1. Science Advances：使用超材料在无源表面上进行环境健康传感
环境传感器可以在日常环境中持续、不引人注目地监测人的健康和福祉。在各种传感方式中，无线射频传感器具有卓越的灵敏度、不受光照条件影响以及隐私优势。然而，现有的无线传感器容易受到环境干扰，无法从多个身体部位捕获详细信息。在这里，新加坡国立大学John S. Ho提出了一种使用超材料将环境中的被动表面转变为高度敏感和局部健康传感器的技术。1）利用纺织品的普遍性，设计了超材料纺织品，可以调节无线信号和身体之间的近场相互作用，从而实现非接触式、无干扰的传感。2）研究人员证明，由这些超材料功能化的被动表面可以提供长达数小时的心肺监测，其精度可与黄金标准相媲美。3）研究人员还展示了分布式传感器和机器学习在连续血压监测方面的潜力。该方法使被动环境表面能够用于环境传感和数字健康应用。
Dat T. Nguyen, et al, Ambient health sensing on passive surfaces using metamaterials, Sci. Adv. 10 (1), eadj6613.DOI: 10.1126/sciadv.adj6613https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj6613
2. Science Advances：用于水下触觉传感的多模态磁致弹性人造皮肤
未来以可持续和生态友好的方式开发海洋资源需要具有类人感知的自主水下机器人。然而，由于缺乏足够的水下触觉传感技术，这种智能机器人的发展目前受到阻碍。受人类触觉系统群体编码策略的启发，加州大学洛杉矶分校Jun Chen利用软聚合物系统中的巨磁弹性作为创新平台技术，构建了一种多模态水下机器人皮肤，用于海洋物体识别，具有内在的防水性和简单的配置。1）仿生磁弹性人造皮肤在每个紫杉醇中实现了多重触觉模式，并在识别七种海洋生物和海洋垃圾时获得了令人印象深刻的 95% 的分类率。2）通过在水下触觉传感中引入另一个自由度，这项工作代表了可持续海洋资源开发的里程碑。
Yihao Zhou, et al, A multimodal magnetoelastic artificial skin for underwater haptic sensing, Sci. Adv. 10 (1), eadj8567.DOI: 10.1126/sciadv.adj8567https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj85673. Science Advances：锌铜双离子电解质可抑制锌离子电容器中的枝晶生长并提高阳极利用率阻碍可充电锌电化学电池性能的主要瓶颈是其有限的循环寿命和能量密度。为了克服这些限制，加州大学圣地亚哥分校Tse Nga Ng研究了双离子锌铜电解质抑制枝晶形成并延长器件循环寿命的机制，同时提高锌的利用率，从而提高锌离子电容器（ZIC）的能量密度。 1）ZIC 实现了每公斤 41 瓦时的一流能量密度，负正极 (n/p) 电极容量比为 3.10。2）在 n/p 比为 5.93 时，该器件表现出 22,000 次完全充放电循环的卓越循环寿命，相当于 557 小时的放电时间。累积容量达到每克约 581 安培小时，超越了锂离子和钠离子电容器的基准，凸显了双离子电解质在提供高性能、低维护电化学能源方面的前景。
Chanho Shin, et al, Zinc-copper dual-ion electrolytes to suppress dendritic growth and increase anode utilization in zinc ion capacitors, Sci. Adv. 10 (1), eadf9951.DOI: 10.1126/sciadv.adf9951https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf99514. Nature Commun.：用于长循环固态锂硫电池的界面自修复聚合物电解质 将高容量正极和锂负极与固态电解质耦合已被证明是提高可充电电池能量密度和安全性的有效策略。然而，有限的离子电导率、大的界面电阻和不受约束的锂枝晶生长阻碍了固态锂金属电池的应用。近日，华中科技大学黄云辉教授，Henghui Xu ，Zhen Li设计了一种具有自愈能力的聚（醚-氨基甲酸酯）基固态聚合物电解质，以降低界面电阻并提供高性能固态锂金属电池。1）凭借其动态共价二硫键和氢键，所提出的固态聚合物电解质表现出优异的界面自修复能力并保持良好的界面接触。2）全电池由两个集成电极/电解质组装而成。结果，Li||Li对称电池表现出超过6000小时的稳定长期循环，固态锂硫电池在0.3 C下表现出700次循环的延长循环寿命。3）超声成像技术的使用表明集成结构的界面接触比传统层合结构的界面接触要好得多。这项工作为设计高性能固态锂金属电池提供了一种有趣的界面双集成策略。
