学术背景 随着全球对绿色能源需求的不断增长，燃料电池和金属空气电池因其高能量密度而被认为是能源转换和存储的潜在解决方案。然而，这些技术的商业化进程受到阴极氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction, ORR）动力学的限制。目前，铂（Pt）及其合金因其高效的四电子过程和优异的催化性能，被视为最有效的ORR电催化剂。然而，铂的稀缺性和高昂成本促使科研人员寻找非贵金属甚至无金属的电催化剂，以替代铂基材料。 碳基材料因其高导电性、低成本和耐腐蚀性，被认为是潜在的替代材料。然而，与铂基催化剂相比，碳基材料通常需要更高的负载量才能达到相似的性能。高负载量会导致质量传输阻力增加，进而影响设备的整体性能。因此，开发能够在高负载条件下保持高效反应物传输的碳材料，成为当前研究的重要方向。 论...

学术背景 随着工业升级和学科融合的推进，人类社会在信息化、智能化和自动化方面取得了显著进展，但这也对新型材料提出了更高的要求，尤其是在电磁功能材料领域。电磁污染问题日益严重，开发具有稳定特性和宽频带操作的磁性纳米材料成为迫切需求。γ′-Fe4N作为一种有序固溶体，因其稳定的化学性质、高导电性和饱和磁化强度，在提高电磁波吸收性能方面展现出巨大潜力。然而，其制备条件苛刻，长期以来被忽视。本研究通过氮化工程和电纺丝技术，成功制备了氮掺杂碳纤维嵌入Fe4N纳米球（Fe4N@NCFs）的吸波材料，旨在实现高效、宽频带和薄厚度的微波吸收，并探索其在电磁功能器件中的应用潜力。 论文来源 本论文由Xiangwei Meng、Jia Li、Shuting Zhang、Di Lan、Meijie Yu、Teng...

学术背景 随着全球温室气体排放的持续增加，环境温度不断上升，人类面临着极端气候带来的健康和生产力的潜在威胁。尤其是在夏季，空调和电扇等制冷设备的广泛使用导致能源消耗急剧增加，进一步加剧了温室气体的排放。据统计，夏季制冷设备目前占全球二氧化碳排放的40%，预计到205年将上升至50%。此外，寒冷环境也对人类生命构成威胁，例如在2021年甘肃白银马拉松事件中，极端天气导致多人死亡。因此，开发一种可持续、零能耗、零排放的智能纺织品，能够在无需外部能源输入的情况下调节人体热湿平衡，成为了当前研究的重点。 智能热湿管理纺织品能够有效调节环境与皮肤之间的热湿舒适度，大幅减少能源消耗，符合可持续发展的目标。然而，现有的热湿管理纺织品在智能响应性和实时调节能力上仍有不足，特别是基于形状记忆聚合物（SMP）的...

基于多梯度MgO/MgCO₃/PCL纳米纤维膜的周围神经再生研究 学术背景 周围神经缺损是临床中常见的复杂骨科问题，现有的治疗手段效果有限。神经支架内施万细胞（Schwann cells）的增殖不足和功能障碍是影响神经修复效果的关键因素。镁离子（Mg²⁺）在周围神经再生中具有重要作用，但传统的镁基生物材料存在镁离子释放过快的问题，难以在神经再生的中后期持续发挥作用。此外，镁基神经支架调节周围神经再生的分子机制尚不明确。因此，开发一种能够持续释放镁离子的神经支架材料，并阐明其作用机制，对于提高周围神经修复效果具有重要意义。 论文来源 本论文由Zhi Yao、Ziyu Chen、Xuan He等多位作者共同完成，作者分别来自北京大学深圳医院、香港中文大学等多家机构。论文于2024年11月8日在线...

学术背景 在信息时代，电磁波（EMW）的广泛应用带来了通信、医疗、导航等多个领域的突破性进展。然而，随着电子设备的普及，电磁波干扰（EMI）问题日益严重，不仅影响精密设备的正常运行，还可能对人体健康造成潜在威胁。因此，开发高效的电磁波吸收材料成为当前研究的热点之一。传统的电磁波吸收材料往往存在吸收带宽窄、反射损耗高等问题，难以满足现代通信设备对高效电磁隐身和信号传输的需求。 为了解决这一问题，研究人员开始从多组分复合材料和微结构工程的角度出发，设计新型电磁波吸收材料。其中，核壳结构（core-shell structure）因其能够巧妙结合不同材料的优势，显著增加材料接触面积，成为研究的热点。通过合理选择组分和优化微结构，研究人员希望能够实现阻抗匹配和衰减能力的协同效应，从而开发出高性能的电...

