二維電極材料
關注創建者：憤怒的小雞 創建時間：2018-08-24
二維電極材料的實例教程
由于特有的結構優勢，二維材料成為理想的柔性電極材料。然而，目前已知的二維電極材料往往具有致密的原子排布，這使得鋰離子在層間的傳輸遇到較大的位阻，從而導致較低的功率密度和能量密度。
近期，在中國科學院李玉良院士的指導下，中科院青島生物能源與過程研究所研究員黃長水帶領的碳基材料與能源應用研究組首次設計合成了氟取代的石墨炔二維碳材料，應用于鋰離子電池負極，顯示出優異的電化學儲能性能。相關成果已在線發表于Energy & Environmental Science（一區TOP期刊，影響因子30.067）。
論文鏈接：
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c8ee01642a/unauth#!divAbstract
該研究組近期報道了在不同基底上制備石墨炔（Chemical Communications, 2018, 54, 6004）、氮摻雜石墨炔（Carbon, 2018, 137, 442）、石墨炔負載鐵（2D Materials, 2018, DOI: 10.1088/2053-1583/aacba5）。研究人員更是成功將氟原子引入石墨炔結構當中，制備得到新型碳基柔性電極材料，將極大地推動穿戴智能設備等所需柔性電池的發展。
圖：氟取代石墨炔在柔性電池中的應用
如圖所示，通過氟取代，使得石墨炔分子孔道擴大，在AB堆積下也具有優良的離子傳輸通道；同時，保留了石墨炔的基本框架和二維平面結構中的共軛體系，使其材料具有優異的導電性和載流子傳輸特性；尤其是碳氟鍵具有優良的循環儲鋰能力，不僅增加了材料的儲鋰位點，同時碳氟鍵與電解液具有很好的相容性，可以大大降低界面阻抗，從而提高循環穩定性。
展開 本案例從CT掃描微觀粒子斷層數據中，重建起來三維模型，計算氧氣電化學反應，橫向對比不同形態微觀粒子的反應強度分布。
通過對微觀粒子重建、分析，可以有效評估該粒子的多種性能表現，輔助研究人員快速發現和優化所需的粒子體系。
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A) 基于石墨烯的透明電極的逐步制備過程及其在基于 TENG 的手指運動監測中的應用。
圖6.A)用激光合成LIG，在PI上用激光合成LIG，在軟木上用LIG成像，在觸點分離TENG上用激光合成LIG。
圖7. A)基于TENG的MoS2單層薄膜的3D圖。B)基于相對極性測試和功函數測量的二維層狀材料的摩擦電學系列。
圖8.A)Ti3C2TXMXene結構及其在TENG中的應用。B)CNFS/MXene可伸縮TENG液體電極概述及其在人體運動監測中的應用。
圖9.A)基于MXene復合電極和LIG電極的TENG器件制造工藝布局。B)砂紙粒度、膜厚、織物質地等因素對FW-TENG性能的影響及其在集雨/風能中的應用。
圖10.MOF基材料在能源應用方面取得的主要成就的時間表。
圖11.a)基于ZIF-8的TENG，用于自供電四環素傳感.
