01 AFM:碳管漿料助力鋅金屬電池界面水去除

在電池系統(tǒng)中，鋅金屬電池（ZMBs）由于其理論比容量高、電化學(xué)電位低和毒性小等優(yōu)點(diǎn)而受到較多關(guān)注。然而與水有關(guān)的副反應(yīng)成為阻礙鋅金屬電池實(shí)際應(yīng)用的主要問(wèn)題。

2023年5月24日，期刊Advanced Functional Materials報(bào)道了中南大學(xué)陳立寶和蘇州大學(xué)能源學(xué)院晏成林教授團(tuán)隊(duì)共同合作在鋅金屬電池界面水去除相關(guān)的工作。

在該項(xiàng)工作中，為了消除界面水的影響，研究人員在銅箔上合成了具有N, N'-雙(水楊基)乙二胺結(jié)構(gòu)的共價(jià)有機(jī)聚合物（COP）層，通過(guò)DFT和MD計(jì)算證明了Zn離子與COP的Salen結(jié)構(gòu)之間的強(qiáng)相互作用，有助于Zn的均勻沉積和溶劑化Zn2+的快速脫溶劑化動(dòng)力學(xué)，從而減輕了與水相關(guān)的副反應(yīng)，有利于界面水的去除。

利用這些優(yōu)點(diǎn)，基于普通ZnSO4基COP/Cu@Zn陽(yáng)極組裝電池時(shí)，COP層修飾的陽(yáng)極在5.0mAhcm?2的高容量下表現(xiàn)出99.5%的平均庫(kù)侖效率。此外，由二氧化錳和COP/Cu@Zn陽(yáng)極組成的全電池即使在低N/P比為1.2的情況下也表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能。本文提出的策略為提高鋅陽(yáng)極的可逆性鋪平了道路，以滿(mǎn)足鋅金屬電池的實(shí)際應(yīng)用需求，并可用于其他水電池系統(tǒng)。

文章中制備MnO2電池陰極使用的碳納米管分散液（濃度10%）來(lái)自先豐納米。

02  Small:多壁碳管接枝碳纖維助力性能提升

碳纖維（CF）憑借其優(yōu)良的性能，已成為制造、汽車(chē)工業(yè)、航空、航天、運(yùn)動(dòng)設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。然而，由于CF與基質(zhì)樹(shù)脂之間的附著力較差，容易在界面處發(fā)生應(yīng)力集中和微裂紋，從而導(dǎo)致材料失效。

2023年5月24日，期刊Small報(bào)道了山東大學(xué)朱波教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的一種新的簡(jiǎn)單方法，用于將多壁碳納米管(MWCNT)化學(xué)接枝到碳纖維(CF)表面，以改善復(fù)合材料的層間性能。

研究人員首先制備出馬來(lái)酰亞胺改性水性聚氨酯（MWPU）乳液作為CF的施膠劑。然后，通過(guò)化學(xué)處理得到含有呋喃基團(tuán)的碳納米管（MWCNTs-FA）。最后，基于溫和反應(yīng)條件（60°C）下的Diels-Alder反應(yīng)，通過(guò) MWPU施膠和MWCNTs超聲接枝兩步法成功制備了CF/MWCNTs多尺度增強(qiáng)材料（MSCF）。MWCNTs的接枝作用使碳纖維與水的接觸角從103.6?大大降低到59.4?，即纖維和樹(shù)脂的潤(rùn)濕性顯著提高。

此外研究還發(fā)現(xiàn)，MSCF/環(huán)氧樹(shù)脂增強(qiáng)復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度（ILSS）和彎曲強(qiáng)度提升至64.54MPa和981.95MPa，分別顯著提高了52.84%和32.32%，大大改善了纖維和樹(shù)脂的界面性能。該工藝可以與目前商業(yè)化的碳纖維生產(chǎn)相匹配，有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

文章中使用的主要材料多壁碳納米管來(lái)自先豐納米（直徑>50nm, 長(zhǎng)度<10μm），產(chǎn)品編號(hào)XFM31。

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