撰文丨晴天
校审丨未央
当地时间5月3日，美国国家科学院（National Academy of Sciences）公布2022年新当选的院士（120人）和外籍院士（30人）名单，以表彰他们在原创研究中持续、杰出的成就。
此次新增选的美国国家科学院院士中，崔屹（Cui Yi）、金亦石（Jin Yishi）、马中珮（Ma Chung-Pei）、Ting Jenny和张启敬（Zhang Qijing）等5位华裔教授成功当选美国国家科学院院士。
此外，中国科学院生态环境研究中心主任、研究员，生态学家欧阳志云教授成功当选为美国国家科学院外籍院士。
美国国家科学院（National Academy of Sciences,NAS）：美国科学院成立于1863年，，是一家由科学家和工程师组成的私立机构，致力于为美国联邦政府提供科学技术方面的咨询和建议。
美国科学院院士(NAS Member）是美国学术界最高荣誉之一，当选者均是在科技和工程方面取得杰出成就的科学家和工程师
截止2022年5月3日，美国科学院有院士2512名、外籍院士517名，其中约200位院士是诺贝尔奖获得者。
崔屹教授是世界顶级纳米技术科学家，长期致力于纳米技术的研究及其对可持续发展领域的革新，包括清洁能源、环境保护、智能织物等交叉领域的深度创新与产业化，尤其是在电池纳米技术领域，长期引领国际研究的前沿方向。以纳米技术为核心，多学科交叉，多方向并进是崔屹教授课题组研究的重要特点，具体研究方向涉及能源存储与转化、纳米显微技术、纳米环保技术、纳米生物技术、先进纳米材料的合成与制造等等。
自2005年入职斯坦福大学以来，崔屹课题组已经在 Science、Nature 等期刊发表500 多篇论文，申请专利 50 多项，H-index为206。目前担任Nano Letter执行主编，Battery 500联盟联盟共同主任，美国湾区光伏联盟共同主任。2020年，崔屹教授获得美国材料学会奖章（国际材料学界的最高奖项之一），并被任命为斯坦福能源中心主任（2021年1月1日起）。
一手上书架，一手上货架。基于大量原创技术，崔屹教授已经领导创立了4家创业公司，分别是Amprius（致力于发展高能量密度电池），4C Air（致力于发展纳米纤维空气净化），EnerVenue（致力于发展大规模储能技术），EEnotech（致力于发展水净化和智能织物等新科技）。
崔屹教授课题组部分代表性成果如下：
由于崔屹教授成果颇丰，在能源技术、环保技术、智能织物技术、冷冻电镜技术等领域均有重要成果，此处仅列举其中几种，欢迎大家留言补充。
1）开创并长期引领电池纳米技术领域的潮流，首次发现硅纳米线可以显著提高锂离子电池的性能，发展了十几代锂电池负极材料，厘清了制约电池性能、寿命与安全性的关键机制。积极探索了锂硫电池，锂金属电池，固态电池等前沿电池技术，发展了一系列新型电解质，SEI，正极材料。创建了 Amprius公司，研发出目前世界上能量密度最高的可充电电池。
2）首次使用冷冻电镜技术研究电池材料、MOF和钙钛矿电池，兴起了冷冻电镜在材料领域的研究趋势。
3）发明新型纳米纤维技术，创建 4C Air 公司，研发出可过滤PM 2.5的防雾霾纱窗，以及比3M口罩过滤效果更好，能够重复使用的口罩产品。
4）发明能自动调节体温的智能织物技术，正常保暖反穿降温的第一批智能夹克外套已经由EEnotech公司成功量产并对外销售。
5）发明低成本镍氢电池技术，创建EnerVenue公司，致力于实现大规模储能电池技术的产业化。
此外，崔屹教授课题组还发明了移动式水过滤器、废热利用的热电池，多次入选《科学美国人》年度“十大创新技术”；发展了一系列能源转化电催化技术，海水中提取金属技术，以及水净化，土壤修复等环保技术。因篇幅原因，此处不做详细介绍。
有鉴于此，纳米人编辑部简要总结了崔屹教授课题组2020年部分重要研究成果，供大家交流学习。
1）由于相关论文数量较多，本文仅限于通讯作者论文，如有重要遗漏，欢迎留言补充。
2）由于学术水平有限，所选文章及其表述如有不当，敬请批评指正。
3）由于篇幅限制，部分成果未详细解读，仅以发表截图展示。
2020年，崔屹教授团队主要集中于能源转化与存储、智能织物、环境纳米技术等领域的研究，取得的重要成果包括但不限于：
1）在能源领域，致力于提高锂电池寿命和安全性，开发高性能锂金属电池、锂硫电池和大规模储能技术，并进一步开拓了冷冻电镜在能源材料领域的应用，开发了一系列能源转化电催化技术。
2）在环境领域，致力于可重复性使用高性能抗病毒口罩的研发和产业化开发。
2）在智能织物领域，主要致力于智能降温和保暖织物的研发和产业化开发。
其中，2020年最具代表性的成果包括但不限于：
1）提出了一种预防锂电池爆炸和起火的氢气检测新技术。
2）发明了一种海水提锂颠覆性新技术。
3）实现了能够重复使用的高过滤性能口罩产品的产业化并对外销售。
4）实现了自动调温智能夹克外套成功量产并对外销售。
5）实现了低成本镍氢电池突破性进展。
6）揭示了硫的物理形态，为锂硫电池提供了新的认知。
7）发展了一种CO2还原制高价值化学品新技术。
8）提出了一种电网储能电池新方案
9）发明了一种有机废水资源化利用新技术。
本文主要篇幅将分为以下四个方面展开：
Part Ⅰ 代表性成果
Part Ⅱ 能源纳米技术
Part Ⅲ 环境纳米技术
Part Ⅳ 智能织物纳米技术
2020年代表性成果1
预防锂电池爆炸和起火的氢气检测新技术
锂离子电池存在发生爆炸和着火等安全问题，是制约电动汽车行业发展的核心因素之一。2020年，崔屹教授和郑州大学金阳等人开发了一种高灵敏度的氢气检测方法，通过H2气体的选择性捕捉，实时监测电池中的锂枝晶生长情况，为预防锂电池爆炸和起火的安全保障提供了绝佳的策略。（技术详情参见本文正文）
