SusMat 首发刊正式上线(含新闻导读)
SusMat 是Wiley和四川大学联合创办的开放获取式(Open Access)期刊,刊名是可持续发展材料(Sustainable Materials)的简写,是Wiley旗下“Mat”系列高端期刊成员之一,旨在为与可持续发展材料主题相关的各类研究及应用领域科研人员提供高质量的学术成果发布与交流平台。
SusMat 以“材料创新驱动可持续发展”(Materials Innovation for Sustainable Development)为主旨,关注材料科学前沿研究,聚焦推动可持续发展的研究工作与技术创新。期刊涵盖范围广泛,包括但不限于以下领域及相关交叉学科:
清洁能源
绿色催化
环境友好材料
污染治理
SusMat 全部文章均为开放获取,读者可免费阅读及下载所有论文。欢迎访问期刊主页2021年第1卷第1期:
https://onlinelibrary.wiley.com/toc/26924552/2021/1/1
2021年SusMat文章及封面均为免费发表,欢迎可持续发展材料相关研究领域广大专家学者投稿!
SusMat 第1卷第1期封面
SusMat第1卷第1期共发表8篇综述文章,包括清洁能源、绿色催化、环境友好材料、功能材料与器件四大主题,具体内容如下:
清洁能源
1.华南理工大学黄飞教授团队:Recent progress in thick-film organic photovoltaic devices: Materials, devices, and processing.
有机光伏电池由于具有质轻、柔软、光谱可调、可半透明化、以及可大面积溶液印刷加工等优势,得到了广泛的研究。近年来,随着新型电子给体材料和稠环非富勒烯电子受体材料的快速发展,实验室制备的小型有机光伏电池的能量转换效率已超过18%。然而,大面积有机光伏电池工业化在器件电压损失、模组设计、薄膜形貌调控、印刷成本等方面面临着诸多挑战。实现光吸收活性层与界面层在一定膜厚下较好的器件性能,对于实现大面积有机光伏电池的应用具有重要意义。
华南理工大学黄飞教授团队从分子设计、能量损失机制、器件设计策略等方面对适用于厚膜加工的有机光伏电池材料等最新进展进行了综述。首先,作者阐述了电荷载流子在厚膜有机体异质结中的运动行为与能量损失机制,包括非平衡载流子导致空间电荷积累与电磁屏蔽、内建电场减弱对电荷传输的影响、以及电荷抽取与复合的竞争关系。同时,强调了实现弱双分子复合对于厚膜器件的电荷传输、光生电荷逃逸库仑力等方面的作用。最后,作者对具有优异厚膜器件性能的活性层与界面层材料进行了系统综述,为有机光伏器件材料设计提供了新思路。
文章链接:
Recent progress in thick-film organic photovoltaic devices: Materials, devices, and processing.
Difei Zhang, Baobing Fan, Lei Ying*, Ning Li, Christoph J. Brabec, Fei Huang*, Yong Cao.
SusMat. 2021;1(1):4-23
https://doi.org/10.1002/sus2.10
黄飞 教授
华南理工大学教授,博士生导师,国家自然科学基金杰出青年基金获得者, 教育部“长江学者”特聘教授,发光材料与器件国家重点实验室副主任。
长期从事新型有机高分子光电功能材料领域的研究,具体包括高分子发光材料及器件、太阳电池材料及器件等,特别在水醇溶性共轭聚合物界面材料、新型高效聚合物太阳电池材料等方面做了系列创新工作。至今发表SCI论文300余篇,被SCI他人引用17000余次,2016-2020年连续入选汤森路透全球高被引科学家。先后主持国家重点研发计划变革性项目、国家973项目、国家自然科学基金杰出青年基金项目、国家自然科学基金重点项目、广东省基础与应用基础研究重大项目等国家及省部级重大科研项目10余项。先后获得2011年中国化学会青年化学奖、2014年美国化学会Arthur K. Doolittle Award、2015年首届教育部高等学校科学研究优秀成果奖青年科学奖,两次参与并获得2010年及2015年国家自然科学奖二等奖。
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2.西班牙能源合作研究中心Michel Armand教授团队:Electrolyte and anode-electrolyte interphase in solid-state lithium metal polymer batteries: A perspective.
锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、绿色环保、无记忆效应、寿命长等优点,是目前在电化学储能领域应用最为广泛的电池技术。然而,随着 LIBs 的应用场景向需要大型电池的领域拓展,其安全问题更加凸显。以固态电解质 (SEs) 替代 LIBs 中使用的电解液能够有效提升电池的安全性能。在各类 SEs 中,固态聚合物电解质 (SPEs) 具有较低的密度和价格以及较好的加工性,极大地推动了 SPEs 及基于 SPEs 的固态聚合物金属锂电池的研究。
西班牙能源合作研究中心Michel Armand教授团队报道了有关固态锂金属聚合物电池电解质和阳极-电解质相界面的研究进展。作者首先从提高 SPEs 离子电导率、改善界面稳定性两个方面总结了固态锂离子电池的最新研究进展,并介绍了几种先进原位/非原位表征技术在界面研究中的应用。作者还提出了几种提高SPEs锂离子电导率的策略以及提升固态锂离子电池性能的几个方向,对高性能固态锂离子电池在未来实现工业化进行了重要展望。
文章链接:
Electrolyte and anode-electrolyte interphase in solid-state lithium metal polymer batteries: A perspective.
Heng Zhang*, Yuhui Chen*, Chunmei Li*, Michel Armand*
SusMat. 2021;1(1):24-37.
https://doi.org/10.1002/sus2.6
Prof. Michel Armand
法国巴黎高等师范硕士 (1968年)、美国斯坦福大学博士 (1970-1972年)、格勒诺布尔大学博士 (1978年)。1989-2011年,在法国国家科学研究所中心(CNRS) 工作,并担任CNRS研究中心主任。期间,任蒙特利尔大学 (1995-2004年) 教授。2012年至今,任西班牙能源合作研究中心 (CIC Energigune) 科学顾问,主要研究兴趣集中在新型电解质和电极材料用于高性能锂 (钠) 电池。
Armand教授是固态锂离子电池知名专家,提出了系列与能源化学相关的原创性理论和概念,为锂离子电池和固态电池的发展奠定了基础。包括“摇椅式”电池 (即, 锂离子电池的原型, 1972年)、固态聚合物锂电池 (1978年)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂 (1986年)、碳包覆磷酸铁锂 (1996年) 等。特别是,碳包覆技术有效提高了磷酸铁锂的电子导电性,使其成为至今最受欢迎和最安全的电极材料之一。目前,Armand教授已申请并授权专利200余项,在Natuer, Nature Mater., Adv. Mater.等系列国际一流期刊发表论文480余篇,总引用次数超过5万次,H因子为68。
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3. 清华大学张强教授团队:A perspective on sustainable energy materials for lithium batteries.
近年来,锂离子电池(LIBs)在便携式电子设备与电动汽车等领域取得了广泛的应用,实现LIBs高效电化学性能与可持续性的结合,是其持续发展的重要目标。然而LIBs面临着原材料和电子产品价格高、安全事故频发等问题,严重影响其可持续性。LIBs的可持续性涉及到了电池的全生命周期,是电池原材料、电池组件合成、电池组装、使用和回收的有机组合。因此,迫切需要更新的材料体系、能源化学和更先进的电池技术来实现LIBs的可持续发展。
清华大学张强教授团队报道了有关锂电池可持续能源化学与材料的研究进展。作者首先从可持续能源化学和新兴能源材料的角度介绍了锂电池储能技术的最新进展,主要聚焦以提高储能系统的电化学性能和可持续发展性为目标的新型锂离子电池。然后分别介绍了可持续电池材料的特点以及能源化学规律,分析了这些材料的安全性特征及提高其安全性的策略。同时,电池回收技术也是锂电池可持续发展的关键,最后对可持续锂离子电池的未来发展进行了总结和展望。
文章链接:
A perspective on sustainable energy materials for lithium batteries.
Xin-Bing Cheng, He Liu, Hong Yuan, Hong-Jie Peng, Cheng Tang, Jia-Qi Huang, Qiang Zhang*
SusMat. 2021;1(1):38-50.
https://doi.org/10.1002/sus2.4
张强 教授
清华大学长聘教授、博士生导师。国家自然科学基金杰出青年基金获得者、教育部青年科学奖、北京青年五四奖章、英国皇家学会Newton Advanced Fellowship、清华大学刘冰奖、国际电化学会议Tian Zhaowu奖。2017-2019年连续三年被评为“全球高被引科学家”。长期从事能源化学与能源材料的研究。
近年来,致力于将国家重大需求与基础研究相结合,面向能源存储和利用的重大需求,重点研究锂硫电池的原理和关键能源材料。提出了锂硫电池中的锂键化学、离子溶剂配合物概念,并根据高能电池需求,研制出复合金属锂负极、碳硫复合正极等多种高性能能源材料,构筑了锂硫软包电池器件。这在储能相关领域得到应用,取得了显著的成效。在Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem.等发表SCI收录论文200余篇,h因子100。授权发明专利40余项。担任国际期刊J. Energy Chem., Energy Storage Mater.副主编,Matter., Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. A, ChemSusChem., Sci. China Mater., 化工学报等期刊编委。曾获得教育部自然科学一等奖等学术奖励。
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绿色催化
1. 天津大学杨全红教授团队:Demystifying the catalysis in lithium–sulfur batteries: Characterization methods and techniques.
