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有機聚合物(wù)通(tōng)常由無規線團似的(de)共價大(dà)分(fēn)子堆砌而成，電導率低而聲子平均自由程小，在過去都被認爲是熱(rè)的(de)不良導體，如常見的(de)塑料、橡膠和(hé)纖維的(de)導熱(rè)系數都在0.1 W/m K的(de)量級。而在一些取向的(de)薄膜和(hé)纖維中，科研人(rén)員(yuán)已經觀察到了(le)一些聚合物(wù)的(de)高(gāo)導熱(rè)性質和(hé)顯著增大(dà)的(de)聲子平均自由程，如聚乙烯納米纖維的(de)縱向導熱(rè)系數高(gāo)達100 W/m K、聚乙烯薄膜拉伸方向的(de)導熱(rè)系數有62 W/m K，其聲子的(de)平均自由程甚至比聚乙烯的(de)晶體尺寸還(hái)要大(dà)。目前，科研人(rén)員(yuán)對(duì)上述聚合物(wù)的(de)高(gāo)效熱(rè)輸運提出了(le)兩種相互矛盾的(de)解釋：（1）是晶區(qū)含量的(de)增加和(hé)/或尺寸的(de)擴大(dà)增強了(le)聚合物(wù)的(de)熱(rè)傳導；（2）除晶區(qū)之外，無定形區(qū)域取向時(shí)逐漸演化(huà)的(de)高(gāo)導熱(rè)性質增強了(le)聚合物(wù)的(de)熱(rè)傳導，例如Xu等人(rén)通(tōng)過經典的(de)一維模型計算(suàn)出超倍拉伸的(de)PE薄膜内無定形區(qū)域的(de)導熱(rè)系數達到了(le)16 W/m K（Nat. Commun. 2019, 10, 1）。可(kě)見，聚合物(wù)的(de)導熱(rè)性質需要進一步的(de)實驗支撐和(hé)合理(lǐ)解釋。除此之外，在實際應用(yòng)過程中，人(rén)們更希望材料在三維空間任意方向都是導熱(rè)的(de)，這(zhè)樣可(kě)以讓其适應各種熱(rè)源形式（平面熱(rè)源、局部熱(rè)源、點熱(rè)源等）。然而到目前爲止，通(tōng)過傳統的(de)加工/制備方法，人(rén)們還(hái)未将全有機聚合物(wù)這(zhè)種低維方向的(de)導熱(rè)性質有效地拓展至整個(gè)三維空間。針對(duì)上述問題，四川大(dà)學傅強/吳凱團隊報道了(le)一種膠原蛋白螺旋結構啓發的(de)“環氧樹脂/聚對(duì)苯撐苯并二惡唑纖維（PBO）塊材"，這(zhè)種全有機材料第一次在面外和(hé)面内方向同時(shí)實現了(le)7 W/m K以上的(de)高(gāo)導熱(rè)系數，如面外方向的(de)導熱(rè)系數爲10.85 W/m K、面内方向的(de)導熱(rè)系數爲7.15 W/m K。相關研究成果在線發表于期刊Advanced Materials。
随著(zhe)5G設備和(hé)高(gāo)功率密度電子器件的(de)快(kuài)速發展，對(duì)導熱(rè)材料提出了(le)更加迫切和(hé)更高(gāo)的(de)要求。介電聚合物(wù)複合材料的(de)電絕緣性能、機械性能、熱(rè)穩定性甚至防火性能在電氣和(hé)電子領域具有重要的(de)應用(yòng)價值，因此具有廣闊的(de)應用(yòng)前景。然而，目前介電聚合物(wù)複合材料導熱(rè)性能的(de)提高(gāo)往往以降低機械性能和(hé)電絕緣性能爲代價。近日，上海交通(tōng)大(dà)學黃(huáng)興溢教授課題組采用(yòng)溶膠-凝膠-薄膜轉換方法，制備了(le)一種高(gāo)導熱(rè)且電絕緣的(de)具有仿珍珠母微結構的(de)聚對(duì)苯撐苯并二惡唑納米纖維/氮化(huà)硼納米片（PBONF/BNNS）納米複合材料紙。當BNNSs含量爲10 wt%時(shí)，納米複合材料紙的(de)面内熱(rè)導率爲21.34 W m-1 K-1，并具有206 MPa的(de)超高(gāo)強度。此外，納米複合材料紙具有優異的(de)電絕緣性能，可(kě)達350℃以上，并具有優良的(de)阻燃性能。納米複合材料紙在5G基站和(hé)變壓器中表現出了(le)較強的(de)散熱(rè)能力，在高(gāo)功率密度電氣設備和(hé)電子器件中具有廣泛的(de)應用(yòng)潛力。相關工作以“Thermally Conductive but Electrically Insulating Polybenzazole Nanofiber/Boron Nitride Nanosheets Nanocomposite Paper for Heat Dissipation of 5G Base Stations and Transformers"爲題發表在《ACS Nano》上。