2020年代表性成果2
海水提锂颠覆性新技术
在未来几十年中，对Li元素的需求将急剧增加。海水中的Li含量超过2000亿吨，是陆地矿石和卤水资源总和的5000倍。针对海水里极低的Li/Na比，崔屹教授联合朱棣文、刘翀等人开发了一种脉冲静置和脉冲静置-反向脉冲静置电化学方法来降低插层过电势，实现了从真实的海水中以1：1的Li: Na摩尔比回收Li，相当于1.8 × 104的选择性。对于有较高的初始Li/Na比（1.6×10-3）的湖水，此方法实现了超过50：1的Li：Na的回收率。（技术详情参见本文正文）
2020年代表性成果3
重复使用的高过滤性能口罩
3美元一个
纳米纤维N95口罩
可重复使用
2020年代表性成果4
自动调温智能夹克外套
199美元一件
最薄至0.3 mm
超薄、超轻
防风、防雨
正穿保暖
反穿降温
历经三年打造
完完全全从实验室走出来的产品
要不要来一件？
2020年代表性成果5
低成本镍氢电池突破性进展
EnerVenue公司开阿发的镍氢电池
目前实现成本低至1美分每度电
几乎不需要维护成本
寿命长达30年
为大规模电网储能
提供了全新的解决方案
2020年代表性成果6
揭示了硫的物理形态，为锂硫电池提供了新的认知
锂硫电池中元素态硫S8的熔点为 115°C，室温下一般以固态形式存在。而近期有研究指出，在电化学电池中，元素硫能够在过冷条件下保持液态。崔屹教授课题组通过原位研究，考察了液态硫可能对锂硫电池产生的影响，发现在相同的充电时间段内，液体（过冷）和固体单质硫的面容量具有极大差异。（技术详情参见本文正文）
2020年代表性成果7
CO2还原制高价值化学品新技术
电化学还原CO2制高价值化学品是能源和环境领域极具前景，也极具挑战的关键议题。有鉴于此，崔屹团队携手诺奖得主朱棣文教授，北京化工大学谭天伟教授等人，报道了一种高选择性高稳定性的催化界面设计策略，用于非均相催化CO2制备C2高价值化学品。基于氮掺杂纳米钻石/Cu纳米颗粒界面，催化制备C2产物的法拉第效率为63%左右（-0.5 V，RHE），120 h后仅有19%活性衰减。（技术详情参见本文正文）
2020年代表性成果8
提出了一种电网储能电池新方案
电网储能是解决风电、光电等波动性、间歇性问题，进而促进新能源发展和构建智能电网的关键技术。目前，电网储能亟需高安全性、低成本、高性能的新一代电池。有鉴于此，清华大学伍晖副教授、郑州大学金阳副教授和斯坦福大学崔屹教授报道了一种新型的高性能熔融锂-黄铜/氯化锌电池，单体电池成本仅约16 $/kWh，在电网储能领域应用潜力大。通过在正极使用黄铜粉实现了低成本氯化锌正极的稳定运行。成功组装并运行了1 Wh级别的熔融锂-黄铜/氯化锌全电池。（技术详情参见本文正文）
2020年代表性成果9
一种有机废水资源化利用新技术
高级氧化法(AOPs)是一种从可溶性氧化剂（H2O2、O3和HOCl等）中产生高活性自由基（OH·、Cl·等）的先进水处理技术。迄今为止，AOPs的应用面临两个根本挑战，即H2O2的有效激活以及可持续生产。有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了一个废水处理系统，以空气、电力和0.1 M Na2SO4电解液生产10 g l-1 H2O2的电解装置，实现有机废水进去，双氧水出来，总成本为US$4.66 per m3。通过小规模的试点研究，研究人员展示了整个系统的可行性。（技术详情参见本文正文）
Part Ⅱ 能源纳米技术
清洁能源的转化和存储，是崔屹教授课题组的主要研究方向之一。尤其是在电池纳米技术领域，长期引领国际研究方向的趋势。2020年，崔屹教授课题组在能源技术领域的研究主要包括以下几个方面：
1）提高锂电池寿命和安全性能
2）开发高性能锂金属负极材料
3）开发高性能锂硫电池
4）探索大规模储能技术
5）开拓冷冻电镜在能源材料领域的应用
6）开发能源转化电催化技术
2.1 提高锂电池寿命和安全性能的系列成果
为了提高锂电池寿命和安全性能，2020年崔屹教授发展了一系列新策略，具体如下：
Joule：早期氢气检测预防锂电池爆炸和起火
锂离子电池存在发生爆炸和着火等安全问题，是制约电动汽车行业发展的核心因素之一。这种不安全性通常是由锂枝晶生长，导致隔膜穿孔和电池短路所造成，这种迹象在早期很难被发现，也为锂离子电池安全防范带来了重大挑战。2020年，崔屹教授和郑州大学金阳等人开发了一种高灵敏度的氢气检测方法，通过H2气体的选择性捕捉，实时监测电池中的锂枝晶生长情况，为预防锂电池爆炸和起火的安全保障提供了绝佳的策略。
研究发现，金属锂和聚合物粘结剂之间发生反应，会生成氢气。即使锂枝晶的生成量极少（~2.8×10-4 mg，50 μm），依然能够非常灵敏的产生H2。在8.8 kwh LiFePO4-石墨电池中，研究人员在所产生的H2，CO，CO2，HCl，HF，SO2等混合气体中，高选择性高灵敏度低首先检测到H2的存在，检测时间比发烟提前639 s，比着火提前769 s。当H2被检测到后，有足够的时间及时阻止锂枝晶继续生长，阻止发烟和燃烧。这项技术经过商业普遍使用的聚合物电解液（PVDF、SBR、CMC）反应过程中产生的H2进行验证，无需改版现有商业化的锂离子电池的结构，通过H2气体传感器进行检测的方法价格低廉，技术方案实施简单，极其适合商业化应用。
Yang Jin et al. Detection of Micro-Scale Li Dendrite via H2 Gas Capture for Early Safety Warning, Joule 2020.
