層和內(nèi)部連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的FeS2/CNT微米材料(FeS2@B-CNTs)。材料的Li+擴(kuò)散性能優(yōu)異、電子導(dǎo)電性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、活性物質(zhì)利用率高、首次庫侖效率高達(dá)91.3%、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異，為實(shí)現(xiàn)過渡金屬硫化物長循環(huán)壽命和高能量密度的目標(biāo)提供了材料設(shè)計(jì)思路。
團(tuán)隊(duì)介紹：
連芳教授個(gè)人簡歷：
連芳，工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師。主要從事能源存儲轉(zhuǎn)換材料和相關(guān)資源利用開發(fā)的研究，近年來在高能量密度電極材料和新型電解質(zhì)體系的研發(fā)上獲得重要進(jìn)展。先后主持3項(xiàng)國家科技支撐計(jì)劃課題，1項(xiàng)國家863計(jì)劃課題、2項(xiàng)國家自然基金項(xiàng)目，參加多項(xiàng)國家和省市級課題。作為技術(shù)負(fù)責(zé)人先后開展了與德國寶馬公司、美國江森自控、日本日電公司的合作開發(fā)項(xiàng)目。在Journal of Materials Chemistry A, ACS applied materials & interfaces, Journal of Membrane Science, Journal of Cleaner Production等期刊發(fā)表論文60余篇。獲得發(fā)明專利20余項(xiàng)，其中許可實(shí)施和技術(shù)轉(zhuǎn)讓4項(xiàng)。
展開 Maxwell中winding設(shè)置后的各種loss到底是什么？——Maxwell技術(shù)2
兩個(gè)線圈，下方為500A*1圈的激勵電流，上方為感應(yīng)線圈，計(jì)算相應(yīng)的參數(shù)，采用winding輸入的參數(shù)如圖所示：
通過后處理的結(jié)果可以得到winding 的Loss如下選項(xiàng)
計(jì)算之后的各個(gè)結(jié)果如下：
? Solid loss:由于電流流過導(dǎo)電材料而產(chǎn)生的焦耳損耗，電流可以是激勵源，也可以是感應(yīng)渦流，導(dǎo)電材料應(yīng)該是實(shí)心的。相當(dāng)于電阻損耗
其中 s 為材料的電導(dǎo)率，J 為導(dǎo)體電流密度
? Stranded loss:由于電流流過導(dǎo)電材料而產(chǎn)生的焦耳損耗，在這種情況下，導(dǎo)體設(shè)置為絞線形式，電流只能是激勵源，相當(dāng)于I2R，但是R的算法是由幾何模型確定的圈數(shù)、截面積、電阻率等自動計(jì)算的，和輸入的R無關(guān)
? Stranded LossR:由于電流流過電壓源繞組寄生的集總電阻而產(chǎn)生的焦耳損耗，表示基于I2 乘以總電阻R的電阻損耗，相當(dāng)于輸入的R值乘以電流平方
? Core loss
? 電工鋼:層壓電工鋼的Steinmetz公式
? 鐵氧體:鐵氧體的Steinmetz公式
? 磁滯模型:使用實(shí)際磁滯回線特性計(jì)算的磁滯損耗，使用Steinmetz公式計(jì)算的渦流損耗。
? Total loss: 連續(xù)兩個(gè)時(shí)間步的平均損耗
綜合以上結(jié)果仿真得到的結(jié)果如下
1.Perwinding Strandedloss（winding1）表示線圈1的繞組損耗，計(jì)算為I2R，R計(jì)算為幾何形狀確定的結(jié)果，前面的電流為直線，功耗為平方關(guān)系，后期為定值
2.Perwinding Strandedloss（winding2）表示線圈2的繞組損耗，計(jì)算方法同上
3.