近年來(lái)，便攜式可(kě)穿戴連續醫療監測系統發展迅速，特别是可(kě)穿戴動脈脈搏監測。在過去的(de)半個(gè)世紀裏，利用(yòng)動脈脈搏波速度和(hé)脈搏過境時(shí)間的(de)可(kě)穿戴連續血壓監測已被廣泛研究。使用(yòng)壓電晶體麥克風的(de)動脈脈搏波監測在1941年被采用(yòng)。此後，由于壓電傳感器本身具有良好的(de)動态響應特性和(hé)高(gāo)保真度，使用(yòng)壓電傳感器引起了(le)廣泛的(de)關注。然而，由于時(shí)間同步誤差和(hé)位于至少兩個(gè)壓電傳感器的(de)監測中的(de)傳感器距離誤差，基于此的(de)血壓評估具有内在的(de)限制。所報道的(de)動脈脈沖壓電反應在不同的(de)研究中基本不一緻。因此，使用(yòng)這(zhè)種技術監測血壓是有争議(yì)的(de)。爲了(le)開發準确的(de)可(kě)穿戴式連續血壓監測，闡明(míng)動脈脈沖壓電反應是非常重要和(hé)緊迫的(de)。傳統上認爲壓電動脈脈搏波的(de)動态與典型血壓波的(de)動态相似。然而，實現基于動脈脈搏波的(de)精确的(de)連續血壓波監測仍然具有挑戰性，因爲壓電脈搏波和(hé)其相關的(de)血壓波之間的(de)相關性還(hái)不清楚。爲了(le)解決這(zhè)個(gè)問題，上海交大(dà)楊斌、張文明(míng)教授團隊首先通(tōng)過對(duì)這(zhè)些動态的(de)理(lǐ)論、模拟和(hé)實驗分(fēn)析來(lái)闡明(míng)壓電脈搏波和(hé)血壓波之間的(de)相關性。基于這(zhè)種相關性，開發了(le)一個(gè)無線可(kě)穿戴式連續血壓監測系統，與基于多(duō)個(gè)傳感器之間脈搏波速度的(de)傳統系統相比，具有更好的(de)便攜性。他(tā)們探索了(le)使用(yòng)單個(gè)壓電傳感器實現無運動僞影(yǐng)的(de)可(kě)穿戴式連續血壓監測的(de)可(kě)行性。這(zhè)些發現消除了(le)對(duì)動脈脈搏波壓電反應的(de)争議(yì)，并有可(kě)能用(yòng)于開發便攜式可(kě)穿戴連續血壓監測裝置，用(yòng)于高(gāo)血壓的(de)早期預防和(hé)日常控制。相關研究以“Piezoelectric Dynamics of Arterial Pulse for Wearable Continuous Blood Pressure Monitoring"爲題發表在Advanced Materials期刊上。
太陽能因其、取之不盡等優點被認爲是的(de)可(kě)持續清潔能源。在過去的(de)幾十年中，一系列相變儲能材料和(hé)太陽能電池取得(de)了(le)無數突破。得(de)益于金屬中的(de)自由電子以及光(guāng)照(zhào)下(xià)半導體空穴和(hé)電子的(de)重新分(fēn)布，金屬和(hé)半導體可(kě)以分(fēn)别通(tōng)過的(de)外部光(guāng)電效應和(hé)内部光(guāng)伏效應将太陽能轉化(huà)爲電能。然而，由于缺乏自由電子或在光(guāng)照(zhào)下(xià)空穴和(hé)電子的(de)重新分(fēn)布，在電子絕緣聚合物(wù)中無法檢測到光(guāng)電效應。雲南(nán)大(dà)學王繼亮副教授、包黎霞副教授等人(rén)報道了(le)一種通(tōng)過光(guāng)機電（PME）效應有效地将紫外光(guāng)能量轉化(huà)爲電子絕緣共聚物(wù)電能的(de)新策略。作者将功能性偶氮苯（AZO）和(hé)咪唑離子液體（ILO）低聚物(wù)分(fēn)别用(yòng)作光(guāng)異構體和(hé)偶極單元，通(tōng)過PME效應實現光(guāng)誘導感光(guāng)鏈段的(de)異構化(huà)，并進一步産生動态偶極子和(hé)等量但符号相反的(de)電極感應電荷。所構建的(de)電子絕緣共聚物(wù)（AZO-co-ILO）基納米發電機（PME-NG）可(kě)以在紫外線照(zhào)射下(xià)直接輸出交流電（高(gāo)達5.8 V和(hé)247 μA），這(zhè)意味著(zhe)該PME-NG在自供電電子設備中具有廣泛的(de)潛在應用(yòng)。該研究以題爲“Photomechaelectric nanogenerator"的(de)論文發表在《Matter》上。
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