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30234-8
JACS：有机聚合物界面工程改善锂离子电池稳定性
在许多能源储存器件中基本的挑战在于电极-电极界面上的复杂电化学过程，该界面过程是和库伦效率、倍率工作、寿命等相关。比如在高能量密度的锂金属电池中，充放电过程会导致金属电极产生结构变化，导致电池发生短路、容量衰减。
有鉴于此，斯坦福大学鲍哲南、崔屹、Snehashis Choudhury等报道了通过还原电势低于锂的有机阳离子，在电极上构建电化学响应聚合物界面，从而在电化学沉积/剥离过程中自适应缓解形貌变化，调节锂离子移动的路径，抑制界面粗糙化。通过这种界面上的电化学响应聚合物层，电池的寿命增加，高电压中更加稳定（稳定性至少提高两倍）。
Zhuojun Huang et al. A Cation-Tethered Flowable Polymeric Interface for Enabling Stable Deposition of Metallic Lithium, J. Am. Chem. Soc. 2020.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09649
Nano Letters: 用于安全锂电池的防火、轻质、聚合物-聚合物固态电解质
由于锂离子电池的广泛使用以及其与人体的密切接触，锂离子电池的安全性受到了人们的广泛关注。用固态电解质来取代常规液态电解质不仅能够解决上述安全问题，更有可能实现更高的锂电池能量密度。然而，在诸多广受研究的固态电解质体系中，聚合物电解质以及聚合物-陶瓷复合电解质仍然具有可燃性，这就使得电池的安全隐患并未被完全消除。
有鉴于此，崔屹教授等人报道了一种新型的防火、轻质的聚合物-聚合物复合固态电解质体系，由机械增强剂聚丙烯酰胺（PI）、防火添加剂十溴二苯乙烷（DBDPE）以及PEO/LiTFSI复合电解质基质组成。厚度可调控至10-25um,这使得锂电池具有与常规液态电解质电池可媲美的能量密度。电解质中的PI/DBDPE薄膜具有很高的热稳定性、机械强度和不燃性，因此Li//Li对称电池能够稳定循环超过300h而不发生短路。更为重要的是，使用这种聚合物-聚合物固态电解质的软包锂电池在热滥用条件下也能表现出优异的电化学性能。
Yi Cui et al, A Fireproof, Lightweight, Polymer–Polymer Solid-State Electrolyte for Safe Lithium Batteries, Nano Letters, 2020
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b04815
Nano Letters：提出憎电解质表面概念，构建下一代纳米结构电池电极
纳米结构电极是大容量电池化学最重要的候选电极之一。然而，其拥有的高表面积引发了严重的问题。首先，它会降低库仑效率；其次，它们大量吸收液体电解质，这降低了能量密度，增加了电池成本；第三，加速了固体电解质界面的生长，影响了循环稳定性。
有鉴于此，多伦多大学Geoffrey A. Ozin教授，Chandra Veer Singh，斯坦福大学崔屹教授，华中科技大学孙永明教授提出了一种全新的策略，通过引入“憎电解质表面”来限制有效表面积。憎电解质的表面减少了有效表面积，但其内部空隙空间不受影响，并对结构本身带来最小的变化。使用这种策略，可以限制电解质的摄入量。初始库仑效率提高到88%，而对照组仅为60%。由于增强了PVDF粘合剂与硅之间的范德华氏相互作用，共价连接的表面涂层在使用传统的PVDF粘合剂时提高了电极的稳定性。
Chenxi Qian, Electrolyte-Phobic Surface for the Next-Generation Nanostructured Battery Electrodes, Nano Latters, 2020.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02880
AEM：弯折硅纳米线用于高性能锂离子电池负极
硅作为锂离子电池的高容量负极材料具有广阔的应用前景。纳米结构硅可最大程度地减少充电和放电过程中断裂的影响。但是，合成纳米结构硅通常需要具有高制造成本的复杂工序。另外，由于高振实密度的要求，这些复杂的过程通常会形成较差的二次颗粒。
有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了一种具有高成本效益的循环碘化工艺，该工艺不仅可以从低品位的硅微粒中制备出高质量的纳米硅，而且可以回收关键碘(I2)。即使没有进一步的碳涂层，SINC电极的电化学性能也表现出极好的循环性能，在1000次循环中容量保持率为83.6%，平均CE为99.8%。在1和50个循环后，SiNC颗粒可以保持被SEI层覆盖的原始形貌，而不会破裂。
You Kyeong Jeong, et al, Microclusters of Kinked Silicon Nanowires Synthesized by a Recyclable Iodide Process for High-Performance Lithium-Ion Battery Anodes, Adv. Energy Mater. 2020
https://doi.org/10.1002/aenm.202002108
2.2 开发高性能锂金属电池材料的系列成果
为了开发高性能锂金属电池材料，2020年崔屹教授发展了一系列新策略，具体如下：
Nature Energy：高能量长循环金属锂电池电解质溶剂的分子设计
电解质工程是发展锂金属电池的关键。尽管在改善了锂金属循环性方面已取得一定进展，但仍然缺乏合理的电解质设计策略。有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授，鲍哲南教授报道了一种电解质的设计策略，使锂金属电池能够在标准浓度下形成单溶剂单盐层的无负极锂电池。
研究人员合理加入-CF2-单元可得到氟化的1，4-二甲氧基丁烷作为电解质溶剂。然后，通过与1 M双（氟磺酰基）酰亚胺锂配对使用，结果表明，该电解质具有独特的Li–F结合力和溶剂化结构中的高阴离子/溶剂比，从而与Li金属负极具有出色的相容性（库仑效率为99.52％，并且在五次循环内能快速活化）和高压正极（6 V稳定性）。厚度为50 μm的Li|NMC电池在420次循环后仍保持90％的容量，平均库仑效率为99.98％。此外，制备的工业级无负极软包电池（Cu|NMC811(LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2)）在100个循环后可达到约325 Wh kg-1的单电池能量密度和80％的容量保持率。此外，与商用电解质相比，1M LiFSi/FDMB电解质易燃性较低，同时可以低成本大规模合成。
Yu, Z. et al. Molecular design for electrolyte solvents enabling energy-dense and long-cycling lithium metal batteries. Nat Energy (2020)
https://doi.org/10.1038/s41560-020-0634-5
JACS：具有高电化学稳定性的新型离子导电氟化醚电解质