超弹性苯丙氨酸二肽晶体纤维在可穿戴和植入式生物电子中的应用 背景介绍 随着柔性生物电子学的快速发展，开发具有高弹性、透气性并能实现与人体共形变形的压电材料和器件已成为一个重要的研究课题。传统的无机压电陶瓷（如氧化锌、钛酸钡和锆钛酸铅）虽然具有高压电系数，但其与人体组织的机械性能不匹配，限制了其在实际应用中的使用。有机压电聚合物（如聚偏氟乙烯和聚乳酸）虽然具有良好的生物相容性，但其压电效应较弱且拉伸性有限。因此，寻找一种既能保持高压电性能又具有良好弹性、透气性和生物相容性的材料成为当前研究的重点。 苯丙氨酸二肽（Phenylalanine Dipeptide, FF）因其优异的压电性能和机械特性，被认为是制备可穿戴和植入式设备的理想材料。然而，FF晶体固有的刚性、脆性和单分散性限制了其在柔性器...

四足机器人应用的柔性步态传感器研究 背景介绍 随着机器人在日常生活和工业生产中的广泛应用，尤其是在需要标准化、持久性和重负荷操作的场景中，智能机器人的发展逐渐成为趋势。然而，机器人在复杂环境中的操作仍面临诸多挑战，例如救援任务、自动化物流、自主运输和智能家居等领域。这些机器人需要理解其工作环境并自主操作，而机械运动的稳定性是其中的关键因素。传统的稳定性保障方法包括使用精确的传感器来监测姿态和环境，并结合复杂的控制系统来调整运动。然而，随着应用场景的复杂化，现有的传感器技术已无法满足需求，特别是在不规则地形和障碍物导航方面。 为了应对这些挑战，研究人员开始探索新型传感器技术，尤其是能够同时检测压力和振动的柔性传感器。这类传感器可以模仿生物机械感受器的功能，帮助机器人更好地感知外部环境。本研究提...

聚酰亚胺纤维表面修饰促进韧带-骨愈合的研究 学术背景 前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament, ACL）损伤是全球范围内常见的运动损伤之一，每年约有1/1250的人需要进行ACL重建手术。目前，ACL重建的主要方法包括自体移植和异体移植，但这些方法存在免疫排斥和供体部位并发症等问题。人工韧带，尤其是不可降解的聚合物材料，因其优异的机械强度和术后恢复快等优点，逐渐成为临床上的重要选择。然而，现有的人工韧带材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate, PET）在骨再生方面的生物活性不足，导致纤维包裹形成，阻碍了韧带-骨愈合，增加了手术失败的风险。 聚酰亚胺（Polyimide, PI）是一种具有优异机械性能、热稳定性和生物相容性的聚...

微梳技术的跨学科进展：连接物理与信息技术的桥梁 学术背景 光学频率梳（Optical Frequency Comb, OFC）是一种能够将光频域分割为一系列离散且等间距频率线的技术，广泛应用于精密测量、光通信、原子钟和量子信息等领域。然而，传统频率梳设备通常体积庞大且复杂，难以满足现代科学和技术对便携性和集成化的需求。近年来，微梳（Microcomb）技术因其紧凑性、高效率和多功能性而备受关注。微梳基于光学微腔中的非线性效应生成，能够在芯片级实现频率梳的功能，从而为多个领域带来革命性变化。 尽管微梳技术已取得显著进展，但其在材料选择、生成机制、功能优化以及实际应用中的潜力仍需进一步探索。为了系统总结微梳技术的最新进展并展望其未来发展方向，本文作者撰写了一篇综述文章，旨在从物理原理到实际应用全...

超容量完美矢量涡旋光束的实现 研究背景与问题提出 光学涡旋（Optical Vortex）以其独特的轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM）特性，在光学复用、粒子操控、成像、全息显示、光通信和光学加密等领域展现了巨大的应用潜力。然而，传统的涡旋光束通常采用全局相位调制方法生成，其拓扑荷（Topological Charge, TC）单一且强度分布均匀，限制了空间信息的进一步挖掘。此外，尽管已有研究尝试通过引入偏振等自由度增强信息容量，但局部空间强度信息仍未被充分探索。 为突破这一限制，清华大学深圳国际研究生院、香港理工大学、暨南大学等机构的研究团队提出了一种全新的“空频拼接超表面”（Spatial-Frequency Patching Metasurface）...