材料前沿最新综述精选(2018年1月第2周)

1、Progress in Polymer Science综述：从纳米到微观再到宏观：用于生物医学应用的静电纺丝分层结构聚合物纤维

图1静电纺丝分级结构的一维到三维聚合物纤维及其在生物医学领域的应用

包含一维，二维和三维分层结构的聚合物纤维由于它们在诸如感测， 医药，能源储存等领域的潜力最近受到越来越多的关注。近日，西南交通大学周绍兵（通讯作者）团队总结了过去十年中通过静电纺丝技术设计和制造分层结构聚合物纤维的进展，包括多种静电纺丝装置和使用各种聚合物的静电纺丝参数。这些定义明确的多级结构使纤维能够更有效地用于生物医学领域的应用，如药物输送，组织工程和诊断。通过这篇综述可以提供更好的理解聚合物纤维的结构和功能之间的关系以及进一步的生物医学应用。

文献链接：From nano to micro to macro: Electrospun hierarchically structured polymeric fibers for biomedical applications（Prog. Polym. Sci. ,2017,DOI:10.1016/j.progpolymsci.2017.12.003）

2、Accounts of Chemical Research综述：电化学石英晶体微天平电化学储能电极的原位实时机械和形貌表征

图2 形貌表征

石英晶体微量天平与耗散监测（QCM-D）在石英晶体板中产生表面声波，可以有效探测薄膜的结构。但是，大多数采用电化学系统的QCM测量是基于单一的（基本）频率进行的，因此，只要谐振带宽保持不变，就只适用于重力测量。多谐波测量主要是在导电/氧化还原聚合物膜上进行，而不是在典型的复合电池/超级电容器电极上进行。近日，巴伊兰大学Mikhael D. Levi、Doron Aurbach（共同通讯）等人总结了最近发表的致力于开发基于电化学QCM-D（EQCM-D），用于对操作电池/超级电容器电极的机械性能进行系统表征的方法。通过改变电极的组成和结构（薄/厚层，小/大颗粒，具有不同机械性能的粘合剂等），电解质溶液的性质和循环条件，显示该方法在不同的应用模式下运行的效果。该方法可以很容易地作为储能和转换领域的高效原位分析工具来实施。

文献链接：In Situ Real-Time Mechanical and Morphological Characterization of Electrodes for Electrochemical Energy Storage and Conversion by Electrochemical Quartz Crystal Microbalance with Dissipation Monitoring（Acc. Chem. Res.,2017,DOI:10.1021/acs.accounts.7b00477）

3、Accounts of Chemical Research综述：缓解高能电化学储能系统退化的纳米级保护层

图3 纳米级保护层示意图

在追求更高能量的储能设备方面，新的离子储存材料和高压电池化学品是非常重要的。越来越多的研究强调了通过在电极-电解质界面处形成人造界面区域的薄保护层（PL）可改善退化机制。 近日，马里兰大学Chuan-Fu Lin、Gary W. Rubloff（共同通讯）等人总结了用作避免锂金属正极，转换型电极材料和合金型电极退化的缓解策略。在实验和理论证据的基础上提出，PL有效地稳定了电化学界面以防止寄生化学和电化学反应，并且减轻了在电极-电解质界面处电极材料的结构，机械和成分退化。

文献链接：Nanoscale Protection Layers To Mitigate Degradation in High-Energy Electrochemical Energy Storage Systems（Acc. Chem. Res.,2017,DOI:10.1021/acs.accounts.7b00524）

4、Accounts of Chemical Research综述：金属间结构拓扑：从统计到合理设计

图4 各种金属间化合物的原子结构

现代结构数据库收集了38000多种仅由金属原子构成的物质，我们可以称之为金属间化合物。近日，萨马拉大学Vladislav A. Blatov（通讯作者）团队通过使用多用途结晶化学程序包ToposPro，利用客观和可重复的拓扑方法探索了金属间化合物的结构化学，并对能够调和不同的结构进行了描述。描述了文献中使用的不同观点，表明12顶点多面体是最常见的（33％），其中几乎一半是二十面体（46％），其次是立方八面体（25％）， 双帽五棱镜（13％）。在该方案中，所有的结构描述符都可以与实验数据和理论模拟结果相关联，然后可以用来合成新的金属间化合物并预测新的材料。

文献链接：Topology of Intermetallic Structures: From Statistics to Rational Design（Acc. Chem. Res.,2017,DOI：10.1021/acs.accounts.7b00466）

5、Progress in Materials Science综述：金属部件的增量制造：工艺，结构和性能

图5 各种增量制造工艺原理图

自有了增量制造以来，国内外在了解增量制造（AM）工艺以及所制造的金属部件的结构和性能方面取得了重大进展。近日，宾夕法尼亚大学T.DebRoy（通讯作者）团队的综述涵盖了对金属材料AM的新兴研究，并提供了沉积零件冶金结构和性能的物理过程和基础科学的综合概述。该文的独特之处包括对难熔合金，贵金属和成分梯度合金的实质性讨论，AM与焊接的简单比较以及基于实验和理论对各种工程合金可印刷性的严格检验。并提供了对该领域现状的评估，科学认识上的差距以及对金属部件AM扩展的研究需求。

文献链接：Additive manufacturing of metallic components – Process, structure and properties（Prog. Mater. Sci.,2017,DOI:10.1016/j.pmatsci.2017.10.001）

6、Progress in Materials Science综述：木质素的性质和化学改性：用于生物医学应用的木质素基纳米材料

图6 木质素的分子式及微观结构

生物可再生聚合物已经成为用于各种不同应用的传统金属和有机材料的有吸引力的替代品。这主要是因为它们的生物相容性，可生物降解性和低生产成本。近日，赫尔辛基大学Patrícia Figueiredo、Hélder A. Santos（共同通讯）等人概述了木质素的组成和性质，提取方法和化学修饰。此外还介绍了木质素基纳米材料的不同制备方法，其具有抗氧化剂紫外线吸收和抗菌性能，可用作纳米复合材料中的增强剂，并可用于生物医学应用的药物递送和基因递送载体中。

文献链接：Properties and chemical modifications of lignin: Towards lignin-based nanomaterials for biomedical applications（Prog. Mater. Sci.,2017,DOI:10.1016/j.pmatsci.2017.12.001）

7、Progress in Materials Science综述：用于热电发电的导电聚合物

图7 近年来导电聚合物的进展

尽管在过去的十年中，导电聚合物已经应用于包括电子，超级电容器，传感器，晶体管和存储器等各种柔性器件中，但对其在热电发电领域的探索还不是很大。近日，巴巴原子研究中心Meetu Bharti、Ajay Singh（共同通讯）等人提供了关于各种导电聚合物的热电性能的综合研究。指出最近有机热电材料的发展方向：（1）影响热电性能的因素; （2）改善功率因数所需的策略（由于固有的低导热率）; （3）仍然面临的挑战。电和热传输机制的详细分析表明，可以应用诸如拉伸，受控掺杂和添加无机材料/碳纳米结构的各种工艺来提高热电品质因数。

文献链接：Conductive polymers for thermoelectric power generation（Prog. Mater. Sci.,2017,DOI:10.1016/j.pmatsci.2017.09.004）

本文由材料人生物材料组Allen供稿，欧洲足球赛事 整理编辑。

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