由于具有理论能量密度高(约2600 Wh kg-1)、成本低廉、环境友好等优点,锂硫电池被认为是有望突破锂离子电池能量密度瓶颈的新一代储能体系。然而,锂硫电池体系多硫化物“穿梭效应”严重制约了其产业化进程。研究表明,对硫反应过程具有催化作用的材料能有效加速硫物种的转化,显著抑制“穿梭效应”,提升锂硫电池电化学性能。但“锂硫催化”的研究仍处于起步阶段,其作用机制仍不明朗,利用先进表征方法和技术解密锂硫催化作用机制对促进锂硫电池的开发具有关键作用。
天津大学杨全红教授团队对表征锂硫电池中催化过程的普适方法和先进技术进行了系统梳理和综述。作者结合电化学技术、电子显微技术和光谱技术三类先进表征技术,从催化性能提升和催化机理探索两个方面进行了总结。同时,综述了适用于锂硫电池体系的催化表征方案,为加深对硫催化反应过程的认识,解析催化剂与性能之间的构效关系,进而针对性地对催化材料进行设计提供了新思路。最后,作者提出通过多种表征技术的有效利用和高效结合,将使得合理设计用于锂硫电池的催化剂材料成为可能。
文章链接:
Demystifying the catalysis in lithium–sulfur batteries: Characterization methods and techniques.
Chuannan Geng, Wuxing Hua, Dawei Wang, Guowei Ling, Chen Zhang*, Quan-Hong Yang*
SusMat. 2021;1(1):51-65.
https://doi.org/10.1002/sus2.5
杨全红 教授
天津大学化工学院教授、博士生导师。国家自然科学基金杰出青年基金获得者,教育部“长江学者”特聘教授,“万人计划”领军人才,科睿唯安和爱思唯尔“高被引学者”。
从事碳功能材料、新型二维材料和先进电池研究,在致密储能和锂硫催化方面取得重要进展。获国家技术发明二等奖和天津市自然科学一等奖等奖项。担任Energy Storage Mater.副主编,Carbon和Sci. China Mater.等10余份刊物编辑和编委。发表SCI论文200余篇,他人引用20000余次,H因子80。拥有中国和国际授权发明专利40余件。
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2. 香港城市大学张其春教授团队:Recent advances in vacancy engineering of metal-organic frameworks and their derivatives for electrocatalysis.
高效的电催化反应在电化学能量转换以及能源转换技术的发展中起着关键作用。为了加快电催化反应过程,提高电催化剂的活性以及稳定性成为亟待解决的难题。近年来,金属-有机框架材料(MOFs)及其衍生物因其活性位点多、比表面积大及易于修饰等特点,被视为最具潜力的新型电催化剂之一。而探索增强活性位点在MOFs及其衍生物中的作用对于理解和开发新型、高效的电催化剂具有重要意义。近期,研究者们发现空位工程可有效促进电催化过程,如氢气析出反应(HER)、氧气析出反应(OER)、氧还原反应(ORR)和氮还原反应(NRR)等。因此,系统讨论关于空位修饰的MOFs基电催化剂的最新进展、设计策略以及提高效率和克服挑战的机制显得非常重要。香港城市大学张其春教授团队重点介绍了空位在MOFs基电催化剂中的作用。作者系统地综述了空位的分类、合成策略以及不同种类的空位在MOFs及其衍生物催化剂中的研究进展,并揭示了空位对电催化剂性能的影响机制。最后,作者提出可从产生空位的可控方法、先进的表征技术以及空位的稳定性等方面来进一步深入研究空位对电催化剂性能的作用机理。同时,对MOFs及其衍生物中的空位在电催化方面所带来的挑战和机遇进行了重要展望。
文章链接:
Recent advances in vacancy engineering of metal-organic frameworks and their derivatives for electrocatalysis.
