新型粘合剂可按需生效 甚至可在水下切换状态

新型粘合剂可按需生效甚至可在水下切换状态设计粘合剂意味着要平衡两种相互冲突的特性--粘合的好坏和分离的难易程度。显然，提高其中一项通常会牺牲另一项。理想的胶水应该是在使用过程中保持牢固，但在出现错误或产品不再有用时又能按需释放。现在，日本国立材料科学研究所（NIMS）的科学家们开发出了一种可以做到这一点的粘合剂。其中的关键成分是咖啡酸，它可以在不同波长的光线下形成和破坏交联。在这种情况下，研究小组制作了一种含有咖啡酸的聚合物，将其涂在表面上，然后将其暴露在波长为365纳米（nm）的紫外线下。这样就能将其固化成一层坚固的薄膜，在室温下保持牢固，剪切粘附强度高达7.2兆帕。当不再需要这种粘附力时，可将薄膜暴露在254纳米紫外线下，紫外线会破坏交联，使其恢复原状。这样，它就不会在表面上留下任何残留物，也不会失去任何粘合特性，基本上可以像新的一样重复使用。研究人员对这种粘合剂进行了一系列测试，包括反复弯曲样品和举起40千克（88磅）重物。在其他测试中，他们用这种粘合剂修复破裂的硅管，然后用高压水冲洗硅管，没有发现任何泄漏。在后续测试中，研究小组证明它甚至可以在水下使用。在粘合剂中嵌入了磁性纳米粒子，当施加磁场时，磁性纳米粒子就会升温，从而将粘合剂与基底融为一体。研究小组说，这种材料的应用范围很广，可以让产品在使用寿命结束后更容易地拆卸成部件，并转化成新产品。这项研究发表在《先进功能材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374539.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374539.htm

受贻贝启发的粘合剂可在植入物和骨骼之间建立粘合关系

受贻贝启发的粘合剂可在植入物和骨骼之间建立粘合关系3D打印机将多巴胺基粘合剂应用到髋关节的三维钛轴上图/弗劳恩霍夫CMI人工髋关节等植入物的问题之一是，随着时间的推移，钛植入物会从与其粘合的骨头上脱落。这时就需要进行第二次手术来重新连接或更换植入物。多年来，不同的研究小组一直在寻找避免这种情况发生的方法。由贻贝启发的胶水是最新也是最有趣的例子之一。这种生物相容性物质由德国弗劳恩霍夫研究小组的科学家开发，可以直接用三维打印技术打印到钛植入物的曲面上，确保植入物/骨界面的涂层均匀。它主要由含有多巴胺的合成聚合物组成。多巴胺分子是二羟基苯丙氨酸的化学类似物（即具有相似的结构），而二羟基苯丙氨酸是贻贝产生的关键氨基酸，是其天然粘合剂的一部分。这种胶水还含有矿物质颗粒、蛋白质和信号分子等添加剂，可使患者的身体将其识别为类似骨骼的物质。因此，邻近骨组织的细胞很容易长入其中，据说这样就能确保牢固持久的粘合。此外，多巴胺还具有抗菌作用，可最大限度地降低植入部位的感染几率。最后，这种胶水还可以改性，只有在紫外线照射下才会硬化。这意味着外科医生可以慢慢地对准植入物，然后在植入物完全就位后用紫外线灯将其锁定。今后，还可以打开或关闭粘合效果，以便在必要时重新定位种植体。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402677.htm

革命性的锂离子电池技术有望使电动车续航能力提高10倍

革命性的锂离子电池技术有望使电动车续航能力提高10倍由浦项工科大学教授SoojinPark（化学系）和YounSooKim（材料科学与工程系）以及西江大学大学教授JaegeonRyu（化学与生物分子工程系）领导的研究小组开发了用于高容量阳极材料的带电聚合物粘合剂，该材料既稳定又可靠，提供的容量是传统石墨阳极的10倍甚至更高。这一突破是通过用硅阳极代替石墨，结合分层带电聚合物，同时保持稳定性和可靠性而实现的。该研究结果作为封面文章发表在《先进功能材料》杂志上。像硅这样的高容量阳极材料对于制造高能量密度的锂离子电池至关重要；它们可以提供至少10倍于石墨或其他现有阳极材料的容量。但存在的挑战是，高容量负极材料在与锂反应过程中的体积膨胀对电池的性能和稳定性构成了威胁，为了缓解这一问题，研究人员一直在研究能够有效控制体积膨胀的聚合物粘合剂。然而，迄今为止的研究仅仅集中在化学交联和氢键上。化学交联涉及粘合剂分子之间的共价键，使其成为固体，但有一个致命的缺陷：一旦断裂，键就无法恢复。另一方面，氢键是分子之间基于电负性差异的可逆的二次结合，但其强度（10-65千焦/摩尔）相对较弱。研究小组开发的新聚合物不仅利用了氢键，而且还利用了库仑力（正负电荷之间的吸引力）。这些力的强度为250千焦/摩尔，比氢键的强度高得多，但它们是可逆的，因此容易控制体积膨胀。高容量阳极材料的表面大多带负电，而分层带电的聚合物交替排列，带正负电，可以有效地与阳极结合。此外，该团队还引入了聚乙二醇来调节物理特性并促进锂离子的扩散，从而形成了锂离子电池中发现的厚实的高容量电极和最大的能量密度。SoojinPark教授解释说："这项研究有可能通过加入高容量的阳极材料来大幅提高锂离子电池的能量密度，从而延长电动汽车的行驶里程。硅基阳极材料有可能将驾驶里程提高至少10倍"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353187.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353187.htm

