“石墨烯是一种原子级薄的碳片,是先进功能材料的典范。它兼具机械强度和超强柔韧性,对光线高度透明但不透气,具有高电导率和热导率。这些特性使得石墨烯与其他先进材料相结合,可用于传感器、显示器、柔性和印刷电子产品、轻质复合材料等大量潜在应用。”(Thomas Seyller 教授,大学重点领域“智能系统和材料”和 DFG 优先计划 1459“石墨烯”的发言人)
电解质负责在正电极和负电极之间进行载体离子,同时将正极电极绝缘以防止短路。固体电解质比常规液体中使用的有机溶剂电解质更阻燃,因此所有固定状态电池有望非常安全。此外,可以通过制造堆叠的细胞来实现高能密度。在常规液体的情况下,将几个小电池串联连接以实现高压,而在全稳态电池中,可以通过堆叠阴极,电解质,阳极和电流收集器来轻松实现高电压。另外,由于固体电解质不是液体,因此可以用作单个单元格不同组件的材料,即对于正电极,负电极和分离器,可提供高度的电池设计自由度。也有可能使用高容量电极活性材料,例如金属锂和硫,5-8在常规液体中很难使用,并且对于实现下一代电池的实现而言,人们的期望很高。全稳态电池有两种主要类型:薄膜和散装。薄膜全稳态电池是通过使用蒸气相的底物上的阴极,电解质和阳极的生长晶体制成的。这种薄膜电池的优点是,在电极和电解质之间实现了良好的界面接触。9,10
根据形态和来源,纳米级纤维素(即纳米纤维素)可分为三类,包括纤维素纳米晶体(CNC)、纤维素纳米纤维(CNF)和细菌纳米纤维素(BNC)。前两类来自植物(Yadav et al., 2021),而细菌纳米纤维素来自微生物(Ullah et al., 2017)。此外,纳米纤维素还可从藻类(Ruan et al., 2018)和动物(Bacakova et al., 2019)中获得,也可以通过无细胞酶系统合成(Kim et al., 2019)。目前,纳米纤维素的研究主要从三个方面进行:生产、品质提升和功能化,以用于各种生物技术应用。例如,植物纤维素含有木质素、半纤维素和矿物质,应将其去除以获得高纯度和质量的纳米纤维素(Ul-Islam 等,2019a)。为此,人们已开展努力来开发绿色方法,以尽量减少或避免使用木质纤维素材料水解所需的有毒化学品。另一方面,细菌生产 BNC 的产量和生产率低,生产成本高。因此,已采用菌株改良、共培养、开发工程菌株和先进反应器等多种策略来提高 BNC 的产量和生产率(Islam 等,2017;Sajadi 等,2019;Moradi 等,2021)。同时,不同的农业工业废弃物已被用作细菌生产BNC的碳源(Velásquez-Riaño和Bojacá,2017年;Ul-Islam等,2020年;Zhou等,2021年)。同样,虽然不同类型的纳米纤维素具有令人印象深刻的形态和物理化学特性并且无毒,但它们不具备材料的一些理想特性,如粘合位点、抗菌和抗氧化活性、电磁特性和催化活性,因此需要进一步改性(Picheth等,2017年;Vilela等,2019年)。由于相似的表面化学性质,所有类型的纳米纤维素都通过相同的化学策略进行改性,如酯化(Spinella 等人,2016 年)、醚化(De La Motte 等人,2011 年)、酰胺化(Kim 等人,2015 年)和氧化(Khattak 等人,2021 年),以及通过氢键、静电相互作用、亲水/疏水相互作用和 π - π 堆积进行物理改性,其中纤维素的游离 OH 基团直接与富电子的胺基、氧原子和羧基相互作用并形成氢键(Ullah 等人,2019 年)。由于不同类型的纳米纤维素具有独特的表面化学性质、多样性和令人印象深刻的特性,它们可应用于生物医学(Wang 等人,2021 年)、环境(Shoukat 等人,2019 年)、纺织(Felgueiras 等人,2021 年)、制药(Raghav 等人,2021 年)、能源(Zhang 等人,2020 年)、增材制造(Fourmann 等人,2021 年)、化妆品(Bianchet 等人,
