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生物材料显示出几何上不规则且功能有效的微结构。了解不规则性在确定材料特性中的作用为设计具有卓越功能的材料提供了一条新途径,例如对缺陷不敏感、增强的冲击吸收和应力重定向。
2022年8月25日,加州理工学院Chiara Daraio团队(北京大学刘珂为第一作者)在Science 在线发表题为“Growth rules for irregular architected materials with programmable properties”的研究论文,该研究使用一个受增长启发的程序来揭示基本的概率结构-属性关系,该程序唤起了自然系统中随机架构的形成。这个虚拟增长计划对有限数量的基本要素强加了一套本地规则。它生成的材料从非常有限的初始资源开始,在功能特性上表现出很大的变化,这与生物系统的多样性相呼应。该研究通过在不规则材料的基于图形的通用表示中独立地改变微观结构的拓扑结构和几何形状来确定控制机械性能的基本规则。
另外,2022年8月24日,北京大学材料科学与工程学院庞全全与麻省理工学院Donald R. Sadoway团队合作在Nature 在线发表题为“Fast-charging aluminium–chalcogen batteries resistant to dendritic shorting”的研究论文。该研究介绍了一种双向快速充电的铝-硫属元素电池,该电池使用由NaCl-KCl-AlCl3 组成的熔盐电解质运行。这种化学电池与其他铝电池的区别在于选择正极元素硫属元素电极而不是各种低容量化合物配方,以及选择熔盐电解质而不是诱导高极化的室温离子液体。研究表明,铝和硫属元素之间的多步转换路径允许在高达 200C 的温度下快速充电,并且电池在非常高的充电率下可以承受数百次循环而不会形成铝枝晶。重要的是,对于可扩展性而言,铝硫电池的电池成本预计将低于当前锂离子技术的六分之一。这种化学成分由地球上丰富的元素组成,可以在略高于水沸点的适度高温下进行合乎道德的采购和操作,具有低成本、可充电、耐火、可回收电池的所有必要条件,这种新型电池在未来有望成为电池主流(点击阅读)。
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