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杨诚团队在先进功能材料与器件领域取得系列进展

丁文伯团队在海上风电自驱动系统取得新进展

邢新会团队设计“一石二鸟”溃疡性结肠炎口服靶向纳米疗法

费萨尔·纳迪姆·汗（Faisal Nadeem KHAN）阐述实现人工智能光纤通信网络的解决方案

徐晓敏团队开发出超柔性能量收集及储存系统助力可穿戴技术发展

汪鸿章课题组合作在液态金属智能材料与柔性电子等领域取得系列进展

张璇、吴秋伟、周光敏团队在退役锂离子电池再利用和回收路径决策研究中取得新进展

周光敏团队合作在锂电直接回收规模化应用研究领域取得新进展

廖然团队合作研制水下偏振光原位清洁度测量仪

孙伟、弥胜利、刘纯团队合作在空间异质肿瘤模型的构建和耐药性研究方面取得新进展

田曦团队合作在电磁超表面传感器领域取得新进展

廖然团队合作自主研发的仪器在微塑料检测应用上取得新进展

干林团队利用冷冻透射电镜揭示电解水非晶氧化铱催化剂的精细结构和尺寸效应

智能制造冯平法、曾龙团队在具身智能机器人装配系统研究领域取得系列进展用上取得新进展

杨诚团队在先进功能材料与器件领域

取得系列进展

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先进功能材料在科技领域扮演着不可或缺的角色，其在各类器件中的应用也日益受到广泛关注与重视。清华大学深圳国际研究生院杨诚课题组与香港城市大学等研究课题组合作，发现了在电化学驱动下氯离子受到R3m型铋负极晶格层间的范德华相互作用，揭示了一种储氯电极的类外延转化反应机制，并提出了在水系氯离子电池中针对铋金属负极结构设计的本征调控策略。

相关研究成果以“铋：插层化学引发的类外延转化机制实现稳定的氯离子存储”（Bismuth: An Epitaxy-like Conversion Mechanism Enabled by Intercalation-Conversion Chemistry for Stable Aqueous Chloride-Ion Storage）为题发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上，并被选为当期JACS主封面（Front Cover）。

此外，课题组提出了受“爆米花制造”启发的纳米材料激光加工方法，展示了一种兼具高导电性和磁性多孔结构的复合薄膜，通过在导电多孔纳米碳宿主内均匀负载磁性纳米颗粒来最大化磁电协同效应。该策略不仅为EMI屏蔽机制和材料的发展提供了见解，而且还显示了卓越的制造通用性、小尺寸和器件可靠性。相关研究成果以“爆米花式制备工艺：石墨烯-铁酸镍柔性复合薄膜用于强电磁屏蔽和吸收”（A popcorn-inspired strategy for compounding graphene@NiFe2O4 flexible films for strong electromagnetic interference shielding and absorption）为题发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。

针对传统电致变色器件的商业化面临诸如高成本、复杂的制造工艺以及依赖离子嵌入/脱出机制的传统电致变色材料固有的低光学对比度等障碍。课题组提出了一种全新的双沉积溶解电致变色体系，通过阳极Cu/Cu2+和阴极MnO2/Mn2+的同时沉积和溶解来实现均匀变色，所开发出得无电极电致变色器件免除了复杂的电致变色层制备步骤。该器件在组装过程和漂白状态下均不包含电致变色层，仅由两个透明导电基底和水系电解质构成。这种极简设计的器件不仅简化了制造工艺，还展示出优异的电致变色性能，对将来进一步大规模生产尤为有利。相关研究成果以“具有快速响应和宽动态范围的电致变色窗口，无需传统电极即可实现可见光调制”（Electrochromic windows with fast response and wide dynamic range for visible-light modulation without traditional electrodes）为题发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。

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丁文伯团队在海上风电自驱动系统取得新进展

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丁文伯副教授团队研制了一种具备风能和雨滴能收集能力的摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator, TENG）自供能系统。该系统旨在利用海上丰富的风能和降雨资源，为物联网设备提供可持续的能源解决方案。为解决风力和雨滴TENG输出高阻抗脉冲电压难以直接为标准电子设备供电的问题，开发了具有创新设计的电源管理电路以支持集成的风雨能收集系统。该系统可提供可靠的可持续能源于海上环境中的各种物联网设备，特别适用于离岸风电场子站和远程监控设备。未来，随着技术的进一步优化，团队提出的风雨混合发电机（WDHG）有望在更广泛的风雨环境条件下实现高效能量收集。这一创新设计不仅为海上环境中的风能雨能可再生能源利用提供了技术参考，还为未来的海上智能城市等领域发挥重要作用。

相关研究成果以“基于萨沃尼乌斯涡轮结构的风-雨混合收集自驱动发电系统”(A Hybrid Wind and Raindrop Energy Harvesting Operating on Savonius Turbine)为题发表于《纳米能源》（Nano Energy）期刊，并被选为期刊第127卷C期的封面文章。

