Journal of Materials Science 二月編輯精選

Journal of Materials Science 發表材料的結構，加工，性能之間關係的重要原創研究成果和技術，初步決定時間僅18天，影響因子3.442。為您分享期刊二月編輯精選論文，所有文章提供全文閱讀連結。

Highly stretchable, breathable and negative resistance variation textile strain sensor with excellent mechanical stability for wearable electronics

Abstract: 近年來，可穿戴和可拉伸電子設備因其在電子皮膚、可穿戴健康監測、人機互動等領域的廣泛應用，引起了人們極大的研究興趣和努力。然而，如何製造出具有良好透氣性、機械堅固性和耐洗滌性的高度可拉伸和可穿戴設備仍然是一個巨大的挑戰。在此，我們利用原子層沉積法 (ALD) 化學生長了導電透明的Al元素摻雜的ZnO (AZO) 材料，基於具有緯編結構的導電滌綸織物 (CPF)，製備了一種具有良好拉伸性能和透氣性的織物應變傳感器。這種CPF應變傳感器表現出令人著迷的性能，包括高拉伸性 (高達130%) 和長期穩定性 (3000周期)，以及由於其緯編結構隨著應變的增加而產生的明顯的負阻力變化。最重要的是，由於在ALD過程中紡織品和AZO之間形成化學反應，CPF應變傳感器在往復式摩擦 (50 kPa負載壓力，30周期)，洗 (500 r/min 10周期，200分鐘) 和耐光性 (7天加速光老化試驗) 中表現出優良的機械堅固性和耐洗滌性，從而可以製備透氣和舒適的且沒有彈性體封裝的可穿戴傳感器。基於其優良的性能，CPF應變傳感器可以方便地編織或縫製在服裝上，也可以直接附著在人體皮膚上，跟蹤人體的大而細微的動作，在可穿戴電子、智慧機器人等領域有著廣闊的應用前景。       

from#大連理工大學# 

#2020 Cahn Prize 二月提名#

Schematic illustration of the CPF strain sensor fabrication process

Ag nanoparticles-reduced graphene oxide hybrid: an efficient electrocatalyst for artificial N2 fixation to NH3 at ambient conditions

Abstract: 在 N2-NH3 固定方面，電催化 N2 還原由於其具有良好的環保性能和較低的能耗，成為替代 Haber-Bosch 工藝的一種有前途的選擇。在電化學轉化過程中，選擇合適的催化材料往往是涉及成本和生產效率的首要考慮。在此，我們設計了一種新型的 Ag 基催化劑— 納米顆粒還原氧化石墨烯 (Ag NPs-rGO)，該催化劑具有高效的電催化性能，可用於 N2-NH3 的轉化。在催化劑中引入還原氧化石墨烯 (rGO) 可以顯著提高催化活性，因為rGO和錨固在載體材料上的分散型Ag NPs具有更高的導電性。Ag NPs-rGO在電催化過程中也保持了良好的穩定性和可持續性。

from#四川大學#

 

Cover artwork from Volume 55 Issue 12 of the Journal of Materials Science: The scheme of catalytic mechanism for NRR on AgNPs-rGO

Functionalization of graphene oxide by radiation grafting polyhedral oligomeric silsesquioxane with improved thermal stability and hydrophilicityAbstract: 在溫和的條件下，通過伽瑪射線誘導接枝實現了氧化石墨烯 (GO) 與八烯丙基多面體低聚矽氧烷 (OvPOSS) 的功能化。用x射線光電子能譜法計算了接枝物中矽的含量，發現 OvPOSS-grafted GO (GOP) 的接枝率隨吸收劑量的增加而逐漸增加。在氧化石墨烯上接枝 OvPOSS 不僅提高了氧化石墨烯的熱穩定性，而且增加了相鄰石墨層之間的距離，提高了氧化石墨烯的反應活性。與通過傳統的化學方法製備的疏水性 GOP 不同，隨著輻照下含氮基團的引入導致吸收劑量的增加，其親水性明顯增強，當吸收劑量為 50 kGy 時，GOP 表面呈現超親水性。此外，由於接枝了絕緣的 OvPOSS，所以 GOP 仍具有優良的電氣絕緣性能。因此，該工作為氧化石墨烯功能化提供了一條可行的綠色途徑，提高了氧化石墨烯的性能。

from #北京大學#

Schematic illustration of the formation of GOP

Thermally stable epitaxial ZrN/carrier compensated Sc0.99Mg0.01N metal/semiconductor multilayers for thermionic energy conversion

Abstract: 外延金屬/半導體多層材料是固體能量轉換器件的理想材料。應用範圍包括廢熱轉換為電能，在光催化和光電二極體中基於熱電子的太陽能轉換，光學雙曲超材料，以及工程熱超導。ZrN/ScN 是第一批具有良好熱性能和電子性能的金屬/半導體多層結構。然而，為了有效的熱離子傳輸，必須控制和調整金屬/半導體界面上的肖特基勢壘高度，因為這控制了電流在超晶格的橫平面方向上的流動。濺射沉積的半導體 ScN 在 ZrN/ScN 多層中含有高濃度的n型載流子，主要是由於氧雜質。這導致金屬/半導體界面的損耗層寬度非常小，阻礙了熱離子的傳輸。為了克服這一挑戰，通過 Mg 空穴摻雜將 ScN 的n型載流子濃度降低到 ~1.6×1018cm−3。在這篇文章中，我們報告了熱穩定外延生長的 ZrN/載流子補償的 Sc0.99Mg0.01N 多層的製備，這對基於熱離子發射的器件很有用。我們提出了載流子濃度和輸運狀態的計算方法。通過結合像差校正掃描透射電子顯微鏡、能量色散x射線光譜學和原子探針斷層成像，對顯微結構和熱穩定性進行了表徵。結果表明 Sc0.99Mg0.01N 滿足化學計量比分布且具有一致的鎂濃度，晶體結構吻合的 ZrN/Sc0.99Mg0.01N 具有平滑的原子級鋒利的界面，且在 950°C 下4小時後到達熱穩定。半導體載流子濃度為 2×1018cm−3 的熱穩定的ZrN/載流子補償的 Sc0.99Mg0.01N 多層材料的成功演示，有望使高效的熱離子運輸裝置性能得到改善。

from #The University of Sydney# #Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research#

(a) STEM-EDS map showing the low Mg content within Sc1−xMgxN  with nominally x = 0.01; however, the amount of Mg is at the edge of detectability with STEM-EDS even at such high-count rates, and too low for a concise quantification within the individual layers (b)

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