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中国科学：材料科学（英文）
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中国科学：材料科学（英文）/EISCI
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    La0.67Sr0.33MnO3薄膜相图的轨道弹性调控

    高昂张庆华刘倬卉孟繁琦...
    619-628页
    查看更多>>摘要：过渡金属氧化物具有丰富的功能性,但其错综复杂的内部自由度对相图绘制和结构设计提出了挑战.本文中,我们引入了描述相图物理起源的轨道能级序(ELO),并通过对La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)氧化物的研究证明了其在相图预测中的有效性.结合DFT计算和实验,我们构建了氧含量和应变关联的LSMO相图,结果表明LSMO结构稳定性与ELO密切相关.据此发现了一种由ELO演化而产生的四倍氧有序相.最后,我们提出了描述轨道分裂程度的轨道弹性定律,阐明了ELO演化的起源,助力功能氧化物的设计.这项研究拓宽了材料科学领域的性能调控手段,并为从轨道角度预测相图提供了思路.

    phase diagramorbital energy levelorbital elasticity lawstructural designLa0.67Sr0.33MnO3 films

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    基于预连接镍链的高应变敏感度动态可调电磁干扰屏蔽弹性体

    卞敬周兴成周翔马林峰...
    629-641页
    查看更多>>摘要：具有动态可调电磁屏蔽性能的电磁干扰屏蔽材料备受关注,但其目前仍然存在制备复杂、厚度大、触发方式不便、调节范围窄等缺点.我们通过将尖刺镍微粒精确地分散到聚二甲基硅氧烷基体中形成预连接的链状结构,制备出了具有可开关电磁屏蔽性能的弹性体材料.弹性体在机械拉伸和释放过程中表现出连续和可逆的电磁干扰屏蔽性能.原始弹性体具有良好的阻抗匹配和低介电损耗,允许大部分电磁波通过.拉伸使预连接的短链彼此接触,在内部形成大量的微尺度导电网络,显著增强了电导损耗能力,实现了较强的电磁干扰屏蔽能力.此外,我们通过无线应变传感系统验证了智能电磁干扰屏蔽弹性体的应用潜力,证明了可穿戴智能电磁干扰屏蔽精确监测人体运动的可能性.

    adjustable electromagnetic interference shieldingconductive elastomerelectromagnetic sensingnegative piezo-resistivity

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    共价三嗪框架负载钌分子催化剂用于高效光催化析氧反应

    孙瑞雪胡勋亮舒畅郭彦彤...
    642-649页
    查看更多>>摘要：由于析氧反应的内在动力学缓慢,开发高效的光催化析氧反应催化剂,以利用太阳能进行光催化分解水产氧,面临着巨大的挑战.本研究设计了一种新型的"主-客体"光催化系统,通过简单的预负载将单位点钌(Ru)分子催化剂引入共价三嗪框架(CTFs)的孔道内.其中,CTFs作为光敏剂和光催化载体,单核钌配合物Ru-bda-Isoq作为分子水氧化催化剂.在可见光照射下,Ru-bda-Isoq@CTF-Bph在5 h内平均析氧速率达到2308 μmol g-1 h-1,其性能超过了大多数有机光催化剂.同时,研究还发现多孔光敏剂与分子催化剂之间的结构匹配起着非常关键的作用.该体系具有广泛的适用性,这一策略有助于高效水氧化光催化系统的设计.

    covalent triazine frameworks(CTFs)molecular wa-ter-oxidation catalystRu-bda-Isoqphotocatalytic oxygen evo-lution

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    全干法合成锂离子电池用高镍三元单晶颗粒及性能

    秦理余海峰姜昕陈灵...
    650-657页
    查看更多>>摘要：单晶型高镍三元层状氧化物凭借高能量密度、长循环寿命和优异的安全性成为新一代锂离子电池理想的正极材料.目前,单晶型高镍三元正极通过"共沉淀+高温锂化"两步制备,不仅工艺繁琐、原材料选择单一,制备过程还会产生大量废水/气.本文提出了一种新的全干法固相合成策略,实现了单晶型高镍三元正极低成本、无废水绿色制备.在煅烧过程引入锶/钛离子作为烧结助剂,降低烧结温度来缓解锂/氧流失,从而降低锂镍混排并稳定晶格氧.此外,针对固相合成过程锂化动力学缓慢导致表面残碱较高的问题,引入硼化合物与残碱反应,不仅有效提升了界面稳定性,而且形成的离子导体还能够加速锂离子在界面处的迁移.因此,制备的单晶型高镍三元正极在0.1 C电流密度下比容量可达到191.1 mA h g-1,以1 C电流密度在软包全电池中循环500次后仍具有90.1％的容量保持率.

    Ni-rich cathodesall-dry solid-phase synthesisstructural stabilityinterface modificationLi-ion batteries

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    范德华层状材料Cu2xFe1-xPS3的二维介磁性

    周浩东刘洋汪子人郭宇桥...
    658-664页
    查看更多>>摘要：复杂的磁有序,如介磁性和斯格明子,因其在自旋电子学中的潜在应用和对磁性的基本认知的意义而广受关注.然而,在本征范德华层状材料中很少观察到复杂的磁有序,这限制了二维磁性在该领域的探索.本文报道了一种新的化合物Cu2xFe1-xPS3,它是第一种具有场诱导铁磁性的介磁范德华层状材料.在该化合物中,单价Cu以二聚体的形式部分取代FePS3晶格中Fe的位置.Cu的取代破坏了FePS3的二维伊辛反铁磁结构,导致弱铁磁性和反铁磁性共存.更重要的是,当外磁场垂直于材料的ab平面时,我们可以观察到场诱导的铁磁性.此材料的介磁相变本质归因于未补偿反铁磁结构在外磁场下转变为非共线磁结构.我们的工作为实现二维介磁有序化提供了一条道路.