对于诸如便携式电子设备和运输之类的应用，非常需要增加电池能量密度。然而，虽然大多数电解质具有高离子电导率但其电化学稳定性比较差，使得许多下一代电池在电解质选择时，受到限制。有鉴于此，斯坦福大学崔屹，鲍哲南等人设计了一种将醚的高离子电导率与氟化化合物的高氧化稳定性结合成单一新型氟化醚化合物的新策略。
研究人员采用共价方法，将氟化核心与醚“端基”共价结合。氟化核可导致较高的氧化稳定性，并以高的电荷截断率支持富Ni的正极，如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NMC 811），而醚基则使化合物充满了高盐溶解度和离子性电导率。采用这种方式，研究人员设计完成了多种具有离子导电的新型氟化醚化合物。这些化合物在30°C下的离子电导率高达2.7x10 -4 S/cm，氧化电压高达5.6 V（四甘醇二甲醚为4 V）。研究发现，随着醚段的增加和氟段的缩短，氟化醚中的离子电导率会增加。因此，高离子转移数是由于阴离子与氟化链段之间的特定相互作用。研究人员使用NMC 811作为正极制造了负载为4 mg/cm2的电池，使用这些氟化醚可以将电池循环100次以上，并且电流速率高达C/5。
Amanchukwu, Chibueze, et al, A new class of ionically conducting fluorinated ether electrolytes with high electrochemical stability, J. Am. Chem. Soc., 2020
https://doi.org/10.1021/jacs.9b11056
Joule：锂金属主负极的弯曲效应
锂沉积过程中优先在整个电极的上表面积累，锂的这种优先积累在电极的顶部产生了比下部更大的体积膨胀，并阻止了锂离子向下扩散到电极的下部。这种不均匀沉积可能导致主体负极材料无法进行循环。
有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了电极弯曲度与循环过程中主锂金属负极的结构演变和电化学可逆性之间存在显著相关性：高电极弯曲度会严重加剧多孔电极内部离子浓度和电化学反应的不均匀梯度，从而导致主体锂金属负极尖端表面上的锂枝晶过度生长，以及离子传输受阻和电化学性能下降等问题。
Chen et al., Tortuosity Effects in Lithium-Metal Host Anodes, Joule 2020
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.008
Nat. Commun.: 蛋白质分子免疫锂金属负极以防止枝晶生长用于高能电池
锂金属负极在高能量密度锂金属电池中的实际应用由于其锂枝晶的形成和生长而受到严重阻碍。有鉴于此，澳大利亚悉尼科技大学汪国秀教授，Bing Sun，美国斯坦福大学崔屹教授，西班牙CIC Energigune能源合作研究中心的Michel Armand报道了某些蛋白质可以有效地阻止和消除锂枝晶的生长，从而延长锂金属负极的循环寿命以及提高库仑效率。蛋白质分子起到了“自卫”的作用，减轻了锂胚胎的形成，从而模仿了自然的、病理性的免疫机制。研究人员开发了一种缓释策略来克服蛋白质在醚基电解液中的有限分散性，并实现了金属锂电池2000次以上循环性能的显著提高。
Wang, T., Li, Y., Zhang, J. et al. Immunizing lithium metal anodes against dendrite growth using protein molecules to achieve high energy batteries. Nat Commun 11, 5429 (2020)
https://doi.org/10.1038/s41467-020-19246-2
Nat. Commun.: 机械卷绕制备的互穿型锂金属/锂锡合金箔材用作超高倍率电池负极材料
高比能锂金属电池受限于缓慢的界面锂离子扩散而很难实现高倍率应用。有鉴于此，斯坦福大学的崔屹教授与华中科技大学的孙永明教授等通过将金属锂箔与锡箔进行简单压延与折叠并结合后续自发进行的合金化反应成功地制备了一种新型互穿锂金属/锂锡合金箔材。这种三维互穿锂电极在高倍率下优异的电化学性能说明其具有在高比能高功率储能器件中实际应用的潜力。
Mintao Wan et al, Mechanical rolling formation of interpenetrated lithium metal/lithium tin alloy foil for ultrahigh-rate battery anode, Nature Communications, 2020
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14550-3
AEM：揭示和阐明ALD对锂电镀微结构的控制
锂金属电池的实际应用受到难以控制锂金属镀层微观结构的严重阻碍。尽管先前的原子层沉积（ALD）研究集中在直接用薄膜涂覆锂金属以钝化电极-电解质界面，但研究人员采用了另一种方法，将ALD膜置于锂金属下方并直接在铜集流体上。
有鉴于此，斯坦福大学Stacey F. Bent，崔屹教授揭示了使用ALD在铜箔上生长的TiO2来控制Li金属镀层微观结构这一简单策略的机理。与先前的研究（其中ALD生长层充当人工中间相）相反，该TiO2层位于铜-锂金属界面处，充当成核层以改善锂金属的镀层形态。TiO2锂化后，会形成LixTiO2配合物。这种合金提供了一个亲锂表面层，能够实现均匀且可重覆的Li镀层。结果显示，性能最佳的电池（5 nm TiO2）具有明显的锂沉积的可逆性，在1 mA cm-2的中等电流密度下经过150次循环后显示出96％的平均库仑效率（CE）。
Solomon T. Oyakhire, et al, Revealing and Elucidating ALD-Derived Control of Lithium Plating Microstructure, Adv. Energy Mater. 2020
https://doi.org/10.1002/aenm.202002736
2.3 开发高性能锂硫电池的系列成果
为了开发高性能锂硫电池，2020年崔屹教授发展了一系列新策略，具体如下：
Nature Nanotechnology：硫的物理形态新认知
锂硫电池由于其较高的理论比能量和较低的成本而被视为下一代锂电池。锂硫电池中元素态硫S8的熔点为 115°C，室温下一般以固态形式存在。而近期有研究指出，在电化学电池中，元素硫能够在过冷条件下保持液态。
有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授课题组通过原位研究，考察了液态硫可能对锂硫电池产生的影响。通过进行电化学生成硫的原位研究，研究人员发现在相同的充电时间段内，液体（过冷）和固体单质硫的面容量具有极大差异。为了控制硫的物理状态，研究人员探索了硫在二维层状材料上的生长。研究发现，当二维层状材料较厚时，表面形成液态硫，边缘生成固态硫。
Ankun Yang et al. Electrochemical generation of liquid and solid sulfur on two-dimensional layered materials with distinct areal capacities, Nature Nanotechnology, 2020.
