1. Nature Commun.：具有多模态能量耗散和高相对拉伸性的高拉伸聚合物半导体薄膜随着软电子技术的发展，可拉伸聚合物半导体（PSC）取得了巨大进步。但同时实现高载流子迁移率和拉伸性仍然是一个挑战。在此，斯坦福大学鲍哲南，美国纽约州康宁市康宁公司Mingqian He报道了具有高拉伸性的可拉伸 PSC 薄膜（<100 nm 厚）往往表现出多模态能量耗散机制，并且具有较大的相对拉伸性（rS），该相对拉伸性由熵能量耗散与应变下的焓能耗散。1）在应变释放后，它们有效地恢复了原始的分子排序以及电性能。2）模型聚合物 (P4) 的最高 rS 值在 100% 双轴应变下表现出平均载流子迁移率为 0.2 cm2 V−1 s−1，而具有低 rS 值的 PSC 在应变下表现出不可逆的形态变化和电性能快速退化。这些结果表明 rS 可以用作比较可拉伸 PSC 薄膜的可靠性和可逆性的参数。
Wu, HC., Nikzad, S., Zhu, C. et al. Highly stretchable polymer semiconductor thin films with multi-modal energy dissipation and high relative stretchability. Nat Commun 14, 8382 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-44099-whttps://doi.org/10.1038/s41467-023-44099-w2. Nature Commun.：快速、规模化生产用于超薄调温衣服的交联聚酰亚胺气凝胶纤维聚酰亚胺气凝胶纤维有望成为智能热管理织物，但由于凝胶动力学缓慢和主链强度较弱，其可扩展生产面临挑战。近日，东华大学刘天西教授，Wei Fan开发了一种策略，通过紫外增强动态凝胶策略，通过湿纺和常压干燥来快速、可扩展地制造交联聚酰亚胺（CPI）气凝胶纤维。 1）这种策略使得光敏聚酰亚胺能够快速溶胶-凝胶转变，产生强交联的凝胶骨架，有效地保持纤维形状和多孔纳米结构。2）具有高比模量（390.9 kN·m·kg−1）的CPI气凝胶纤维（长度数百米）的连续生产可以在7小时内实现，比以前的方法（>48小时）更加高效。3）此外，CPI气凝胶织物表现出与羽绒几乎相同的保暖性能，但厚度约为羽绒的1/8。因此，该策略为快速、可扩展地制造用于个人热管理的超薄织物开辟了广阔的前景。
Xue, T., Zhu, C., Yu, D. et al. Fast and scalable production of crosslinked polyimide aerogel fibers for ultrathin thermoregulating clothes. Nat Commun 14, 8378 (2023). DOI：10.1038/s41467-023-43663-8https://doi.org/10.1038/s41467-023-43663-83. Nature Commun.：通过空位介导的晶胞扰动大幅提高陶瓷的机械性能剪裁空位是提高陶瓷力学性能的一种可行方法。然而，高度集中的空位通常会影响强度(或硬度)。在这项工作中，奥地利科学院Zaoli Zhang通过利用超晶格（SL）结构，我们通过高度结构性的模板效应稳定了具有高浓度（高达~50%）无序阴离子空位（缩写“vac”）的亚稳态立方（fcc）WNx。1）稳定且完美晶格匹配的 TiN 面心立方相（基本上产生零晶格失配，从而最大限度地减少界面效应）。由于 WNx (x = 0.5) 中存在大量空位，SL 层表现出严重的局部变形。微悬臂梁实验证实这种陶瓷具有高强度（~9 GPa）和弯曲应变（~2.8%）。2）采用球面像差 (Cs) 校正透射电子显微镜 (TEM) 和原子尺度模拟，研究人员证明了 WNx 的机械响应由晶胞扰动主导（这意味着在变形过程中会发生进一步的晶胞扭曲），它充当变形载体，同时防止高应力集中。3）具有超高浓度（~50%）无序空位的WNx的机械性能增强可归因于晶胞扰动吸收变形能、N空位的存在增加了每个晶胞的价电子浓度以及晶胞的影响。阻碍位错成核的畸变。
Chen, Z., Huang, Y., Koutná, N. et al. Large mechanical properties enhancement in ceramics through vacancy-mediated unit cell disturbance. Nat Commun 14, 8387 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-44060-xhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-44060-x