展開 電線電纜屏蔽層的作用與分類
在導(dǎo)體表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的導(dǎo)體等電位，并與絕緣層良好接觸 ，從而避免在導(dǎo)體與絕緣層之間發(fā)生局部放電。這一層屏蔽，又稱內(nèi)層屏蔽。
在絕緣層表面加一層半導(dǎo)電材料的屏蔽層，它與被屏蔽的絕緣層有良好接觸 ，與金屬護(hù)套等電位，從而避免在絕緣層與護(hù)套層之間發(fā)生局部放電這一層屏蔽稱為外屏蔽。
電力電纜的屏蔽層作用。
1、 電力電纜通過的電流比較大，電流周圍會產(chǎn)生磁場，為不影響別的元件，添加屏蔽層可
以把這種電磁屏蔽在電纜內(nèi)。
2、 電力電纜屏蔽層可以起到一定的接地保護(hù)作用，如果電纜芯線內(nèi)發(fā)生破損，泄露出來的
電流可以順屏蔽層流入接地網(wǎng)。
電力電纜導(dǎo)體屏蔽層的分類
鋁箔屏蔽層、銅網(wǎng)屏蔽層、鍍錫銅網(wǎng)屏蔽層，其中效果最好的是屏蔽層，屏蔽效果會隨著編織密度和層數(shù)的增加而增強(qiáng)。
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展開 ：基于全固態(tài)離子導(dǎo)電彈性體高精度3D打印智能柔性器件
然而，目前3D打印依然受到各種因素的限制，尤其是可選擇的打印材料種類非常有限，并且常用的熱固性或熱塑性樹脂是剛性和非導(dǎo)電材料，極大地限制了3D打印在柔性電子器件中的應(yīng)用。近年來，3D 打印軟導(dǎo)電材料（如水凝膠/離子凝膠）的快速發(fā)展為可穿戴觸覺設(shè)備和生物電子等智能應(yīng)用開辟了新機(jī)遇，但是仍然面臨一些無法逾越的瓶頸：水凝膠/離子凝膠內(nèi)液體容易蒸發(fā)或泄漏，導(dǎo)致其電學(xué)和機(jī)械性能的穩(wěn)定性欠佳。雖然通過設(shè)計(jì)光固化離子 彈性體可以克服這些難題，但是目前大多數(shù)離子 彈性體的光聚合動力學(xué)較慢和光固化效率極低。因此，迄今鮮有高精度3D打印的離子 彈性體被報(bào)道。
基于此，香港城市大學(xué)王鉆開教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種可快速光固化的全固態(tài)導(dǎo)電離子 彈性體（SCIE），實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電軟材料的高分辨率3D打印，從根本上解決了3D打印凝膠在應(yīng)用中溶劑蒸發(fā)或泄露的難題。與傳統(tǒng)3D打印導(dǎo)電凝膠相比，SCIE不僅能打印出高分辨率的懸垂晶格結(jié)構(gòu)（~50 μm）,而且在較寬的溫度范圍內(nèi)展現(xiàn)出優(yōu)秀的力學(xué)性能、可拉伸性、導(dǎo)電性以及抗疲勞能力。通過設(shè)計(jì)與優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，3D 打印柔性觸覺傳感器表現(xiàn)出高無結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳感器幾倍的靈敏度。此外，SCIE還具有優(yōu)異的普適性，可以與其他功能性無機(jī)材料復(fù)合，為 3D打印功能材料的設(shè)計(jì)提供了新范式，同時(shí)也推動了 3D打印在智能柔性電子器件中的應(yīng)用。
圖1. 3D打印SCIE的設(shè)計(jì)和優(yōu)點(diǎn)。（a和b）SCIE的實(shí)物照片和分子設(shè)計(jì)。（c）SCIE的電壓-電流曲線。(d) SCIE的光固化動力學(xué)。（e）SCIE的機(jī)械性能。（f）SCIE與商用打印材料粘度的對比。（g）SCIE和常用3D打印軟材料的楊氏模量、導(dǎo)電性、固化速度和流動性的對比。
圖2. SCIE的3D打印性能表征。
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