采用新型电沉积方法的全固态电池技术取得突破

采用新型电沉积方法的全固态电池技术取得突破通过底部电沉积机制稳定锂金属阳极全固态电池的示意图。资料来源：POSTECH应对电池安全挑战在电动汽车和储能系统等各种应用中，二次电池通常依赖于液态电解质。然而，液态电解质的易燃性带来了火灾风险。这促使人们不断努力探索在全固态电池中使用固态电解质和金属锂（Li），从而提供更安全的选择。在全固态电池的运行过程中，锂被镀在阳极上，利用电子的运动产生电力。在充电和放电过程中，锂金属会经历失去电子、转化为离子、重新获得电子和电沉积回金属形态的循环过程。然而，锂的任意电沉积会迅速耗尽可用的锂，导致电池的性能和耐用性大幅降低。阳极保护的创新为解决这一问题，研究团队与浦项制铁N.EX.THub合作开发了一种由功能粘合剂（PVA-g-PAA）[2]组成的全固态电池阳极保护层。该层具有优异的锂转移特性，可防止随机电沉积并促进"底部电沉积"过程。这可确保锂从阳极表面底部均匀沉积。研究小组利用扫描电子显微镜（SEM）进行了分析，证实了锂离子的稳定电沉积和分离[3]。这大大减少了不必要的锂消耗。研究小组开发的全固态电池还证明，即使锂金属薄至10微米（μm）或更薄，也能长时间保持稳定的电化学性能。领导这项研究的SoojinPark教授表达了他的承诺，他说："我们通过一种新颖的电沉积策略设计出了一种持久的全固态电池系统。通过进一步研究，我们的目标是提供更有效的方法来提高电池寿命和能量密度。在合作研究成果的基础上，浦项制铁控股公司计划推进锂金属阳极的商业化，这是下一代二次电池的核心材料。"说明电沉积通过电解液中的电流将金属沉积到浸没在电解液中的电极上的方法PVA-g-PAA聚（乙烯醇）-接枝-聚（丙烯酸）脱离脱离或分离，金属锂失去电子并转化为锂离子的现象编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424772.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424772.htm

纳米线创新：科学家以更高的耐用性革新燃料电池

纳米线创新：科学家以更高的耐用性革新燃料电池电极中垂直排列的同轴纳米线，质子在纳米线内部的离子芯中传输。铂纳米薄膜外壳中传输的电子与氧气结合，完成燃料电池阴极反应。来源：LANL与其他设计相比，这种创新电极由不易腐蚀的纳米线组成，是聚合物电解质膜燃料电池的核心，它可以让燃料电池使用氢气作为汽车的无排放动力。洛斯阿拉莫斯国家实验室团队的科学家雅各布-斯本德洛（JacobSpendelow）在《先进材料》（AdvancedMaterials）杂志上介绍了他们的研究成果。"这项工作表明，我们可以摆脱传统的碳基催化剂载体，消除与碳腐蚀相关的降解问题，同时还能实现较高的燃料电池性能"。耐久性的增强使这种燃料电池有望应用于重型卡车，在这种应用中，燃料电池的寿命必须超过25000小时。同轴纳米线电极（CANE）由垂直排列的纳米线阵列组成，其中每根纳米线都由催化活性铂膜构成，铂膜围绕着离子传导聚合物芯。通过避免使用碳基催化剂支架，CANE消除了与碳腐蚀相关的常见降解机制。为了评估新型燃料电池的耐用性，洛斯阿拉莫斯国家实验室的团队进行了加速应力测试。值得注意的是，在针对支持材料进行了5000次应力测试循环后，CANE的性能损失仅为2%。相比之下，传统的碳基电极性能则下降了惊人的87%。同轴纳米线方法是洛斯阿拉莫斯国家实验室开发的几种新型燃料电池设计之一。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380263.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380263.htm

锂电池循环寿命和快充性能有望大幅提升

锂电池循环寿命和快充性能有望大幅提升近日，荷兰代尔夫特理工大学的MarnixWagemaker教授团队与中核集团原子能院核物理研究所中子散射团队合作，在国际权威期刊《自然》上发表了锂离子电池领域的最新研究成果。该成果或将大幅提升锂电池循环寿命和快充性能，标志着中核集团重大科研设施中国先进研究堆全面开放应用取得重要进展。该研究围绕有序层状氧化物开展，这是目前锂离子电池中最重要的正极材料之一。在进行深度充电时，该结构框架容易受到晶格应力、结构或机械化学降解的影响，使得电池容量急剧下降，从而导致电池寿命缩短。（科技日报）