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0624-6
Science Advances：保留在三维集流体中的过冷液态硫，用于高性能Li-S电池
在锂硫电池中，硫和Li2S的电/离子绝缘性质导致硫物质转化的电子/离子转移动力学比较缓慢。硫和Li2S在室温下被认为是固体，而固-液相转变是Li-S电池的限制步骤。
有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了可视化了Al，碳，Ni集流体上不同的硫生长行为，并证明（i）与固体硫相比，在Ni上产生的液态硫具有更高的可逆容量，更快的动力学和更好的循环寿命；（ii）Ni促进相变（例如Li2S分解）。
Guangmin Zhou, et al, Supercooled liquid sulfur maintained in three-dimensional current collector for high-performance Li-S batteries, Sci. Adv., 2020
https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaay5098
Matter：具有高弯曲度和硫浓度的高性能锂硫电池电极
正极中硫相关活性物质的溶解/扩散损失以及锂金属负极中的枝晶生长阻碍了锂硫电池的实际应用。有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了“高弯曲度和高硫亲和性”原理，其中高电极弯曲度和高氧浓度是控制正极内可溶性硫活性物质扩散行为的关键参数，这对于改善电化学性能和超高负荷硫正极的循环稳定性非常重要。
高弯曲氧化石墨烯膜eGF（13.24）中水平排列的rGO片扩展了活性材料的向外扩散途径，以将溶解的LiPS固定在多孔正极内，而rGO片中的氧官能团（浓度为16％）可以与硫键合以减轻LiPS溶解/扩散损失。此外，这种多孔eGF基质还可以有效抑制锂金属负极中的枝晶生长，从而有助于延长电池循环寿命的达278％，并防止危险的枝晶引起电池短路。
Chen et al., Electrode Design with Integration of High Tortuosity and Sulfur-Philicity for High-Performance Lithium-Sulfur Battery, Matter (2020)
https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.04.011
Nano Letters：将液态电解质中的纳米级封装概念整合到固态锂硫电池中
固态Li-S电池具有高能量密度和安全性，因此具有极大的吸引力。但是，目前尚不清楚液态电解质的概念是否适用于固态电解质以改善电池性能。有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了基于液体电解质中开发的Li2S@TiS2核壳颗粒的纳米级封装概念可有效用于固体聚合物电解质中。
通过原位光学电池和硫K边缘X射线吸收，研究人员发现多硫化物形成并被纳米级TiS2封装很好地捕获在单个颗粒内部。实验和密度泛函理论计算均证明，即使在固态电解质中，该TiS2封装层也具有催化Li2S氧化成硫的作用。研究人员通过将Li2S@TiS2正极与聚环氧乙烷基电解质和锂金属负极集成在一起，可实现427 W∙h∙kg-1的高电池级比能。
Xin Gao, et al, Incorporating the nanoscale encapsulation concept from liquid electrolytes into solid-state lithium-sulfur batteries, Nano Lett., 2020
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02033
2.4 探索大规模储能技术的系列成果
为了探索大规模储能技术，2020年崔屹教授发展了一系列新策略，具体如下：
Matter：一种电网储能电池新方案
电网储能是解决风电、光电等波动性、间歇性问题，进而促进新能源发展和构建智能电网的关键技术。目前，电网储能亟需高安全性、低成本、高性能的新一代电池。
有鉴于此，清华大学伍晖副教授、郑州大学金阳副教授和斯坦福大学崔屹教授报道了一种新型的高性能熔融锂-黄铜/氯化锌电池，单体电池成本仅约16 $/kWh，在电网储能领域应用潜力大。通过在正极使用黄铜粉实现了低成本氯化锌正极的稳定运行。成功组装并运行了1 Wh级别的熔融锂-黄铜/氯化锌全电池。
该工作在用低成本黄铜（即铜锌合金）粉替代金属镍粉，黄铜粉中的锌是电极活性物质，而铜则为锌的沉积和剥离提供稳定的反应位点，这样有效地抑制了电池循环过程中金属颗粒长大的现象。另一方面，用近年来发展起来的高性能石榴石（Garnet）型锂离子陶瓷电解质替代β‘’-Al2O3钠离子陶瓷电解质，利用Garnet陶瓷电解质的高稳定性克服电解质被低成本金属电极腐蚀的问题。相应地，用锂负极替代了钠负极，在进一步提高电池安全性的同时，维持了电池的高能量密度（理论能量密度750 Wh/kg）等性能。由此构建的熔融锂-黄铜/氯化锌（SELL-Brass/ZnCl2）电池具有传统ZEBRA电池的高安全性和高能量密度等优点，同时成本大幅降低（单体电池成本降至约16 $/kWh），因此在电网储能领域有巨大的应用潜力。此外，该工作的技术方案也为其他新一代ZEBRA型电池的开发提供了新的思路。
Liu et al., Molten Lithium-Brass/Zinc Chloride System as High-Performance and Low-Cost Battery, Matter 2020
https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(20)30449-5
AM：石榴石型固体电解质基熔融锂-钼-铁（II）氯化物电池
固体电解质基熔融金属电池在网格规模的能量存储方面引起了巨大的关注。尽管钠-金属氯化物电池（ZEBRA）被认为是有前途的候选电池之一，但由于金属颗粒生长以及与β”-Al2O3电解质进行离子交换，因此仍存在潜在的安全隐患。
为解决上述问题，郑州大学金阳副教授，清华大学伍晖副教授，斯坦福大学崔屹教授报道了一种基于Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12固体电解质的熔融锂钼铁（II）氯化物电池（Li-Mo-FeCl2），其工作温度为250 °C，包括铁和LiCl正极材料混合物、锂负极、石榴石型锂离子陶瓷电解质和钼添加剂。与传统的电池反应机理不同，该电池革命性地将可逆的Fe-Mo合金化脱合金反应与脱硫化-锂化过程同步，使得由Fe-Mo合金衍生的多孔Mo骨架同时抑制了纯Fe颗粒的生长。采用锂负极和锂离子陶瓷电解质，克服了正极与固体电解质之间的腐蚀问题。在相同的电池成本（$12 kWh-1）下，Li-Mo-FeCl2电池的理论能量密度超过Na-FeCl2 ZEBRA电池的25%，达到576 Wh kg-1和2216 Wh L-1。实验结果进一步证明，该电池具有优良的循环性能（循环300次后为472 mAh gLiCl-1，活性物质为50 mg），同时对过充电−过放电（3−1.6 V）和冻结−解冻（25−250 °C）具有很强的耐受性。
Jing Xu, et al, A Garnet-Type Solid-Electrolyte-Based Molten Lithium−Molybdenum−Iron(II) Chloride Battery with Advanced Reaction Mechanism, Adv. Mater. 2020
https://doi.org/10.1002/adma.202000960
Nano Letters：高速锂锰氧化物氢电池
太阳能和风能等可再生能源是间歇性的，为了将其有效整合到电网中，开发可充电电池等电能存储技术以解决其间歇性问题至关重要。有鉴于此，中科大陈维教授，斯坦福大学崔屹教授报道了一种可充电，高速率，长寿命的锂锰氧化物氢电池（LMO-H），该电池在水性电解质中利用了纳米结构的锂锰氧化物正极和氢气负极。
选择商用LMO作为正极，选择玻璃纤维作为隔板，并在气体扩散层（GDL）上涂覆Pt/C作为负极，以构建LMO-H电池。GDL在H2负极上的应用促进了H2气体的扩散和运输，这有利于LMO-H电池中的有效气体管理。LMO-H电池具有〜1.3 V的放电电压平稳期，高比容量（1 C时LMO为83 mAh g-1），高倍率容量（50 C时LMO为69.1 mAh g-1）和长循环稳定性，这归因于HER / HOR氧化还原引起的LMO的快速Li +离子提取/插入的快速动力学。
Zhengxin Zhu, et al, A High-Rate Lithium Manganese Oxide-Hydrogen Battery, Nano Lett., 2020
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00044
AEM：用于大规模能量存储的无膜Zn/MnO2液流电池
随着间歇性可再生能源的发展、电能质量服务的内在要求和能源管理的需要，电网规模的储能技术越来越受到重视。它推动了低成本、高安全性、高能量密度和可扩展性的储能系统的发展。在各种能源储存系统中，锂离子电池因其能量密度高而具有吸引力，但一些元素资源的可获得性以及易燃、有毒、昂贵的有机电解质的使用仍然令人担忧。而水系可充电电池具有成本低、离子电导率高、安全性高、环境友好等优点，如传统的Zn/MnO2电池。然而，由于正极反应的可逆性差，实现长期稳定仍是一个巨大的挑战。
与以往的研究不同，MnO2/MnOOH的正极氧化还原反应为固态，可逆性有限，美国斯坦福大学崔屹教授等人构建了一种新型的可再充水系Zn/MnO2液流电池，它在正极(Mn2+/MnO2)和负极(Zn2+/Zn)中都发生了溶解-沉淀反应，其允许将负极电解液和正极电解液混合到仅一种电解质中，并且不需要离子选择性膜，可以降低成本。令人印象深刻的是，这种新型电池具有高达1.78 V的放电电压，良好的倍率性能（10 C放电），在0.5~2 mAh cm‐2的范围内具有良好的循环稳定性（1000次不衰减）。更重要的是，这种电池可以很容易地扩大到1.2 Ah的台阶式液流电池，在第500次循环时具有89.7%的良好容量保持能力，显示出巨大的能量存储潜力。这项工作将为开发下一代低成本、安全的电网级储能系统奠定坚实的基础。
Guodong Li et al. Membrane-Free Zn/MnO2 Flow Battery for Large-Scale Energy Storage. Advanced Energy Materials 2020, 1902085.
