Advanced Materials- 柔性透明电极制备新突破
柔性透明电极（FTEs）由于其良好的机械柔性和光学性能，近年来在光电学领域受到极大关注。而以氧化铟锡(ITO)为代表的透明导电氧化物，得益于其优异的光电性能，在过去的几十年里被广泛应用于制备透明电极(TEs)。由于金属网格通常在柔性基材的表面形成，因此时常造成器件表面粗糙程度高、附着力差、耐弯曲疲劳度差以及易氧化、易腐蚀等问题。通过制备嵌入式的金属网格可以在一定程度上克服上述缺陷。然而，与传统的金属丝网格压纹FTEs相比，制备具有高性能的嵌入式FTEs面临巨大挑战，例如生产过程较为复杂、制备成本较高、环境不友好等。鉴于此，青岛理工大学兰红波、朱晓阳等人将电驱动的微纳尺度3D打印技术与混合热压工艺相结合，独创性的报导了一种无模板、无电镀的高性能、低成本以及环境友好的嵌入式银丝网格FTEs的制备方法。
文献链接（来源 今日新材料）：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007772
上海大学李文献课题组AS：柔性电池电极的材料选择及结构设计
随着柔性电子技术的发展，对其供能器件即电池的柔性需求逐渐提出，以其良好的抗疲劳性和安全性适应复杂曲面。作为柔性电池的重要组成部分，柔性电极对电池的能量密度、功率密度和机械柔韧性起着关键作用。上海大学李文献教授课题组总结了柔性电池的可变形电极材料和结构设计。讨论了各种柔性材料和柔性结构在柔性电池电极中的应用优缺点，以及柔性电极制造的主要挑战和未来发展，为高性能柔性电极的研究提供了指导。
柔性电极是柔性电池的重要组成部分，其作用包括传输电子、提供电极反应界面、支撑电池结构和实现柔性特性。柔性电极材料对电池的能量密度、倍率性能和柔韧性有着决定性的影响。柔性结构设计对于提高柔性电池的力学性能、拓宽应用范围具有重要作用。柔性电池电极的研究将推动柔性电子的创新，拓宽柔性电子的实际应用。
文献链接（来源 AdvancedScienceNews）：
Material Choice and Structure Design of Flexible Battery Electrode
Xiangling Xia, Jack Yang, Yang Liu*, Jiujun Zhang, Jie Shang, Bin Liu*, Sean Li, Wenxian Li* Advanced Science
DOI: 10.1002/advs.202204875
NML综述 | 柔性钙钛矿太阳能电池电极材料的最新进展
柔性钙钛矿太阳能电池(FPSC)具有高柔韧性和高单位重量功率的特点，在可穿戴自供电电子设备中应用广泛。高效的FPSC需要开发与钙钛矿光电特性兼容的柔性电极。本文总结了在FPSC中柔性电极的最新进展和实际应用，从透明电极和不透明电极两方面分类对比了不同电极材料的优缺点，改善方法和应用举例。最后讨论了柔性电极在当前应用中存在的问题和未来前景。
本文创新点：1. 从电极制备、光电性质和器件性能的角度详细总结了柔性透明电极的有力候选者，包括透明导电氧化物、导电聚合物、碳纳米材料和透明金属纳米材料。2. 总结了钙钛矿太阳能电池中柔性不透明电极包括金属薄膜、不透明碳材料、金属箔的研究进展。3. 讨论了柔性钙钛矿太阳能电池中柔性电极的挑战和未来发展方向。
文献链接（来源 nanomicroletters）：
Recent Progress of Electrode Materials for Flexible Perovskite Solar Cells
Yumeng Xu, Zhenhua Lin*, Wei Wei, Yue Hao, Shengzhong Liu, Jianyong Ouyang, Jingjing Chang* Nano-Micro Letters (2022)14: 117
https://doi.org/10.1007/s40820-022-00859-9
郑子剑教授AEM综述：织物复合电极在柔性电化学储能器件中的机遇与挑战
柔性、高能量密度电化学储能器件对驱动便携式、可穿戴电子至关重要。然而，商业化的锂离子电池和超级电容器多采用叠层的电极结构，并使用刚性的金属箔作为集流体，这严重地影响了器件的柔韧性。与这类传统电极相比，将电极材料涂覆在织物基底制备织物复合电极可以极大程度上提高电化学储能器件的柔性与电化学性能。究其原因，织物兼具良好的柔韧性、轻重量、大比表面积、材料和结构多样性、廉价等特性。除此之外，织物基电化学储能器件也展现出优良的透气性、透水性、以及穿着舒适性。因而，其在柔性、可穿戴电子领域中具有广阔的应用前景。
图1. 织物复合电极与传统金属箔电极的结构 (a, c)、制备方法 (b, d, e, f)、机械性能 (g, h)、以及电化学性能 (i, j) 的对比。
鉴于此，香港理工大学郑子剑教授团队针对近期织物复合电极在柔性电化学储能器件中的应用与发展进行了综述和展望。作者从电极结构、制备方法、机械性能、以及电化学性能等方面将织物复合电极与传统电极进行比较，同时概述了织物基电化学储能器件的结构及其在柔性、可穿戴电子系统中的集成方法。最后，作者阐明了织物复合电极当前面临的技术挑战，并指明了织物基电化学储能器件未来研究与发展方向。
文献链接（来源 科研动态）：
Yuan Gao, Chuan Xie, and Zijian Zheng*, “Textile composite electrodes for flexible batteries and supercapacitors: Opportunities and Challenges”, Adv. Energy Mater., 2020, 2002838, DOI: 10.1002/aenm.202002838