Yuhang Wu, Yuwen Li, Junkuo Gao*, Qichun Zhang*
SusMat. 2021;1(1):66-87.
https://doi.org/10.1002/sus2.3
张其春 教授
香港城市大学材料科学与工程学院终身教授, 英国化学会会士,固态化学副主编,材料化学前沿、无机化学前沿、亚洲化学和材料化学C (JMCC) 顾问委员会成员,科睿唯安全球高被引作者。1970年出生,1992年南京大学本科分析专业毕业,1998年中科院北京化学所物理化学硕士,2003年美国加州大学洛杉矶分校 (University of California, Los Angeles)有机化学硕士, 2007年在美国加州大学河滨分校 (University of California, Riverside)无机化学博士,2007-2008年美国西北大学(Northwestern University)博士后, 2009年受聘于新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院助理教授。2014年3月,晋升为新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院副教授 (终身职位)。2014年12月受聘于新加坡南洋理工大学数理学院副教授。2020年9月受聘于香港城市大学材料科学与工程学院终身教授。
主要从事有机信息材料,有机半导体材料,有机-无机杂化材料及非常规的共轭聚合物和碳材料的设计和开发,重点以超共轭π有机材料的光电宏观性能与微观结构之间的内在联系为主线,聚焦超共轭π有机材料的电子器件性能调控及其在有机可充放电电池、记忆器件、发光二极管、太阳能电池、场效应晶体管、催化和生物传感、有机超导等领域的应用。目前已在Nature Chem.,Nature Commun., Joule, J. Am. Chem. Soc.,Angew. Chem. Int. Ed.等期刊上发表超410篇论文,被引超22000次,H-index: 82。
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环境友好材料
1. 中国科学院长春应用化学研究所王献红研究员团队:Carbon dioxide copolymers: Emerging sustainable materials for versatile applications.
从可持续发展和环境保护的角度出发,为了解决传统废塑料污染问题、缓解石油开采压力,开发生物基和生物可降解聚合物作为传统高分子的替代材料具有重要意义。二氧化碳(CO2)作为一种廉价、可再生、储量丰富且无毒的含碳资源,将其应用在高分子工业中完全符合“绿色化学”原则。合成与利用CO2共聚物不仅可以维持大气中CO2含量的稳定,对于推动可生物降解、可再生高分子领域的发展也具有重要意义。
中国科学院长春应用化学研究所王献红研究员团队总结了CO2共聚物在化学合成、材料性能调控、规模化应用等方面的最新研究进展。该综述概述了合成CO2共聚物的催化体系发展历程,并重点讨论了基于CO2和环氧化合物共聚得到的两类新型可持续性材料,一种是高分子量聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)塑料,可用在包装膜、阻隔膜、农用地膜等领域,另一种是低分子量多元醇,可以作为环境友好型的CO2基聚氨酯的原料。PPC塑料具有优异的生物降解速率、阻隔性能和可加工性:良好的热塑加工性使其完全可以利用注塑、挤出、吹塑等主流的加工方式成型;高分子量PPC对氧气、水蒸气都有优异的阻隔性能;在空气、水、土壤中其都能保持着良好的生物降解性,降解产物无毒无害。聚氨酯通常是由多异氰酸酯和多元醇多元加成而成,利用CO2基多元醇合成的聚氨酯性能与传统聚氨酯相当甚至更好,而生产成本更低,同时这种策略还为节约石化资源、减少温室气体排放做出了贡献。总的来讲,CO2共聚物在生态保护领域展现出极高价值,将产生显著的经济社会效益。
文章链接:
Carbon dioxide copolymers: Emerging sustainable materials for versatile applications.
Han Cao, Xianhong Wang*
SusMat. 2021;1(1):88-104.
https://doi.org/10.1002/sus2.2
王献红 研究员
中科院长春应用化学研究所研究员,博士生导师,中国科学院生态环境高分子材料重点实验室主任。国家自然科学基金杰出青年基金获得者,入选百千万人才工程,任“高分子学报”副主编。
主要致力于二氧化碳共聚物和导电高分子等方面的研究,在二氧化碳基塑料工业化方面处于世界领先地位,2004年在世界上率先实现了千吨级中试,2012年在世界上率先实现二氧化碳基塑料的万吨级工业化。在国内外杂志发表论文200余篇,获权国外专利4项、中国发明专利70余项,申报并公开国际专利3项、中国发明专利40余项。
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功能材料与器件
1. 西北工业大学&南京工业大学黄维院士团队:Recent advances in functional fiber electronics.