https://doi.org/10.1002/aenm.201902085
2.5 开拓冷冻电镜在能源材料领域的应用的系列成果
为了开拓冷冻电镜在能源材料领域的应用，2020年崔屹教授发展了一系列新策略，具体如下：
Matter：冷冻电镜用于研究锂电池正极-电解液界面
正极电解质界面（CEI）是形成在正极上的一层紧密的涂层，被认为是至关重要的。然而，由于缺乏有效的工具来表征这些敏感的纳米级中间相的结构和化学性质。使得关于CEI的许多方面，目前仍然不清楚。
近日，斯坦福大学崔屹教授报道了开发了一种新策略来保持正极的自然状态，并利用冷冻电镜（cryo-EM）直接可视化正极界面。研究发现，在正常操作条件下，碳酸盐基电解液在单颗粒水平上不存在紧密的包覆层。然而，在短暂的外加短路后，通常在负极上形成的固体-电解质界面可以在正极上形成，并在原位电化学转化为稳定的共形CEI。研究发现，共形CEI有助于提高库仑效率和电池的整体容量保持率。这在商业碳酸盐电解质中产生了不同于之前人们所理解的CEI观点。
Zhang et al., Cathode-Electrolyte Interphase in Lithium Batteries Revealed by Cryogenic Electron Microscopy, Matter (2020)
https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.10.021
ACS Nano:冷冻电镜在材料科学和纳米科学中的机遇
冷冻电镜通过冷冻并稳定脆弱的生物分子以获得其本征状态下的近原子级分辨的成像，对结构生物学领域的研究起到了深远影响。除生命科学外，冷冻电镜也为物理科学和材料科学等领域的发展也提供了巨大的机遇。
有鉴于此，美国斯坦福大学崔屹教授等人，综述了冷冻电镜在材料科学、纳米科学领域的研究进展，并展望了未来的应用前景。冷冻电镜为对电子束、环境敏感的脆弱材料的高分辨表征提供了机遇，在众多领域具有广阔的应用前景，包括电池，柔性聚合物，金属有机框架，钙钛矿太阳能电池，电催化和量子材料等。结构生物学的研究受益于冷冻电镜的发展和优化。目前，在物理科学中面临的重大挑战也可以受益于冷冻电镜，但在很大程度上仍有待进一步探索。目前，冷冻电镜在材料科学领域仍是一项新兴技术，在样品的制备、成像条件和数据处理方面仍需进一步的改进。冷冻电镜有望在材料和物理研究等领域产生重大影响，许多科学问题可以通过冷冻电镜来解决，但需要注意的是，在研究过程中也应努力减少虚假结论。在实验过程中，可以通过细致的控制实验验证通过冷冻电镜而骤然冷冻捕获的亚稳态。
Yanbin Li et al. Opportunities for Cryogenic Electron Microscopy in Materials Science and Nanoscience. ACS Nano, 2020.
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c05020
ACS Energy Letters：用冷冻扫描电子显微镜研究SEI中氟化物相在纳米和介观尺度上的非均质性
对SEI特性和结构的深入了解对于提高锂电池的能量密度和可循环性至关重要。由于难以表征这种敏感的中间相，因此对SEI组分的纳米级分布了解甚少。
近日，斯坦福大学崔屹教授等人利用冷冻扫描TEM（cryo-STEM）和电子能量损失谱（EELS）来识别LiF在金属锂负极上的SEI中的位置。通过分析电池负极的活动和非活动表面，解决了XPS等大面积表面表征与cryo-TEM等原子尺度表征之间的差异。研究表明LiF不会对负极钝化起主要作用，也不会影响Li+在整个SEI上的传输。
Huang, William, et al, Resolving Nanoscopic and Mesoscopic Heterogeneity of Fluorinated Species in Battery Solid-Electrolyte Interphases by Cryogenic Electron Microscopy, ACS Energy Lett., 2020
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00194
2.6 开发能源转化电催化技术成果
为了开发能源转化电催化技术，2020年崔屹教授在CO2制高价值化学品领域取得重要进展，具体如下：
Nature Nanotechnology：CO2还原制高价值化学品
电化学还原CO2制高价值化学品是能源和环境领域极具前景，也极具挑战的关键议题。有鉴于此，斯坦福大学崔屹团队携手诺奖得主朱棣文教授，北京化工大学谭天伟教授等人，报道了一种高选择性高稳定性的催化界面设计策略，用于非均相催化CO2制备C2高价值化学品。
研究人员构建了一种氮掺杂纳米钻石/Cu纳米颗粒界面，催化制备C2产物的法拉第效率为63%左右（-0.5 V，RHE），这种催化剂意外地表现出高稳定的催化性能，120 h后仅有19%活性衰减。DFT计算表明，CO在Cu/纳米钻石界面的结合力增强，抑制CO脱附。通过降低CO二聚化的表观能垒，促进C2产物的生成。对催化剂本征组成和电子结构的调控，实现了对催化界面，以及反应热力学和动力学的最大限度的优化。
Hongxia Wang et al. Synergistic enhancement of electrocatalytic CO2 reduction to C2 oxygenates at nitrogen-doped nanodiamonds/Cu interface. Nature Nanotechnology 2020.