Pei, F., Wu, L., Zhang, Y. et al. Interfacial self-healing polymer electrolytes for long-cycle solid-state lithium-sulfur batteries. Nat Commun 15, 351 (2024).DOI：10.1038/s41467-023-43467-whttps://doi.org/10.1038/s41467-023-43467-w5. Nature Commun.：仿生Bouligand手性纤维阵列实现强超弹性陶瓷气凝胶当需要隔热材料时，经常使用陶瓷气凝胶；然而，它们仍然受到热冲击下机械稳定性差的困扰。自然界中发现的螳螂虾的指状棒的启发，其通过定向组装形成具有优异机械性能的分级、手性和Bouligand(扭曲胶合板)结构，东华大学丁彬和Yang Si等提出了一种成分和结构工程策略，以开发具有类似Bouligand结构的手性纤维阵列的高强度、超弹性和抗疲劳陶瓷气凝胶。1）受益于微/纳米级Bouligand阵列的应力耗散、裂纹扭转和机械增强，这些气凝胶的拉伸强度(170.38 MPa)比最先进的纳米纤维气凝胶高一至两个数量级。此外，开发的气凝胶具有低密度和导热性，良好的压缩性能，可从80 %的应变中快速恢复，热稳定性高达1200°C，使其成为隔热应用的理想选择。2）这些结果表明，BcF-CAs是隔热材料的最佳候选材料，用于要求苛刻的应用，如航空航天、发电和高温制造工艺。
Wang, H., Cheng, L., Yu, J. et al. Biomimetic Bouligand chiral fibers array enables strong and superelastic ceramic aerogels. Nat Commun 15, 336 (2024).DOI: 10.1038/s41467-023-44657-2https://doi.org/10.1038/s41467-023-44657-2 高价过渡金属可以克服线性标度关系的限制，并加快反应动力学，从而为析氧反应（OER）提供高的本征活性。近日，中国石油大学（华东）Chai Yongming、Dong Bin制备了硝酸根配位的钴掺杂氢氧化镍（Co-NiNH）。1) 物理表征和电化学测量表明，Co-NiNH的双自增强配位调制有助于形成稳定的高密度Ni4+。配位的硝酸盐可以建立一种稳定的电催化构型，该构型调用电子吸收桥接羟基来稳定Ni4+。丰富的Ni4+将空穴推进到氧配体中，以进行直接分子间氧偶联，从而在Co-Ni双位点处使晶格氧参与OER过程。2) 作为验证，Co-NiNH在100mA cm-2下具有优异的OER活性，并具有115.8 mV的超低过电位。在200 mV过电位下的转换频率和质量活性分别高达2.41s-1和15.77mg-1。
Ya-Nan Zhou, et al. Double self-reinforced coordination modulation constructing stable Ni4+ for water oxidation. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE02627B7. Angew：用于无梭锌-碘电池的全能离子液体水性锌碘电池（ZIB）的实际应用受到猖獗的锌枝晶生长、寄生腐蚀和多碘化物穿梭的阻碍。在这项工作中，南洋理工大学范红金教授报道了离子液体EMIM[OAc]被用作全方位解决方案，以减轻锌阳极和碘阴极侧的挑战。1）首先，EMIM+嵌入的贫水内亥姆霍兹平面（IHP）和由OAc调制的惰性溶剂化鞘有效地排斥H2O分子远离Zn阳极表面。EMIM+在Zn金属上的优先吸附通过空间位阻效应促进均匀的Zn成核。2）其次，EMIM+可以通过阻碍碘溶解并形成EMIM+–I3-主导相来减少多碘化物穿梭。3）这些效应从整体上提高了循环寿命，Zn||Zn对称电池和Zn-I2全电池都体现了这一点。与不含离子液体EAc添加剂的ZIB相比，在4 A g-1下经过18,000次循环后，含有EAc的ZIB的容量衰减率仅为0.01‰，并且自放电更低，日历寿命更长。
Tao Xiao, et al, All-Round Ionic Liquids for Shuttle-Free Zinc-Iodine Battery, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202318470DOI: 10.1002/anie.202318470https://doi.org/10.1002/anie.202318470
8. Angew：用于水系铁液流电池的具有超高循环能力的铁络合物阳极电解液的双配体螯合策略
水系全铁液流电池（AIFB）因其极低的成本和安全特性而对于大规模和长期储能具有吸引力。为了加速商业应用，长循环和可逆铁阳极电解液有望解决关键障碍，即铁枝晶生长和析氢反应（HER）。在此，北京化工大学Yuanhui Cheng报道了一种具有三乙醇胺（TEA）和2-甲基咪唑（MM）双配体的强铁络合物。1）通过将两个配体引入一个铁中心，复合物的结合能增加，使其在充放电反应中更加稳定。Fe(TEA)MM络合物在Fe3+和Fe2+之间实现了可逆且稳定的氧化还原，没有金属铁生长和HER。2）基于这种阳极电解液的 AIFB 在 80 mA cm-2 下具有 80.5% 的高能效，并且在已报道的 AIFB 中表现出创纪录的耐用性。1400次循环后效率和容量保持近100%。该 AIFB 的资本成本为 33.2 kW h-1 美元（例如，持续时间 20 小时），比锂离子电池和钒液流电池便宜。这种双配体螯合策略不仅解决了AIFB当前面临的问题，而且为进一步提高其他液流电池的循环稳定性提供了思路。