4. Nat Commun：基于硫靛光电开关的可见光诱导软物质材料特性切换
硫靛是可见光响应光开关，对其反式和顺式异构体之间的构象变化具有出色的空间控制。然而，它们在所有常规有机溶剂和聚合物中的溶解度有限，阻碍了它们在软物质材料中的应用。在此，昆士兰科技大学Christopher Barner-Kowollik，Vinh X. Truong，新加坡科学技术研究局Loh Xian Jun引入了一种将硫靛蓝单元共价插入聚合物主链的策略，使硫靛蓝能够在交联的聚合水凝胶中发挥作用。1）研究人员通过开发一种硫靛双甲基丙烯酸酯连接基来克服它们的溶解度问题，该连接基能够进行自由基引发的硫醇-烯反应以进行逐步增长聚合，生成含靛蓝的聚合物。2）通过构建其在宽范围单色波长下的转换效率的详细光化学作用图，阐明了硫靛可逆反式/顺式异构化的最佳波长。至关重要的是，含靛蓝聚合物在有机溶剂和水中表现出材料光学和物理性质的显着光转换。3）此外，交联结构内硫靛蓝的光开关能够实现可见光诱导的水凝胶刚度调节。含硫靛蓝的水凝胶和光开关过程对细胞无毒，从而为软物质材料和生物学相关研究的高级应用提供了机会。
Walden, S.L., Nguyen, P.H.D., Li, HK. et al. Visible light-induced switching of soft matter materials properties based on thioindigo photoswitches. Nat Commun 14, 8298 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-44128-8https://doi.org/10.1038/s41467-023-44128-85. Nature Commun.：揭示块体再结晶钼的室温超塑性体心立方难熔金属材料表现出优异的高温强度，但由于再结晶引起的微量元素在晶界（GB）处富集，常常会发生脆性沿晶断裂。在这里，林姆集团有限公司Zenglin Zhou，浙江大学Jiangwei Wang，南京理工大学Gang Sha报道了一种完全再结晶的具有室温超塑性的纯钼(Mo)材料，它是通过粉末冶金、Y型热轧和退火法制备的。1）通过在晶界上设计超低的氧浓度，可以在很大程度上消除钼固有的晶界脆性，这与高比例的软织构和低角度晶界相结合，使得有序位错网络的显著发展和位错在低角晶界上的有效传输。2）这些因素的协同作用极大地抑制了Mo的脆性沿晶断裂，使其在RT时的变形能力提高了108.7%。因此，这些发现应该对制造更多种类的难熔金属和合金以适应苛刻的应用具有普遍意义。
Chen, W., Li, X., Jin, S. et al. Revealing the room temperature superplasticity in bulk recrystallized molybdenum. Nat Commun 14, 8336 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-44056-7https://doi.org/10.1038/s41467-023-44056-76. Nature Commun.：晶面相关的表面转变决定了镍酸镧中的析氧反应活性电催化剂是向可持续能源技术和化学工艺过渡的基石。操作条件下的表面转变决定了活性和稳定性。然而，表面结构和转变对暴露晶面的依赖性仍然难以捉摸，阻碍了合理的催化剂设计。近日，杜伊斯堡-埃森大学Rossitza Pentcheva，特温特大学Christoph Baeumer使用电化学测量、X 射线光谱和哈伯德 U 项的密度泛函理论计算，研究了用于水氧化的 LaNiO3−δ 电催化剂的 (001)、(110) 和 (111) 面。 1）研究人员发现 (111) 过电势比其他面低约 30−60 mV。虽然所有三个方向都可能发生表面转变为类似羟基氧化物的 NiOO(H)，但 (111) 的情况更为明显。2）(001) 和 (110) 的转化层与底层钙钛矿的结构不匹配影响反应过程中 Ni2+ 和 Ni3+ 与 Ni4+ 位点的比例，从而影响反应中间体的结合能，从而导致转化层具有不同的催化活性方面。
