MIT制备导热纳米聚合物；掺杂铕促进石墨烯发光新特性；锡硒化物在500℃以下也是优质、高效的热电材料| 每日材料前沿

摘要：科研人员通过将此算法应用于粗粒化聚合物熔体（即聚丁二烯，聚苯乙烯和聚碳酸酯，它们分别代表具有相对低、中等和高度玻璃“脆性”的聚合物材料），研究发现该算法可以在很宽的温度范围内通过粗粒度模型预测已知的原子聚合物模型的动力学。目前研究小组的聚乙烯薄膜只能沿着构成薄膜的纤维的方向传导热量，下一步的实验计划是可以制备出具有良好导热性的各向同性聚合物，这样就可以替换很多导热材料。

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MIT研究员制备的导热纳米聚合物有望取代金属导热器件

聚合物通常是隔热材料，但麻省理工学院的工程师们制造了一种导热的聚合物薄膜，这种薄膜比塑料薄膜薄，比许多金属（包括钢和陶瓷）更导热。该小组的研究成果发表在《自然通讯》上，可能会推动聚合物作为轻量、柔性和耐腐蚀的传统金属热导体的替代品发展，其应用范围从散热材料到电脑手机，用于汽车和冰箱中的冷却元件。

将聚乙烯粉末溶解在溶剂中，促使其螺旋链膨胀并解开，通过自制的流动系统进一步解开分子链，将溶液吐到液氮冷却板上形成一层厚膜，然后将该厚膜加热并拉伸至薄膜。通过对薄膜成像发现，与普通聚合物（类似于缠结的意大利面）相比，其由具有规整排列的纳米纤维组成。目前研究小组的聚乙烯薄膜只能沿着构成薄膜的纤维的方向传导热量，下一步的实验计划是可以制备出具有良好导热性的各向同性聚合物，这样就可以替换很多导热材料。

将聚合物粉末溶于溶剂形成薄膜再拉伸，改变聚乙烯微观结构，从细面条状的分子链簇（左）到更直的分子链束（右），获得比大多数金属更好的导热性（来源：MIT）

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研发掺杂铕促进石墨烯发光新特性

科尔多瓦大学的FQM-346有机化学研究小组提出了一种石墨烯发光技术。研究人员在不影响石墨烯其他性质的前提下，将具有发光特性的铕集成到石墨烯中，铕与修饰过的石墨烯分子可完美配合，从而保护了其复杂结构的功能。这项研究发表在Chemistry – A European Journal杂志上。研究人员解释说铕的使用只是一个“概念”测试。这项研究为多种化学元素的应用打开了大门，这些元素可以与石墨烯结合，赋予石墨烯新的特性。最终，该小组将继续致力于为石墨烯添加新特性的一系列研究。

图片来源：CC0 Public Domain

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新见解！锡硒化物在500℃以下也是优质、高效的热电材料

通常人们认为硒化锡热电材料的效率仅在500℃以上时才会显着提高。在500℃时，硒化锡晶体层开始自组织且热传导减少，而电荷载体保持移动，到目前为止，任何其他材料都没有这种结晶取向中的热电效应的效率。近日德国亥姆霍兹国家研究中心（HZB）的研究员借助于BESSY II红外光谱和PETRA IV的X射线同步加速器源的测量，结果表明：只要施加高压（高于10GPa），锡硒化物也可在室温下用作热电材料，其电子特性也从半导体变为半金属。该研究已发表在PhysicalChemistry Chemical Physics，通过理论计算和带结构计算对锡硒化物在很宽的温度和压力范围内的高效率做出了解释。为保证硒化锡成为碲化铋的适用经济的替代品，必须进行进一步的开发工作以确保其长期稳定性。

SnSe（硒化锡晶体）在500℃下经历二阶相变，其从空间群Pnma（左）到Cmcm（右）的晶体对称性增加（来源：HZB

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新算法首次准确预测出玻璃在不同温度下的行为

美国西北大学等其他研究机构共同组建的科研团队设计了一种算法，名为“能量重整化算法”，使研究人员能够创建粗粒度模型来设计具有动态属性的玻璃材料并预测其不断变化的行为。科研人员通过将此算法应用于粗粒化聚合物熔体（即聚丁二烯，聚苯乙烯和聚碳酸酯，它们分别代表具有相对低、中等和高度玻璃“脆性”的聚合物材料），研究发现该算法可以在很宽的温度范围内通过粗粒度模型预测已知的原子聚合物模型的动力学。这种新算法首次可以准确预测玻璃在不同温度下的机械性能，其有助于科研人员快速发现新材料，并且设计出具有最佳性能的新材料。该研究最近发表在了Science Advances杂志上。

聚合物玻璃的多尺度建模，用于预测其温度依赖性（来源：Wenjie Xia）

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新的雾化方法从高粘度液体中获取小于50微米的长丝和纤维

塞维利亚大学高等技术工程学院的一个研究小组利用液滴雾化的技术从高粘度液体中提取纤维和长丝。专家们发现液体状态的聚合物，特别是使用聚乙二醇开发的聚合物在受到拉伸时，瞬间表现出很大的弹性，形成细丝而不是分离或形成液滴。他们已经确定了制作直径低于50微米的细丝所需的条件。研究者使用每秒能够记录一百万张图像的高速相机，观察到在使用新的雾化设备时，聚乙二醇溶液不会形成液滴，而是会碎成细小的长丝。这些长丝的直径减小的部分原因是聚乙二醇是剪切稀化的粘弹性液体，这意味着当它伸展时，粘度降低，因此变得更容易拉伸。

这项研究为提供开发一种新的生产工艺提供了基础，可以使用简单的雾化器生产高水平的细丝和聚合物纤维，效率由1kg /h提高到大约3kg /h。该工作在材料科学领域具有广泛的应用，因为它为生产各种复合材料铺平了道路。

本研究中使用Flow Blurring雾化器生产PEG纤维（来源：Universidad de Sevilla）

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研究人员实现对N和S 原子共掺杂石墨烯相对位置的控制

析氧反应（OER）在金属-空气电池、光解水等能源相关技术中具有重要意义, 中国科学院过程工程研究所（IPE）的科学家在石墨烯中掺杂了特定位置的sp-N和S原子,使得OER具有高活性的催化作用, 并对N和S原子的相对位置进行了很好的控制，这一发现发表在《美国化学会志》上。传统的OER催化剂，如RuO2和IrO2，因成本高和稳定性差受到限制。杂原子双掺杂的碳材料，由于其协同效应具备高效电催化能力，但不同原子的掺杂位置是高度不可控的，这使得结构性质的研究变得困难。这一发现对了解掺杂无金属催化剂的协同效应，进一步指导高效节能转化储能催化剂的合理设计与制备开辟了一条途径。