    van der Waals materialdopingmeta-magnetic transitionfield-induced ferromagnetism

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    通过应变工程提高有机半导体的迁移率

    汪兆锋武显硕杨书院姚佳荣...
    665-671页
    查看更多>>摘要：有机半导体(OSCs)是推动柔性电子发展的关键.然而,其应用一直受到其较低迁移率的阻碍.虽然分子工程和器件工程可以提高OSC迁移率,但近年来进展几乎停滞不前.本研究揭示了有机半导体在应变下的层数依赖电荷输运特性,并通过应变工程可大幅提高其迁移率.施加应变可以减小分子间π-π间距并减少电子-声子散射,从而提高电荷输运效率.我们观察到应变因子和材料厚度之间存在直接相关性,较薄的晶体具有较高的应变因子.使用分子级薄的二维分子晶体,我们观察到迁移率显著提高了58％.我们的研究结果为提高有机半导体的迁移率开辟了新的途径.

    2D molecular crystalorganic field-effect transistormobilitystrain engineering

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    纤维素纳米片辅助的高导电厚电极的成膜工艺研究

    杜治辰王汉伟符金洲翟春...
    672-679页
    查看更多>>摘要：厚电极技术能在不改变电池内部物质/组分/系统配置的情况下,有效提高电池能量密度,因此备受业界关注.然而,缓慢的电荷转移动力学和较差的机械稳定性,阻碍了其实际应用.在此,我们提出了一种由纤维素纳米片辅助的湿法制膜工艺实现了高导电、高负载厚电极的制备.二维结构纤维素纳米片的高表面积、丰富的官能团和优异的机械性能等独特的性质可以促使电极中的导电剂均匀分布,从而在电极内部构建一个三维连续的快速导电网络,同时纤维素片的存在赋予电极良好的力学性能,厚度提升到300 μm而不开裂.以此制得的LiCoO2厚电极在50 mg cm-2的高质量负载下循环,可以实现比干电极高6倍的容量保持率.

    lithium-ion batteriesthick electrodenanosheet cel-lulosesolution process

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    基于碳点功能化的二氧化硅封装螺吡喃的光响应材料用于动态信息加密

    朱姜昆赵慧敏杨玉慧吴伟...
    680-689页
    查看更多>>摘要：开发刺激响应荧光材料对于解决信息安全的新兴需求至关重要.本文中,我们提出了一种刺激响应双发射荧光材料SP@SiO2-CDs(SP:螺吡喃),该材料是通过将螺吡喃化合物封装到碳点功能化的二氧化硅中得到的.这种复合材料显示碳点在470 nm处发射蓝色光,螺吡喃在620 nm处发射红色光.在连续紫外光(365 nm)照射下,螺吡喃分子经历从闭环到开环的过程,SiO2-CDs和异构部花青之间可以实现显著的荧光能量共振转移.SP@SiO2-CDs复合物粉末不仅可以在紫外光刺激下光致变色从黄色到粉色,而且可以实现从淡蓝色到橙红色的双发射荧光转换.当暴露在白光下时,这种动态荧光行为可以完全恢复到初始状态.基于荧光的时间依赖性,本文成功开发了动态防伪图案和多重编码.此外,通过掺杂聚二甲基硅氧烷,获得了具有高柔韧性和机械强度的薄膜,并展示了其在高级信息加密中的应用.该工作为提高离线便携式信息加密的安全性提供了一种新方法.

    spiropyransdual-emittingcarbon dotsdynamic fluorescencetime-dependent information encryption

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    溶液法制备透明p型非晶磷掺杂SnO薄膜基超高速自供电光电探测器

    徐力覃粒黄易孟伊...
    690-697页
    查看更多>>摘要：p型氧化物半导体具有很强的空穴局域性,难以产生容易移动的空穴载流子,用简单方法制备高光电性能的p型氧化物半导体极具挑战性.本研究采用简单溶胶-凝胶法在手套箱中制备了非晶透明p型SnO薄膜.磷(P)掺杂改善了SnO薄膜及其相应自供电异质结光电探测器的光电性能.基于P掺杂SnO(P-SnO)的自供电异质结光电探测器的响应时间为40.29 μs/76.24 μs(0 V偏置),与其他p型氧化物基光电探测器相比响应时间最快.与典型的n型非晶氧化镓光电探测器相比,P-SnO光电探测器还具有最快的衰减时间.本文通过P掺杂引入杂质能级,导致光生电子-空穴对和光电流的增加以及器件性能的提高.这一工作不仅为制备高性能、低成本的p型P-SnO薄膜和光电探测器提供了一种简单的方法,而且为改进各种p型氧化物半导体和器件性能提供了一种新的途径.

    p-type SnOphosphorus dopingphotodetectors

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    一种快速响应的光致变色SCC-MOF用于光开关和信息加密

    宋玛潘张佳妮王俊如李恺...
    698-704页
    查看更多>>摘要：由于银硫簇的不稳定性和有限的刺激响应特性,构建新型的具有光开关性质的银-硫簇基金属有机框架(SCC-MOF)面临着重大挑战.基于此,本文设计并合成了一种新型光致变色的SCC-MOF(Ag12-BMPTC),该材料利用二芳基乙烯配体和银硫簇前驱体通过溶剂缓慢挥发而得到.Ag12-BMPTC在365和500 nm光照射下表现出优异的可逆光响应特性.此外,这种光开关性质为其在信息加密和手性开关方面提供了潜在应用.本研究不仅扩大了SCC-MOF的种类,而且为设计和合成新型光致变色材料提供了新的思路和潜在应用.

    silver nanoclustersmetal-organic frameworkspho-tochromismdiaryletheneinformation encryption

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