一维纤维器件具有柔性、轻质和微型化等优点,有着被编织进柔性纺织结构的潜力,因此确保了在实际应用中穿戴的舒适性和耐用性。对于柔性/可穿戴电子应用,具有高导电性和结构柔韧性的导电纤维有望作为构建柔性器件的基本构件。通过微观结构调控或加入功能材料,导电纤维可被赋予各种定制的特性。将不同功能性的纤维编织成多功能化的织物或将所有功能性组分集成至单根纤维上,可实现自供电的智能系统。
西北工业大学&南京工业大学黄维院士团队报道了有关多功能纤维电子器件的最新综述。首先,作者重点介绍了各种纤维材料的制备方法和机械/导电性能。接着,作者分别从纤维储能器件、制动器、传感器等系统地介绍了不同代表性工作的具体构造和性能参数。随后,作者介绍了多功能集成系统的最新研究进展。最后,作者强调了CNT纤维在制备和应用中所要关注的重点问题,并对纤维电子器件的工业化应用进行了展望。
文章链接:
Recent advances in functional fiber electronics.
Xiaopei Zhang, Huijuan Lin, Huan Shang, Jingsan Xu, Jixin Zhu*, Wei Huang*
SusMat. 2021;1(1):105-126.
https://doi.org/10.1002/sus2.1
黄维 教授
中国科学院院士、俄罗斯科学院外籍院士、亚太材料科学院院士、东盟工程与技术科学院外籍院士、巴基斯坦科学院外籍院士、欧亚科学院院士。教育部“长江学者”特聘教授,国家自然科学基金杰出青年基金获得者,“国家杰出人才计划”(溯及既往)特聘专家,“973”项目首席科学家,国家“重点研发计划”首席科学家,国家哲学社会科学重大项目首席专家。
长期从事有机电子学和柔性电极领域的研究,是中国有机电子学和柔性电子学学科的奠基人与开拓者,被誉为“柔性电子学之父”。在柔性电子学及其相关领域,发表研究论文860余篇,h因子为140,国际同行引用逾90000次,是材料科学与化学领域全球高被引学者,获授权及公开美国、新加坡和中国等发明专利360余项,出版了《有机电子学》、《生物光电子学》、《有机薄膜晶体管材料器件和应用》、《有机光电子材料在生物医学中的应用》、《OLED显示技术》等学术专著。曾获国家自然科学奖二等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果奖、何梁何利基金“科学与技术进步奖”等奖项和荣誉。
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2. 四川大学王琪院士团队:Current advances and future perspectives of additive manufacturing for functional polymeric materials and devices.
随着信息技术的革命性突破和交叉融合,以新能源、新材料、新装备为依托的智能制造正在全球范围内逐步兴起,深刻改变着人类社会的工业生产和日常生活。3D打印,也称为增材制造,是一种基于计算机辅助设计(CAD)模型的先进技术,具有自由成型和逐层制造等优势,可以对制品的结构和性能进行定制化设计和调控,所制造的功能器件正逐渐融入社会生产和人类生活,并在教育、设计、生物医学工程、电子、机器人、传感器、航空航天和自动化等领域发挥着巨大作用。
四川大学王琪院士团队从功能高分子材料的最新进展出发,全面综述了近年来3D打印高分子功能材料和器件方面的创新工作。作者首先针对3D打印高分子材料种类少、功能单一、难规模化等难题,详细介绍了高分子3D打印最新技术与材料制备及改性方法,聚焦可3D打印材料规模化制备技术最新进展,分析了分子复合、固相剪切碾磨、热处理等技术的应用前景。其次,作者从结构-性能角度,分别介绍了3D打印技术在导电、导热、电磁屏蔽、储能和俘能等高分子功能器件领域的最新研究进展和技术性突破。最后,作者强调了3D打印技术在现代工业体系中的广阔前景,并对3D打印高分子功能材料制备和功能器件高性能化两方面进行了展望。
文章链接:
Current advances and future perspectives of additive manufacturing for functional polymeric materials and devices.
Chuhong Zhang, Yijun Li, Wenbin Kang, Xingang Liu, Qi Wang*
SusMat. 2021;1(1):127-147.
https://doi.org/10.1002/sus2.11
王琪 教授
中国工程院院士,塑料加工工程专家,四川大学高分子研究所教授,博士生导师,SusMat、高分子材料科学与工程期刊主编,中国塑料加工工业协会专家委员会副主任等。
长期致力于塑料加工新原理新技术新装备及环境友好高分子材料的研究和工程化应用,攻克塑料加工领域诸多难题,研究成果获国家技术发明奖二等奖2项,中国发明专利金奖1项,省部级特等奖1项、一等奖4项、二等奖3项等;发表学术期刊论文440余篇,获授权发明专利70余项。获何梁何利基金"科学与技术创新奖"、中国塑料加工业三十年“中国塑料行业杰出人物”等。
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SusMat期刊主页:
https://onlinelibrary.wiley.com/journal/26924552
SusMat投稿主页:
https://mc.manuscriptcentral.com/susmat
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