元素百科为您介绍研制出新型耐高温锂离子电池隔膜。锂离子电池在便携式电子设备如笔记本电脑、手机、数码相机等产品中已得到广泛应用。电池隔膜是保障电池安全并影响电池性能的关键材料，起着阻止正负电极接触、防止电池短路以及传输离子的作用；隔膜的热稳定性决定着电池工作的耐受温度区间和电池的安全性。目前，商品化的锂离子电池隔膜主要是聚烯烃类有机隔膜，优点是价格便宜、力学性能好、且具有较好的电化学稳定性；不足是孔隙率偏低，对电解液的润湿性差，热稳定性差，可能导致电池短路，严重时可引发起火或爆炸等事故，存在安全隐患。 近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员朱英杰带领的团队，与华中科技大学教授胡先罗带领的团队合作，在此前羟基磷灰石超长纳米线新型无机耐火纸的研究工作基础上，研发出一种新型羟基磷灰石超长纳米线基耐高温锂离子电池隔膜，该电池隔膜具有诸多优点，如柔韧性高、力学强度好、孔隙率高、电解液润湿和吸附性能优良、热稳定性高、耐高温、阻燃耐火，在700℃的高温下仍可保持其结构完整性。采用新型羟基磷灰石超长纳米线基耐高温电池隔膜组装的电池，比采用聚丙烯隔膜组装的电池具有更好的电化学性能、循环稳定性和倍率性能。更重要的是，采用羟基磷灰石超长纳米线基耐高温电池隔膜组装的电池具有优异的热稳定性，可耐高温，在150℃高温环境中能够保持正常工作状态，并点亮小灯泡；采用聚丙烯隔膜组装的电池在150℃高温下很快发生短路。如果采用该新型羟基磷灰石超长纳米线基耐高温电池隔膜，再匹配可耐高温的电解液和电极材料，可进一步大幅提高电池的工作温度和安全性。该研究工作对大幅提高锂离子电池的工作温度范围和锂离子电池的安全性具有重要意义。预期该新型羟基磷灰石超长纳米线基耐高温电池隔膜还可以应用于多种其它类型的耐高温电池和储能体系，如钠离子电池、超级电容器等。相关研究结果发表在《先进材料》上，并申请一项发明专利。研究工作得到国家自然科学基金、上海市科委、中科院上海硅酸盐研究所创新重点项目等的资助。

元素百科为您介绍科研人员首次利用量子模拟识别拓扑序。近期我国科研人员利用自主创新研发的随机绝热法，在全球率先实现利用量子模拟识别二维系统中的Ｚ２拓扑序。这为研究量子物质和实现量子计算打下重要基础。 这项研究由复旦大学物理学系孔令欣团队、万义顿团队同中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰、彭新华团队共同合作。最新研究成果以研究长文的形式在线发表于国际权威学术期刊《自然·物理》杂志。近几十年来，针对新的具有拓扑序物质态的研究成为凝聚态物理的最前沿。该领域的研究不仅对新一代电子元件和超导体研发意义重大，在未来容错拓扑量子计算方面也有着潜在的应用前景。一直以来，拓扑序的实验实现和其拓扑性质的实验探测存在诸多挑战。这项最新研究中，我国研究人员利用量子模拟方法，设计并实验演示在不需要基态解析解的先验知识也能直接测量和重构出具有拓扑特征的Ｓ、Ｔ矩阵，并识别出拓扑相，获得其拓扑指纹。另外，实验利用随机绝热法制备线性独立的基态组，克服了先前量子模拟实验中需要直接制备按照可解模型求得的基态的困难。该文章第一作者为中科大微观磁共振重点实验室博士生罗智煌，孔令欣、万义顿和彭新华为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金委、科技部、教育部、上海市科学技术委员会和中科院的资助。

元素百科为您介绍科学家设计出一种图案化的亲疏阵列。近日，中国科学院深圳先进技术研究院医工所微纳中心仿生智能材料课题组副研究员杜学敏设计出一种图案化的亲疏阵列，并将其用与低成本、大面积且精准的胶体光子晶体自组装及信息存储。 近年来，源于大自然的结晶——光子晶体，由于具有独特的光学特性，多次被Science列为未来热点研究方向，并在传感检测、光学器件、显示等领域展现出巨大的应用前景。然而，如何低成本、大面积且精准组装胶体光子晶体，是制约光子晶体广泛应用的瓶颈。杜学敏团队先后探索大量制备胶体光子晶体颗粒，以及在不同表面基底上大面积组装胶体光子晶体薄膜，虽取得一定成效，但如何低成本、大面积且精准组装胶体光子晶体，仍是挑战。研究团队通过仿生沙漠甲虫背部收集水原理，采用亲疏水单分子层图案化设计，即可以在基底上实现高效的大面积形貌（正六边形、方形与圆形）与尺寸可控设计的液滴阵列制备。通过在液滴阵列表面覆盖上一层油膜，可延长液滴的保存时间，为高通量生化传感检测与晶体生长提供了更简便有效的微环境。同时，亲疏阵列可用于胶体光子晶体自组装：将亲疏阵列基底浸入单分散微球乳液中，待形成乳液液滴阵列后在其表面覆盖上一层油膜，便可以实现胶体光子晶体低成本、大面积且精准组装。由于亲疏水区域表面能差异，半球形的光子晶体颗粒在亲水图案处精准组装，通过调节图案尺寸或组装胶体光子晶体的微球尺寸，即可获得不同尺寸或颜色的光子晶体颗粒阵列。这一成果的有趣之处在于，正常状态下看不到阵列化图案，人对着图案哈气，即可以实现“一气呵现”——让隐形图案再现；待水分挥发，图案又立即“隐形”。这种“一气呵现”可与胶体光子晶体阵列组装结合起来，实现呵致变色。这是因为往基底上哈气时，水份冷凝在亲水的水凝胶光子晶体处，使组装成光子晶体颗粒的水凝胶微球溶胀而改变微球间距，导致水凝胶光子晶体发生肉眼可见的颜色改变——从蓝色变为绿色，当水份挥发后，水凝胶光子晶体又恢复到初始颜色。这种哈气即可实现隐形图案再现和颜色改变，可应用于防伪与信息存储、传感检测、疾病诊断等领域。