Füngerlings, A., Wohlgemuth, M., Antipin, D. et al. Crystal-facet-dependent surface transformation dictates the oxygen evolution reaction activity in lanthanum nickelate. Nat Commun 14, 8284 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43901-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-43901-z7. Nature Commun.：利用原位表面增强红外吸收光谱阐明铜单原子催化剂的结构-稳定性关系 了解催化剂的结构与稳定性关系对于开发高性能电催化装置至关重要。在此，华中科技大学Xuan Yang，华东理工大学Bowei Zhang利用操作衰减全反射表面增强红外吸收光谱（ATR-SEIRAS）来定量监测CO2（CO2RR）电化学还原过程中Cu单原子催化剂（SAC）的演变。1）研究人员发现，Cu SAC 在 CO2RR 过程中通过重建过程转化为 2 nm Cu 纳米粒子。2）由于配位差异，Cu SAC 的演化速率高度依赖于催化剂的底物。密度泛函理论计算表明，Cu SAC 的稳定性高度依赖于它们的形成能，可以通过控制 Cu 位点和基底之间的亲和力来控制形成能。这项工作强调了使用操作 ATR-SEIRAS 来实现对长期应用的结构稳定性关系的机械理解。
Zhang, L., Yang, X., Yuan, Q. et al. Elucidating the structure-stability relationship of Cu single-atom catalysts using operando surface-enhanced infrared absorption spectroscopy. Nat Commun 14, 8311 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-44078-1https://doi.org/10.1038/s41467-023-44078-18. Nature Commun.：通过分子电荷工程打破碳酸亚乙酯的溶剂化优势，实现更低温度的电池低温严重损害锂离子电池的性能，锂离子电池需要具有宽流动性范围、促进离子扩散和较低去溶剂化能量的强大电解质。关键在于在内部建立Li+和溶剂分子之间的温和相互作用，这在商用碳酸乙烯酯电解质中很难实现。在这里，湖南大学Jilei Liu通过低ε溶剂主导的配位来定制溶剂化结构，并通过羰基氧的电负性调节来解锁碳酸亚乙酯。1）改性电解质在-90 ℃下表现出高离子电导率（1.46 mS·cm−1），并在-110 ℃下保持液态。因此，4.5 V 石墨基软包电池在 -10 °C 下经过 200 次循环后可实现约 98% 的容量，且无锂枝晶。2）这些电池在−70 °C 下还保留了约60% 的室温放电容量，并且在25 °C 下完全充电后甚至在约−100 °C 下仍奇迹般地保留了放电功能。这种通过分子电荷工程破坏碳酸乙烯酯溶剂化优势的策略，为先进电解质设计开辟了新途径。
Chen, Y., He, Q., Zhao, Y. et al. Breaking solvation dominance of ethylene carbonate via molecular charge engineering enables lower temperature battery. Nat Commun 14, 8326 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43163-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-43163-99. Science Advances：具有超高应变诱导结晶的弹性体应变诱导结晶(SIC)普遍增强、增韧并实现弹性体的弹性热效应。然而，在普通弹性体(如天然橡胶)中，机械拉伸引起的结晶度通常低于20%，可伸长性平台是由于捕获缠结造成的。近日，麻省理工学院Xuanhe Zhao，杜克大学Michael Rubinstein报道了一类由末端连接然后脱胀的星形聚合物形成的弹性体，具有低缺陷和无捕获纠缠，可实现高达50%的应变诱导结晶度。 1）脱水端联型星形弹性体(DeLSE)可达到12.4至33.3的超高伸长率，超出了普通弹性体的饱和极限。2）在保持低滞后的同时，DLSE还表现出4.2kJ~4.5kJ m−2的高断裂能。增强的碳化硅和延伸性协同促进了高的弹热效应，绝热温度变化为9.3 °C。