Shaocong Wang, et al, A Double-ligand Chelating Strategy to Iron Complex Anolytes with Ultrahigh Cyclability for Aqueous Iron Flow Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202316593DOI: 10.1002/anie.202316593https://doi.org/10.1002/anie.2023165939. Angew：在 Zn//V2O5 系统中同时实现密集锌沉积和破坏副反应循环Zn//V2O5体系不仅面临着锌（Zn）枝晶的无法控制的生长，而且还承受着从正极侧到Zn负极产生的副产物的串扰效应，诱发极间串扰，加剧电池失效。为了解决这些问题，北京理工大学陈人杰教授，Yongxin Huang构建了一种快速Zn2+导电水凝胶电解质（R-ZSO），以实现Zn//V2O5全电池中的锌沉积调节和副反应抑制。1）聚合物基体和BN对SO42-表现出强大的锚定效应，加速Zn2+迁移并实现致密的Zn沉积行为。2）基于R-ZSO电解质的Zn//Zn对称电池可以稳定运行超过1500h，比采用空白电解质的电池高6倍。更重要的是，R-ZSO水凝胶电解质有效地解耦了串扰效应，从而打破了副反应的无限循环。3）使用这种改性水凝胶电解质的Zn//V2O5电池表现出超过1000次循环的稳定运行，每个循环的容量损失率仅为0.028%。该研究提供了一种有前途的凝胶化学，为构建高性能和多功能水性锌离子电池提供了有价值的指导。
Huirong Wang, et al, Toward Simultaneous Dense Zinc Deposition and Broken Side Reaction Loops in the Zn//V2O5 System, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202318928DOI: 10.1002/anie.202318928 https://doi.org/10.1002/anie.202318928
10. Angew：原子分散Ag-Co光催化剂介导的光自芬顿反应有效降解有机污染物
实现废水中持久性污染物的完全矿化仍然是一个巨大的挑战。在这里，上海理工大学Hexing Li，Zichao Lian提出了一种高效的光自芬顿反应，使用嵌入图形氮化碳（AgCo-CN）中的高密度（Ag：22 wt％）原子分散的AgCo双位点来降解不同的污染物。1）综合实验测量和密度泛函理论（DFT）计算表明，AgCo-CN中的Ag和Co双位点分别在加速光致电荷分离和形成自芬顿氧化还原中心方面发挥着关键作用。2）即使在极端条件下，双金属AgCo-CN也对苯酚表现出优异的光催化性能，这是由于有效的降解途径和原位产生过氧化氢产生主要活性氧物种（·OH和1O2），并在苯酚中表现出长期活性。研究发现为设计高效的基于单原子光催化剂的光自芬顿反应来处理顽固污染物铺平了道路。
Zichao Lian, et al, Photo-self-Fenton Reaction Mediated by Atomically Dispersed Ag–Co Photocatalysts toward Efficient Degradation of Organic Pollutants, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202318927DOI: 10.1002/anie.202318927https://doi.org/10.1002/anie.202318927
11. Angew：通过稳定锂金属电池的多价低熵惩罚设计研究硝酸锂在酯电解质中的本征溶解
LiNO3 是一种出色的添加剂，可以显着提高锂金属阳极上醚基电解质的稳定性。然而，它长期以来因其与商业使用的酯电解质的不相容性而受到限制。在此，清华大学Chao Wang将熵的基本作用与有限的 LiNO3 溶解度联系起来，并提出了一种新的低熵罚设计，通过采用多价直链酯实现了 LiNO3 在酯溶剂中的高固有溶解度。 1）该策略在概念上不同于依赖于外在高极性载流子的传统焓方法。2）通过这种方式，LiNO3可以直接与主酯溶剂相互作用，从根本上改变电解质性能，从而显着改善锂金属电池的高库伦效率和循环稳定性。这项工作说明了调节溶剂化熵对于高性能电解质设计的重要性。
Zhekai Jin, et al, Intrinsic Solubilization of Lithium Nitrate in Ester Electrolyte by Multivalent Low-Entropy-Penalty Design for Stable Lithium-Metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202318197DOI：10.1002/anie.202318197https://doi.org/10.1002/anie.202318197