F01:未来前沿 - 功能材料与设备的创新 - 一般研讨会主题 F 教授博士安东尼奥·安科纳(西大学),教授、博士Carsten Gachot(维也纳技术大学),教授、博士。 Andrés Fabián Lasagni(德累斯顿工业大学)F02:可持续能源应用的高性能材料 Daniel Benitez(德国航空航天中心 (DLR))、Mathieu Boidot(原子能和替代能源委员会 (CEA))、Dr.-Ing. Frederike Brasche(亚琛工业大学),教授、博士。能。 Ulrich Krupp(亚琛工业大学)、Fernando Santos(AZTERLAN Aliendalde Auzunea nº6)F03:蜂窝材料和机械超材料 Angelika Gedsun(弗莱堡大学)、Max Mylo(弗莱堡大学)、Dr. Viacheslav Slesarenko(弗莱堡大学),教授、博士Ulrike GK Wegst(达特茅斯学院),博士尹开阳 (弗莱堡大学) F04:表面处理的光子技术教授安东尼奥·安科纳(巴里大学),博士Robert Baumann(德累斯顿工业大学),教授、博士。 Andrés Fabián Lasagni(德累斯顿工业大学),博士Gediminas Raciukaitis(物理科学与技术中心 FTMC),教授、博士Gert-willem Römer(特温特大学),博士Marcos Soldera(德累斯顿工业大学),博士Bogdan Voisiat(德累斯顿工业大学),工学博士Christoph Zwahr(德累斯顿工业大学)F05:多功能高熵合金教授Oliver Gutfleisch(达姆施塔特工业大学),工学博士韩流流(德国马克斯普朗克铁研究所),教授、博士Alfred Ludwig(波鸿鲁尔大学)F06:压电氧化物教授、博士Holger Fritze(克劳斯塔尔工业大学),博士Jutta Schwarzkopf(莱布尼茨晶体生长研究所)F07:数据驱动和机器学习辅助材料研究博士Leopoldo Molina-Luna(达姆施塔特工业大学),教授、博士徐百祥(达姆施塔特工业大学),教授、博士张宏斌 (达姆施塔特工业大学)
“石墨烯是一种原子级薄的碳层,是功能材料的一个很好的例子。它结合了极强的机械强度和卓越的灵活性。石墨烯对光具有高度的透明度,但不透气。它具有很高的电导性和热导性。由于这些特性,石墨烯与其他功能材料结合可用于各种应用,例如柔性和印刷电子产品或轻量化结构的复合材料。”(Thomas Seyller 教授,开姆尼茨工业大学“智能系统和材料”核心竞争力发言人,DFG 优先计划 1459“石墨烯”协调员)
注意:PL - 全体会议演讲;KN - 主题演讲;IT:受邀演讲;TT - 技术演讲 TPGA - Dr. T. P. Ganesan 礼堂小礼堂;SBE - 生物工程学院大楼
为了开发具有独特性能和功能的先进/下一代材料,人们开始研究自然界中常见的分级组装。[1,2] 为了遵循模仿自然的理念,使用可再生/天然来源的构建块来开发分级结构最近成为自下而上制造领域的中心主题。纳米纤维素就是这样一种构建块,包括纤维素纳米晶体 (CNC) 和纤维素纳米原纤维 (CNF)(图 1),它由地球上最丰富的可再生聚合物纤维素组成。近年来,CNC 和 CNF 引起了人们的极大研究兴趣,广泛应用于生物医学、储能、包装、复合材料和特种化学品等多个行业。 [3–5] 这些高度结晶、高纵横比的纳米颗粒由 β (1–4) 连接的 D-葡萄糖单元的线性均聚物组成,表现出令人印象深刻的机械性能和可调的表面化学性质。鉴于 CNC 和 CNF 的高强度、尺寸各向异性和天然来源,使用纳米纤维素作为开发分级组装体的功能性构件引起了人们的极大兴趣。由于人们对纳米纤维素的广泛兴趣,之前已经发表了几篇评论,涵盖了 CNC 和 CNF 的材料特性、生产、加工、特性策略、化学改性和潜在应用,我们建议任何感兴趣的读者阅读这些评论以获取更多信息。[2–19]
摘要:在当前的数据时代,与光学应用有关的基础研究已迅速开发。无数配备有不同光学特性的新生材料已被广泛探索,在实际应用中表现出巨大的价值。光学数据存储技术是光学应用中最重要的主题之一,这被认为是征服质量增加质量数据的挑战的突出解决方案,以实现长寿,低能量和超级高能力数据存储。在此基础上,我们的审查概述了基于光学存储字段中应用的新建立的材料的代表性报告。根据材料类别,将代表性的功能系统分为稀土掺杂的纳米颗粒,石墨烯和日记丁烯。在三种材料之间的结构特征和微妙的特性方面,在综述中全面说明了光学存储中的应用。同时,还详细讨论了光学存储的潜在机会和关键挑战。