Chase M. Hartquist, et al, An elastomer with ultrahigh strain-induced crystallization, Sci. Adv. 9 (50), eadj0411.DOI: 10.1126/sciadv.adj0411https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj041110. Science Advances：具有锁定和可拆卸模块的模块化微型机器人，用于胆管中的靶向细胞输送磁性微型机器人有望在基于细胞的微创治疗中带来好处。然而，它们通常会不可避免地在磁性响应性和生物医学功能之间做出妥协。在此，香港中文大学Li Zhang，Kai Fung Chan，哈工大（深圳）Dongdong Jin报道了一种由磁力驱动(MA)模块和细胞支架(CS)模块组成的模块化微机器人。 1）采用三维打印技术制备了具有较强磁性和pH响应变形能力的MA组件和具有细胞加载释放能力的CS组件。2）随后，通过设计轴孔结构和定制模块的相对尺寸来进行模块组装，从而在不影响蜂窝功能的情况下实现复杂环境中的磁性导航。3）在目标病变处实现按需拆解，以便于CS模块的交付和MA模块的回收。此外，在活体兔胆管中验证了所提出的系统的可行性。因此，这项工作提出了一种基于模块化设计的策略，使多功能微型机器人的制造成为可能，并刺激它们在未来基于细胞的治疗中的发展。
Lin Su, et al, Modularized microrobot with lock-and-detachable modules for targeted cell delivery in bile duct, Sci. Adv. 9 (50), eadj0883. DOI: 10.1126/sciadv.adj0883https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0883
11. Science Advances：用于可穿戴太阳能热电发电的 NIR-II 电荷转移共晶的可拉伸光热膜
将阳光转化为具有成本效益的电力为自供电可穿戴应用提供了诱人的前景。具有广泛吸收能力的光热材料对于实现太阳光的光学和热集中以提高可穿戴太阳能热电发电机（STEG）的高效输出电力至关重要。在这里，苏州大学Zuo-Shan Wang，Ke-Qin Zhang，Ming-Peng Zhuo，Liang-Sheng Liao合成了一种从紫外光到第二近红外区(200~1950纳米)吸收平坦、光热转换效率高达80.5%的有机电荷转移(CT)共晶，并通过静电纺丝技术将其引入到聚氨酯中，获得了大面积的纳米纤维膜。1）这些膜在应变大于80%的情况下表现出较高的PCE，达到73.7%。2）这种薄膜夹着碳纳米管基热电纤维，作为STEGs的可伸缩太阳能吸收器，可以提供显著增加的温度梯度，在下午1点处理的最大输出电压密度为每平方米23.4伏。这一策略为具有所需电力输出的可穿戴STEG的热管理提供了重要的见解。
Yu Dong Zhao, et al, Stretchable photothermal membrane of NIR-II chargetransfer cocrystal for wearable solar thermoelectric power generation, Sci. Adv. 9 (50), eadh8917.DOI: 10.1126/sciadv.adh8917https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh891712. Science Advances：多磺化共价有机框架作为电化学软执行器中移动阳离子客体的活性电极主体对于高性能的电化学软执行器来说，定制可移动阳离子在固体电解质-电极界面上的转移动力学是至关重要的。一般来说，在外加电场作用下，对于相反的电极表面，驱动性能与电解液中的阳离子和阴离子的亲和力成正比。在这里，韩国科学技术院Il-Kwon Oh，Rassoul Tabassian报道了一种电子共轭聚磺化共价有机骨架(PS-COF)，作为嵌入到Nafion膜中的1-乙基-3-甲基咪唑阳离子的共同电解液-电极宿主，以最大化电化学驱动。 1）基于PS-COF的电化学致动器在近零电压(~0.01V)下表现出显著的弯曲挠度和先前无法达到的封闭力，其质量是其自身重量的34倍。2）超快阶跃响应的上升时间很短，只有1.59秒，没有背部松弛，在5.0赫兹以下的高频超低压驱动显示了普通电解液-电极宿主良好的应用前景。3）研究人员将所提出的软执行器作为潜在的工程应用，构建了一种软流体开关。
Manmatha Mahato, et al, Polysulfonated covalent organic framework as active electrode host for mobile cation guests in electrochemical soft actuator, Sci. Adv. 9 (50), eadk9752.DOI: 10.1126/sciadv.adk9752https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk9752