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0603-y
Part Ⅲ 环境纳米技术
通过纳米技术革新人们在水净化、空气治理和土壤修复等环境领域的技术升级，是崔屹教授课题组的特色研究方向之一。2020年，崔屹教授课题组在环境纳米技术领域的研究主要包括以下几个方面：
1）开发高性能过滤口罩并实现对外销售
2）发展有机废水资源化利用绿色催化技术
3）开发有害气体吸附和降解材料
3.1 高性能过滤口罩的研发
为了为疫情防护提供方案，发展高性能过滤口罩，2020年崔屹教授在N95口罩研究领域取得重要进展，具体如下：
ACS Nano：口罩如何重复使用？
新型冠状病毒2019（COVID-19）是一种持续性的大流行传染病，该病毒的主要是通过短距离飞沫传播和密闭空间的气溶胶传播。目前广泛使用的N95型口罩对过滤病毒有着不错的效果。然而病毒在全球范围内肆虐传播，导致对N95口罩的需求与日俱增。同时口罩的生产和供应又受到疫情的影响，产能严重不足，最终的结果便是“一罩难求”。为了应对这一困境，对口罩进行消毒，使其实现重复利用，从而可以缓解口罩供应不足的燃眉之急。
美国斯坦福大学崔屹教授联手诺奖得主朱棣文教授等人研究了口罩的几种常用消毒方案及其效果，发现在任意湿度（≤100％相对湿度，RH）下加热（≤85°C）是保持口罩中熔喷布和N95口罩过滤性能的非破坏性最好办法，在100°C的高温处理20个周期内未发现过滤效率明显改变。
紫外线（UV）照射是次要选择，可以反复处理10个周期，仅在20个周期后过滤效率出现小幅下降。但是，紫外线可能会影响口罩的材料强度和密封性能。作者建议不要使用酒精溶液，氯基溶液或肥皂水等液体来清洁口罩，因为这会导致熔喷布的静电吸附性能大幅下降。
Lei Liao, et al., Can N95 Respirators Be Reused after Disinfection? How Many Times?, ACS Nano 2020
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03597
Three-Dimensional Analysis of Particle Distribution on Filter Layers inside N95 Respirators by Deep Learning" Nano Letters (2020) DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04230
Y. Cui et al. Decontamination of SARS-CoV-2 and Other RNA Viruses from N95 Level Meltblown Polypropylene Fabric Using Heat under Different Humidities" ACS Nano (2020) DOI: 10.1021/acsnano.0c06565
Air-Filtering Masks for Respiratory Protection from PM2.5 and Pandemic Pathogens" One Earth (2020) DOI: 10.1016/j.oneear.2020.10.014
3.2 有机废水资源化利用绿色催化技术
为了缓解有机废水的环境污染压力， 2020年崔屹教授在有机废水资源化利用领域取得重要进展，具体如下：
Nat Sustain：废水进去，双氧水出来！
废水中有机污染物的存在对人类健康和生态环境系统都构成了巨大风险。高级氧化法(AOPs)是一种从可溶性氧化剂（H2O2、O3和HOCl等）中产生高活性自由基（OH·、Cl·等）的先进水处理技术，用于去除有机污染物，自由基与有机污染物快速、非选择性地反应，最终将其矿化成无害的小分子(二氧化碳、水等)。尽管AOPs已经有了长足的发展，然而迄今为止，AOPs的应用面临两个根本挑战，即H2O2的有效激活以及可持续生产。
有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了一个废水处理系统，成功地解决了关于当前AOPs面临的两个挑战，通过小规模的试点研究，研究人员展示了整个系统的可行性。
研究人员首先将铜单原子加入到石墨氮化碳（C3N4）中，解决了目前多相费托催化剂面临的挑战，并在pH 为7.0下，活化H2O2生成OH·方面表现出了极高的活性。研究人员进一步演示了催化剂在费托过滤器中的固定化，这绕过了催化剂回收的冗余。
研究人员介绍了一种以空气、电力和0.1 M Na2SO4电解液生产10gl-1 H2O2的电解装置的设计，总成本为US$4.66 per m3。该装置基于i）新型气体扩散电极(GDE)可以足够的三相催化界面，ii）在连续流动反应器内运行的三室设计，iii）碳基材料可以催化2e-ORR，iv）阳极电沉积IrO2催化OER；v）电解液的精心选择。费托过滤器和过氧化氢电解槽协同工作，可以提供一种废水处理系统。此外，研究人员进一步展示了一种Fe3O4-碳过滤器，它可以冷却残留的H2O2，并使污水安全排放到环境中。
Xu, J. et al. Organic wastewater treatment by a single-atom catalyst and electrolytically produced H2O2. Nat Sustain 2020.