朱美芳院士、王刚研究员等《Chem. Rev.》综述: 柔性半导体纤维与电子器件系统
纤维贯穿于人类文明的整个发展历程，纤维的进化史就是人类科技的演变史。随着量子物理学和电子能带结构理论的发展，晶体管等半导体器件和集成电路的出现推动社会进入了信息化时代。半导体聚合物材料的发展赋予了传统纤维与纺织品各种新兴电子功能，使之得以应用于元宇宙、增强现实、人工智能和智慧医疗等领域中。近日，东华大学朱美芳院士、王刚研究员应邀在美国化学学会旗下Chemical Reviews（IF: 72.087）发表了题为Soft Fiber Electronics based on Semiconducting Polymer（基于半导体聚合物的柔性纤维电子）的综述文章，该系统性的综述共计约5.7万字，东华大学为唯一通讯单位。
该综述系统性地介绍和讨论了半导体聚合物纤维和纺织品的材料体系、加工技术、器件机理、应用领域、规模化制造及商业化发展，并对潜在难点的解决方案和未来的发展方向进行了全面的阐述。编辑和审稿人评价该综述论文是对柔性半导体纤维电子领域的首次系统性论述与总结，对半导体聚合物纤维器件领域的发展具有积极的推动作用。
图1. 基于半导体聚合物的柔性纤维电子
该综述首先回顾了基于半导体聚合物纤维电子学的最新研究进展，根据不同纤维器件的基本概念和光电功能，从材料体系和器件结构等方面概述了半导体聚合物纤维器件的发展现状。通过分析现有半导体聚合物基纤维及织物电子器件在信息接口、医疗保健和医学以及能量转换和存储等领域的应用，总结了各类半导体聚合物基纤维器件的工作原理与性能参数，同时对未来材料体系的优化和器件结构的改进提出了意见与建议。
图2. 各种基于半导体聚合物的纤维器件的结构和机理
随后，该综述进一步系统地讨论了纤维器件的制造技术，针对半导体聚合物独特的物化特性，介绍并总结了1D半导体聚合物纤维电子器件中所面临的难以连续制造和稳定性差等各类关键性问题及主流的解决方案。同时对1D纤维器件的制备、集成和应用的发展前景进行了阐述，并对2D和3D集成织物系统的架构设计与制造策略进行了深度地探讨。
图3. 半导体聚合物纤维和纺织品的制造策略
最后，综述从新型纤维成型半导体聚合物材料的设计、异质结构中鲁棒界面的引入、多外场辅助下器件的制造、多器件系统级的互联和市场导向的发展策略等方面进行了多层次全方面的总结与展望，该综述为半导体聚合物纤维电子学的后续研究工作提供了经验总结与新的思路。
图4. 半导体聚合物纤维器件的挑战和前景
文献链接（来源 化学与材料科学）：
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00720
黄燕教授Nano Energy综述：柔性可拉伸锌空气电池的关键材料及结构设计
随着消费级柔性设备的蓬勃发展，传统锂离子电池越来越难以满足复杂的柔性要求。相比之下，柔性可拉伸锌空气电池（ZABs）以其高柔性、高安全性和高比能量成为理想的可穿戴电源设备。然而在其走向实用化过程中仍有很多问题需要解决。首先，作为整个装置中最重要的部分，双功能催化剂的催化活性、耐久性和成本仍需优化。其次，大多数柔性ZABs使用的固体电解质中含有一定量的水，这使得高浓度碱性电解质在弯曲和压缩过程中很容易从半开放器件中渗出，这对于可穿戴电子设备是不可接受的。
来自哈尔滨工业大学（深圳）的黄燕教授在国际知名期刊Nano Energy上发表题为“Key materials and structural design in flexible and stretchable zinc-air batteries”的综述文章。该文章从锌空气电池的机理出发，系统总结了柔性可拉伸锌空气电池关键材料和结构设计的研究进展，并对其优化策略及发展方向进行了展望（图1）。
图1. 柔性可拉伸锌空气电池在反应机理、关键材料、结构设计方面的代表性工作。
从可拉伸器件的角度对关键材料如柔性阴极、固态电解质和柔性阳极的分类和改进措施进行综述和分析
作为核心材料，柔性阴极、固态电解质和柔性阳极对ZABs的性能起着关键作用。因此，文章全面总结了目前柔性可拉伸ZABs涉及的关键材料。
柔性阴极由集流体和负载在其上的 ORR/OER 双功能催化剂组成。根据集流体与催化剂结合方式的不同，可分为含粘合剂催化剂和自支撑催化剂。其中通过粉末催化剂和粘合剂包覆制备柔性阴极的方法具有合成简单多样、催化活性高等优点。但受工艺和粘合剂性能的影响，催化剂在弯曲和拉伸等柔性应用场景下容易脱落开裂。相比之下，自支撑催化剂将活性位点原位生长在导电基底上，不仅减少了反应的扩散路径和界面电阻，而且防止了活性物质在弯曲和拉伸过程中产生的脱落和开裂，大大提高柔性 ZABs 的力学稳定性（图3）。
图2. 不同导电基底衍生的自支撑双功能阴极。
文献链接（来源 科学材料站）：
Key materials and structural design in flexible and stretchable zinc-air batteries
https://authors.elsevier.com/sd/article/S2211-2855(22)01117-X
来源：纳米结构材料
转自：“i学术i科研”微信公众号
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