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邢新会教授团队重点探索UC特异性口服靶向纳米治疗方法，设计了一种核壳结构的纳米药物OPNs@LMWH。这种纳米药物表现出了优异的靶向作用和治疗效果，通过定位结肠炎症部位和调控氧化还原稳态，可达到“一石二鸟”的溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis, UC）治疗设计目的。该研究为UC治疗研究提供了新思路，证明了结合肝素-整合素αM互作以及氧化还原稳态调节的“一石二鸟”策略的可观应用前景。

相关研究成果以“实现靶向肠道整合素并调节氧化还原稳态的用于治疗UC的‘一石二鸟’口服纳米疗法”（“Two-Birds-One-Stone” Oral Nanotherapeutic Designed to Target Intestinal Integrins and Regulate Redox Homeostasis for UC Treatment）为题发表在《科学·进展》（Science Advances）期刊上。

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费萨尔·纳迪姆·汗（Faisal Nadeem KHAN）副教授指出，在商业光纤网络中广泛部署基于机器学习解决方案的主要障碍在于一些尚未解决的非技术限制因素，这些因素对实际网络来说至关重要，但在很大程度上被相关利益相关者忽略。为此，团队系统地确定了七个主要的非技术障碍，详细分析了面临的非技术障碍，并讨论了上述障碍如何显著削弱了机器学习辅助方法在实际光纤网络中的部署前景。研究还根据解决这些问题所面临的难度对非技术挑战进行了排名。团队提供了一套广泛的新颖解决方案，可以在解决现有的各个非技术挑战中发挥重要作用，从而为未来光纤通信网络中机器学习驱动的智能操作和决策的广泛应用铺平道路。

相关研究成果以“非技术性障碍：通往AI驱动智能光网络的最后一关”（Non-technological barriers: the last frontier towards AI-powered intelligent optical networks）为题发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。

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徐晓敏团队开发出超柔性能量收集及储存系统

助力可穿戴技术发展

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柔性电子技术在可穿戴领域引领了一场范式转变。徐晓敏团队与周光敏团队等合作，报道了厚度仅90微米的超柔性能量收集-储存一体化系统，该系统由超柔性高性能OPV组件与超薄锌离子电池（ZIB）集成。其为可穿戴生物传感系统及日常电子设备供电展示了FEHSS作为新一代可穿戴绿色能源设备的可行性。

该成果以“一种用于可穿戴设备的超柔性能量收集-存储系统”（An Ultraflexible Energy Harvesting-Storage System for Wearable Applications）为题，发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。

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汪鸿章课题组合作在液态金属智能材料与

柔性电子等领域取得系列进展

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柔性可拉伸电子在可穿戴电子设备、电子皮肤和软体机器人等多个领域得到了广泛关注。汪鸿章课题组联合清华大学刘静教授、新南威尔士大学汤剑波博士研发出一种智能液态金属弹性体架构（LMEA），同时具有多刺激响应与感知能力。

上述研究成果以题为“基于液态金属的多刺激感知和可视化智能弹性体结构”（Multi-stimulus perception and visualization by an intelligent liquid metal-elastomer architecture）发表在《科学进展》（Science Advances）上。

相关研究成果还以“具有高粘度和透气性的半液态金属仿生蛛网电子皮肤”（Semi-liquid metal-based highly permeable and adhesive electronic skin inspired by spider web）发表在《科学通报》（Science Bulletin）上并入选为封面论文。

论文发表后受邀在中国工程院院刊《能源前沿》（Frontiers in Energy）撰写HIGHLIGHTS论文“可视化液态金属释放潜热实现软智能”（Visualizing unleashed latent heat of liquid metal for soft intelligence）。

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随着全球电动汽车销量的迅速增长，退役电池的有效管理日益重要。不当处理退役电池可能导致环境污染、资源浪费、废物管理压力增加、能源安全性降低和供应链风险加剧等问题。为应对这些挑战，科学界和工业界正在积极倡导对退役电池进行再利用和回收。张璇、吴秋伟、周光敏团队提出了一种针对退役电池的再利用和回收路径决策方法。该方法明确了应根据退役电池类型和健康状态（SOH）等参数选择合适的再利用场景和回收方式，以降低成本并提升能效。

相关研究成果以“考虑经济和环境效用的退役锂离子电池再利用和回收路径决策”（Pathway decisions for reuse and recycling of retired lithium-ion batteries considering economic and environmental functions）为题，发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。