https://doi.org/10.1038/s41893-020-00635-w
3.3 开发有害气体吸附和降解材料
为了缓解空气污染的压力， 2020年崔屹教授在空气污染物吸附和降解领域取得重要进展，具体如下：
Matter：核磁共振揭示纳米级多孔碳的分子机理
分层纳米多孔碳（HNC）已被证明是用于吸附挥发性有机物（VOCs）和CO2的有效吸附剂，但目前，人们在HNC的分层结构调节、吸附机理以及HNC内部的相互作用等方面的研究还存在一些问题。
近日，美国加州大学伯克利分校Jeffrey A. Reimer，斯坦福大学崔屹教授报道了以木材为原料，采用含有K2CO3活化的微波诱导加热法合成了HNC。研究发现，HNC具有符合Murray定律的多尺度结构，因此可以通过核磁共振（NMR）对吸附物的吸附进行分子尺度上的研究。NMR化学位移与吸附剂的环电流效应一致。NMR技术为定量研究HNC中吸附物的吸附提供了一种方便的方法。VOC蒸气吸附结果显示NMR化学位移随时间变化，表明最初吸附到中孔中，然后扩散到微孔中。由于在这些HNC中观察到的吸附液体相对于气相的位移的不同，从而有效证明了Schroeder悖论。此外，这些HNC具有较高的CO2吸附能力，预示着其在碳捕获方面的应用前景。
Mao et al., Revealing Molecular Mechanisms in Hierarchical Nanoporous Carbon via Nuclear Magnetic Resonance, Matter (2020)
https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.09.024
Science Advances：用于高效气体吸附和储存的层次化纳米孔膜
氧化石墨烯等二维材料的纳米孔膜因其独特的分子筛分性能和操作简单性，在挥发性有机化合物(VOCs)和氢气吸附方面引起了人们的关注。然而，有效解决石墨烯薄片的团聚和低效率仍然具有挑战性。
有鉴于此，加州大学伯克利分校Jeffrey A. Reimer，斯坦福大学崔屹教授报道了一种由碳球和氧化石墨烯组成的层次化纳米孔膜(HNMs)。研究人员基于默里定律（Murray’s law），结合微波加热的化学活化方法成功制备出具有间隔和吸附作用的层次化碳球。层次化碳球可阻止氧化石墨烯的团聚，而氧化石墨烯片具有物理分散性，从而确保了结构稳定性。所制备的HNMs含有以超微孔和中孔为主的微孔，具有较高的VOCs/H2吸附量，在200 ppmv和3.3%(77K和1.2 bar)下的吸附量分别达到235和352 mg/g。
Haiyan Mao, et, al, Designing hierarchical nanoporous membranes for highly efficient gas adsorption and storage, Sci. Adv. 2020
http://advances.sciencemag.org/content/6/41/eabb0694
Nano Lett：甲醛氧化分解新技术
气相多相催化是一个空间限制在二维固体催化剂表面的过程。近日，斯坦福大学崔屹教授报道了一种促进多相催化的新工具箱，即在传统固体催化剂表面构建一层纳米级薄的液体电解质。
研究发现，在固体催化剂的表面覆盖一层纳米级薄的液体电解质，在保持气体反应物的高效传递的同时，可以显著提高催化剂的活性，研究人员称之为三相催化。该液体电解质的引入将原来的表面催化反应转化为一个在三维空间内由自由离子促进传质的电化学途径。研究人员选择甲醛氧化作为模型反应，观察到Pt在三相催化中的周转频率比常规多相催化提高了25000倍。
Jinwei Xu, et al, Designing a Nanoscale Three-phase Electrochemical Pathway to Promote Pt-catalyzed Formaldehyde Oxidation, Nano Lett., 2020
https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03560
Part Ⅳ 智能织物纳米技术
通过智能织物实现人体能量自动管理，也是实现清洁能源和及节能降耗的有效手段。2020年，崔屹教授课题组在智能织物技术领域的研究主要包括：基于智能织物的夹克成功上市销售。
Joule综述:用于个人热管理的高级纺织品
长期以来，纺织品对个人热管理的研究一直没有得到足够的重视。近年来，高性能纺织品得到较大的发展，有一些已经可以较好地控制人体散热，为提高人体热舒适度和降低建筑能耗提供了有效途径。
有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授等人讨论了高性能纺织品在个人热管理方面的最新进展（主要是在学术界），包括材料设计、织物性能、基本原理和对能源的影响。
首先回顾了用于个人热管理的高级纺织品的最新进展及其在能源效率中的意义。主要讨论了以被动控制人体散热途径为目标的工程特性纺织品，主动增温/降温纺织品，以及根据外界刺激提供适应性个人热管理能力的响应纺织品，最后提出了该领域面临的重要挑战和未来的发展机遇展望。尽管该领域发展迅速，但挑战与机遇并存。首先，需要填补实验室规模的概念验证演示与实际应用和商业化之间的差距。除热管理功能外，还应考虑纺织品的耐磨性：它们能否为人体提供舒适的透气性？在实际使用过程中，它们能否获得合适的机械强度和触感，从而穿着舒适？用于新型纺织品的材料是否对人体具有生物相容性和安全性？经过正常的洗涤过程多次后，它们能否在各个方面保持其性能？还应考虑纺织品的可扩展性：对于大规模工业生产而言，这些材料是否够用且具有成本效益？制造过程是否简单且适合当前可用的制造设施？是否可以根据制造商和服装制造商的意愿将其颜色和样式用于时尚目的？新开发的材料是否环保且易于回收？等等此外，可将用于个人热管理的高级纺织品与柔性电子设备和能量收集设备集成在一起，以实现具有多种功能的下一代智能纺织品，这些功能包括热舒适性，传感，计算，电子控制和自供电。先进的个人热管理纺织品也可能为电子设备提供增强的散热解决方案，有利于整个系统的稳定和高效运行。
Yucan Peng et al. Advanced Textiles for Personal Thermal Management and Energy. Joule, 2020.
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.02.011
2020年，除了以上成果之外，崔屹教授还在新冠疫情病毒等其他多个方面有所涉猎，在次不一一摘录。
崔屹教授曾说，他有三个目标：科研、创业、育人。现在，他的这些目标都基本实现了。当然，在执掌斯坦福能源中心之后，我们期待崔屹教授推动可持续清洁能源在科研、技术和政策等方面，取得更大的突破：解决更多世界性难题、让更多技术实现社会价值，以及培养更多创新型人才。
最后，我们与大家分享几条崔屹教授的语录，希望大家成为渴望学习、善于学习、视野宽广、保持专注的人，祝大家在科研的道路上越战越勇，连创佳绩！
“人的学习能力是无穷的。刚开始会难一点，但你只要想学，不断地学，我觉得最后就会抵达目的地。”
“面对新的想法，很多学生的第一反应是很消极的。消极反应背后的原因，要么是不敢挑战新东西，要么就是新东西比较颠覆他原有的东西，他本能地抵触，所以没有真正用中立的态度去分析好与不好。如果一个学生能够利用这个机会把自己变得更好，以后会很厉害。”
“必须要放下一切问题，摒弃杂念，专注在事情上，不断地往前想，往前做。如果想着你厉害还是我厉害，仅仅这个问题就把自己打败了，根本专注不了。最后，专注到心无旁骛的人才能够胜出。”
“我的特点就是打不垮。做学生做博士的时候，我也没有愁眉苦脸的时候。”
人物简介：
崔屹教授于1998年毕业于中国科大应用化学专业，2002年在哈佛大学获得博士学位。之后，跟随加州大学伯克利分校的Paul Alivisatos教授开展博士后工作，并在2005年成为斯坦福材料科学与工程学院助理教授，2010年擢升为副教授并获得终身教职。2016年，崔屹晋升正教授。
曾荣获2001年纳米技术卓越毕业生奖、2003年米勒研究奖、2004年《MIT技术评论》杂志评选100位“世界顶尖青年发明家”、2010年斯隆研究奖、2013年IUPAC新型材料及其合成杰出奖、2017年Blavatnik青年科学大奖之工程技术奖。他是美国国家科学院院士（2022）、美国科学促进会会士（2020）、电化学学会会士（2018）、美国材料学会会士（2016）、英国皇家化学学会会士（2015）。
崔屹教授课题组网页：
http://web.stanford.edu/group/cui_group/