圖12.a)基于HKUST-1/PDMS的TEN的3D插圖，以及不同濃度復合薄膜的衰減時間和介電常數的變化。
圖13.a)一種基于MOCP的自供電防腐系統觸點分離模式TENG。
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展開 二維范德華鐵電材料是否具有層依賴的鐵電極化特性也備受關注。因此，探索層依賴的本征鐵電極化和極化反轉以及研究極化關聯的輸運對理解二維鐵電極化的物理機制和引導構建鐵電基器件極為重要。
在此，來自山西師范大學的薛武紅副教授和許小紅教授，報道了2H α-In2Se3具有層依賴的鐵電極化現象。與
2H α-In2Se3偶數層相比，奇數層具有較大的面內電極化且能夠實現極化反轉；由于面內和面外極化的關聯性，當面內極化被電場反轉后，面外極化也出現類似的層依賴特性。該結果豐富了二維材料家族的層依賴物理特性，為有效構建極化關聯的納米器件（如：存內運算和復雜的神經形態運算等）提供了有意義的指導。
展開 鋰空氣二次電池因具有超高的理論比能量而成為國際上的研究與開發熱點，然而由于其正極復雜的氣-液-固共存的三相結構，及其在循環穩定性、能量效率等方面所存在的問題，其實際應用仍然面臨很大的挑戰，開發高效的空氣電極催化劑等材料十分迫切。
近日，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員溫兆銀帶領的團隊在鋰空氣電池電極材料的設計和機理研究方面取得新進展。他們針對金屬硫化物的催化惰性，以材料晶體結構修飾為手段，成功制備了具有高度晶格畸變的亞穩態金屬硫化物正極材料，具有潛在的應用價值，相關研究成果于近期發表于《納米快報》（Nano Letters, 2017, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00603）。
同時，他們還成功揭示了鋰空氣電池中間放電產物在氧空位位點的自催化分解反應，放電產物自催化分解現象的發現也可以為未來高效正極的設計提供新的思路和解決方案，該項成果于近期發表《納米能源》（Nano Energy, 2017, 36, 186-196. DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.04.038）。
溫兆銀團隊在前期成功合成定向結構三維二硫化鉬材料的基礎上（ACS Nano, 2015, 9 (12), 12464-12472. DOI: 10.1021/acsnano.5b05891），采用低溫液相法成功地設計了層內二硫化鉬/二硒化鉬異質結構，通過與美國伊利諾伊斯大學合作進行的球差校正掃描透射電鏡分析證明了該層狀材料層間和層內高度的晶格畸變，且沿相同晶面呈現間距不規則的特性，這種高度畸變的亞穩結構能夠顯著提升材料的催化活性。原位透射電鏡揭示了鋰離子在材料結構中的快速穿梭和傳輸。此種高活性的催化劑首次成功地實現了金屬硫化物在鋰空氣電池中的穩定深度循環，具有潛在的應用價值。
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UI界面如圖，詳情見論文：10.1016/j.compstruct.2023.117384，親測好用
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009 - COMSOL含Kerr材料的二維光子晶體波導（僅包含模型文件，40元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在Journal of Modern Optics上的文獻《A novel proposal for all-optical compact and fast XOR/XNOR gate based on photonic crystal 作者：Golnaz Tavakoli
西班牙《世界報》網站近日報道稱，芯片危機影響到了幾乎所有的工業活動，從汽車到手機或視頻游戲的制造。最糟糕的是沒有人知道它什么時候結束。
報道表示，芯片危機在最糟糕的時刻爆發了——第6波疫情、交通支出泡沫和各種不可預測的不幸（日本工廠火災、美國得克薩斯州風暴等
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作為一種能源，世界范圍內的化石燃料消費惡化了環境，并減少了對子孫后代的持續可獲得性。化石燃料是最常見的能源，但在其是有限的。過去，人類的動能、風能和水波能被浪費和忽視。科學界最近的焦點是利用這種能源作為部分解決化石燃料有限可獲得性和環境保護的替代方案。 摩擦電納米發電機(TENG)于2012年首次開發，已成為全球研究界理想的能源來源。TENGs的流行歸因于其重量輕、成本低、產量高、材料和器件設計廣
2021年日本政府決定將福島事故核廢水排入太平洋，這一舉動重新引起了國際社會對于核廢水中銫Cs+等重金屬離子處理方法的關注。蛭石（Vermiculite）作為一種地表中常見的層狀黏土礦物，儲量大、價格低廉，在核廢水處理中有著重要潛在應用。但銫離子在大塊蛭石層間擴散時，層間距易崩塌，導致塊體蛭石無法快速吸收Cs+離子，極大限制了二維礦物材料在核廢水處理中的應用
通過微觀到宏觀的尺度上的電極結構設計，該策略已經證明了其在儲能應用中的優點，并且有望應用在其它類似的二維材料的電極結構的構筑中。
圖5. 3D打印MXene MSCs的電化學性能。
二維范德華材料中的層依賴的物理特性是一個備受關注的研究熱點，例如石墨烯中層關聯的電子結構， CrI3中層依賴的磁序等。二維范德華鐵電材料是否具有層依賴的鐵電極化特性也備受關注。因此，探索層依賴的本征鐵電極化和極化反轉以及研究極化關聯的輸運對理解二維鐵電極化的物理機制和引導構建鐵電基器件極為重要。 在此，來自山西師范大學的薛武紅副教授和許小紅教授，報道了2H α-In2Se3具有層依賴的鐵電極化現象