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周光敏团队与中国科学院深圳先进技术研究院研究员、深圳理工大学讲席教授成会明院士团队和上海交通大学梁正团队合作，在前期电池材料直接回收研究的基础上，提出从根源上降低修复反应热力学障碍，从而减少修复过程对外源驱动力的依赖，实现常温常压下的直接锂化。该方法只需要两个关键步骤即可完成修复，相比于传统的回收方法以及现有的直接回收方法，具有流程上的便利性、低成本、低排放、高效率等一系列优势。所得公斤级产物性能与价值较高，使回收方法整体的经济性大幅提升。本方法将失效电极材料直接修复的规模化向前推进了一步，有望获得实际应用。

相关工作以“利用自发锂化实现常温常压的废正极材料直接回收”（Direct recycling of spent cathode material at ambient conditions via spontaneous lithiation）为题发表在《自然-可持续性》（Nature Sustainability）上。

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由我院海洋工程研究院和中海油深圳海洋工程技术服务有限公司联合研发的世界首套水下偏振光原位清洁度测量仪在中国南海1000米深水油气工程中试验成功，实现了流体颗粒物定性分类和定量精确分析。双方以联合党建为平台，建立“产学研用”机制，以需求为指引，以水下生产系统控制液原位光学检测为目标，建成水下偏振光原位清洁度测量仪自主研发设计、产品制造、测试验证及示范应用全链条，设计出由光学系统、电机系统、激光器、光电转换模块、电路系统组成的测量仪器，并实现全部技术具有自主知识产权、零部/元器件100%国产。

该研究打破国外控制液真空管取样检测的思维模式，首次提出光学原位检测技术，为水下生产系统的可靠设计提供了基础数据，为系统的精准评估、安全运维提供了重要工具。

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孙伟、弥胜利教授团队与中山大学附属第一医院刘纯教授团队合作，采用挤出式多喷头生物三维打印技术，将乳腺癌细胞、内皮细胞、人乳腺癌相关成纤维细胞和仿生细胞外基质通过调控空间排布方式，构建了具有空间异质性的乳腺癌模型。

相关研究成果以“生物打印的、空间定义的具有瘤内异质性和耐药性的乳腺肿瘤微环境模型”(Bioprinted, spatially defined breast tumor microenvironment models of intratumoral heterogeneity and drug resistance)为题发表在《生物技术趋势》（Trends in Biotechnology）上，并被选为期刊封面。

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疲劳驾驶引起的交通事故每年正造成着我国数万人死亡或重伤，在驾驶环境中对用户生理状态进行持续监测将对提升交通安全具有重要作用。传统的车载传感技术在高动态的座舱环境中存在着数据精准度、抗干扰能力、佩戴舒适度、隐私性等方面的缺陷。田曦团队与新加坡国立大学何思远（John S. Ho）团队合作，报道了一种基于电磁超表面的生理监测传感器，实现了在飞机和汽车等动态环境中高灵敏度、抗干扰、非接触式的生理状态监测。

相关工作以“用于动态环境的数字化刺绣超表面生物传感器”（A digitally embroidered metamaterial biosensor for kinetic environments）为题发表在《自然-电子》（Nature Electronics）上。

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廖然团队与香港城市大学晏萌团队合作，利用自主研发的微型颗粒物精细分类检测仪，为研究微塑料风化过程提供了关键数据。该仪器能够快速、准确地检测出不同风化阶段的微塑料，能识别亚微米尺寸的微塑料颗粒，为理解微塑料在海洋环境中的长期演变过程提供了重要工具支持。

相关成果以“提升对微塑料风化的理解：来自新型偏振光散射方法的见解（Advancing the Understanding of Microplastic Weathering: Insights from a Novel Polarized Light Scattering Approach）”为题发表在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上。

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干林团队采用冷冻透射电子显微镜和电子能量损失谱方法，系统揭示了电化学氧化制备的氧化铱（IrOx）纳米颗粒中形成的金属Ir核/非晶IrOx壳的核壳精细结构，以及对电解水阳极氧析出催化反应的尺寸效应，实现了对催化剂近表面区活性氧物种的高空间分辨表征，为理解质子交换膜电解水非晶氧化铱催化剂的催化性能和尺寸选择提供了重要的指导。

相关研究成果以“冷冻电镜揭示电化学IrOx纳米颗粒的核壳精细结构与尺寸效应”（Size-Dependent Core-Shell Fine Structures and Oxygen Evolution Reaction Activity of Electrochemical IrOx Nanoparticles Revealed by Cryogenic Electron Microscopy）为题，发表在《美国化学会纳米》（ACS Nano）期刊上。

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前沿探索！清华SIGS近期科研进展→

媒体SIGS | 王飞：科技信息化助力基层应急管理能力提升

“青教奖”获得者胡振中：扎根深圳，“海”浪潮涌中前行

本期来源|材料研究院、数据与信息研究院、海洋工程研究院、生物医药与健康工程研究院

编辑|叶思佳

鸣谢|科研处

审核|陈超群

排版|朱皓东