清华新闻网4月17日电石墨作为人类最早开发利用的层状材料之一，自16世纪被应用于书写至今，在凝聚态物理与材料科学领域持续焕发着生命力。当两个原子级光滑的石墨表面以一定旋转角度堆叠时，其界面将实现近零摩擦和零磨损的结构超滑状态。这种超滑界面为微机电系统、精密制造等领域的摩擦磨损难题提供了革命性解决方案，近年来基于该特性开发的微发电机、静电驱动器等原型器件已展现出突破性性能。此外，这种范德华材料之间的转角界面还展现出一系列奇异的电学与光学性质，例如超导、拓扑绝缘体等，受到了学术界的广泛关注。然而，这种奇特的结构超滑界面的热输运特性却始终笼罩在迷雾之中。尽管人们对石墨优异的热学性质早有研究并加以利用，但其中新奇的热输运现象，比如声子水力输运和第二声，至今仍存在许多未解之谜。而或许更令人意外的是，石墨的本征热导率，事实上也仍无定论。这侧面反映了对于石墨这种层状材料的导热研究的挑战。而对于石墨内“深埋”的超滑界面，其热测量则更加困难。因此，尽管有一些理论计算工作讨论了层间转角对于界面导热特性的影响，可靠的实验测量仍鲜有报道。而这对于深化声子输运的机理认识，以及基于石墨的器件热管理和芯片散热都十分

由于人口增加和环境污染，微生物数量骤增，微生物的广泛分布可能引发疾病传播、食品腐败及工艺污染等问题。尽管抗生素能够战胜与细菌有关的疾病，但近几十年来，抗生素的滥用削弱了细菌对抗生素的敏感性，导致药效下降。人们迫切需要开发具有优异抗菌性能的材料，以解决耐药性问题。然而，传统的抗菌材料表现出一定的局限性，包括离子释放不受控制以及可能诱发毒性反应等问题。二维材料因其独特的结构和优异的物理化学性质，在抗菌领域展现出巨大潜力。在众多二维材料中，h-BN因其无毒性和环境友好性有望解决细菌污染问题。但是，h-BN抗菌性能并不突出，并且由于其化学惰性，难以通过化学功能化等策略激活基底面提升抗菌效果，进而影响其在抗菌领域中的应用。为解决这一问题，清华大学深圳国际研究生院雷钰团队联合北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院赵樱灿教授团队开发了一种基于氟化六方氮化硼的新型无金属抗菌平台，展现出卓越的抗菌性能和生物相容性。这一突破性研究为应对细菌耐药性问题提供了全新的解决方案。该团队择在医药领域广泛应用和电负性最强的氟（F）元素对六方氮化硼（h-BN）进行改性，提出了一种缺陷辅助两步法来制备氟化氮化硼（F-dB

图1 液态金属剥离二维材料封面图自石墨烯首次被成功剥离之后，二维材料于储能、柔性器件、电子学、光子学、生物医学以及催化等诸多领域均展现出广泛的应用前景。在可规模化合成二维材料方法中，液相剥离法通过削弱块状层状材料中的范德华力，将原子级薄的材料层分散在液体中，是一种常用的二维材料剥离方法。在液相剥离法中，通常会借助超声处理以破坏范德华力，此操作易引发分散所得二维纳米片的厚度出现较大差异。与此同时，为获取高产率的单层或少数层二维纳米片，诸如球磨、表面活性剂添加以及高功率和高温机械剥离等策略常被采用，而额外能量的引入与表面活性剂的添加亦会引发污染问题、产生额外缺陷，且所获二维纳米片的横向尺寸相对较小。近日，清华大学深圳国际研究生院雷钰团队联合宾夕法尼亚州立大学Mauricio Terrones教授团队创造性地开发了一种液态金属镓（Ga）辅助剥离二维材料的通用方法，该方法能在接近室温的条件下有效地从块状材料中剥离二维材料，且不会引入额外的缺陷。将熔融态的镓与层状材料粉末通过磁力搅拌器进行温和混合，借助液态金属于二维层间的插层作用，实现层间距的扩大并引发剥离过程。此外，镓的流体特性和三氧化二镓（

第一作者：吴轩浩，浙江大学通讯作者：王潇雄，Jae-Hong Kim通讯单位：清华大学，耶鲁大学论文DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56102-7图1：催化剂与电催化膜设计示意图。左图：传统单原子催化剂（SACs）因位点孤立，*N中间体难以耦合，倾向生成NH₃。右图：Sn双原子催化剂通过相邻位点促进*N-N耦合，结合电催化膜强化传质，推动NO₃⁻→N₂的高效转化。成果简介近日，浙江大学环境与资源学院吴轩浩、清华大学深圳国际研究生院王潇雄、美国耶鲁大学Jae-Hong Kim团队联合在国际权威期刊《Nature Communications》发表了题为“Bilayer electrified-membrane with pair-atom tin catalysts for near-complete conversion of low concentration nitrate to dinitrogen”的研究文章。本研究开发了一种新型双层电催化膜系统，通过负载锡（Sn）双原子催化剂，实现了极低浓度硝酸盐（10 mg-N L⁻¹）单程电过

近日，清华大学田曦教授和团队研发出一种基于电磁超表面的非接触式生理传感器，可在飞机和汽车等高动态环境中实现高灵敏度、抗干扰的生命体征监测。图 | 田曦（来源：田曦）该电磁超表面传感器采用人工表面等离激元结构，支持高压缩表面电磁波的传输，显著增强了无线信号与人体组织之间的近场交互。结合数字刺绣工艺，该结构可以无缝集成到安全带中，即使透过衣物也能在复杂动态环境下捕捉到微小的心跳和呼吸信号。这款基于电磁超表面的生物传感器通过结合无线传感技术与柔性可穿戴技术，可以实现动态环境下生理信号的非接触式监测，为传统无线传感器在复杂动态场景中的应用提供了新的解决方案。（来源：Nature Electronics）同时这款电磁超表面传感器基于人工表面等离激元结构，该结构通过高度压缩的表面电磁波传输，将无线信号的能量集中在传感器表面附近，放大无线信号与人体组织的相互作用，提高人体生理信号检测的灵敏度。与传统无线传感器相比，该设计提高了信号灵敏度，并且在多径反射和车辆振动干扰下仍能保持信号稳定性。此外，他们利用数字刺绣技术，通过在织物基底上刺绣导电纱线实现了电磁超表面结构。因此，该电磁超表面生物传感器可以无缝

微系统集成传感、通信、处理、执行和微能源等多种功能单元，被认为是21世纪的革命性技术之一。伴随着技术进步与人型机器人、无人机、6G通讯技术等新兴产业的涌现，微系统需实现更低功耗与更长寿命（甚至是全寿命）。面对这些需求，基于半导体和MEMS的传统微系统存在技术瓶颈，而具有极低摩擦和磨损特性的超滑技术为此提供了新机遇。超滑微系统定义为集成了多种功能及超滑组件的微小型系统。结构超滑是指两个接触固体表面间相对滑移时零磨损和近零摩擦的状态，这一具有原理性创新的根技术是实现超滑微系统的关键途径 [1]。自2002以来，郑泉水团队致力于探索结构超滑原理，发展超滑发电机、超滑微电机、超滑射频开关等超滑微系统技术。微系统在执行功能时受到载荷、环境等条件约束，因此结构超滑状态的稳健性是一个值得关注的问题。图1 超滑微系统郑泉水院士团队在国家自然科学基金委员会等资助下探索结构超滑状态的稳定性、长寿命边界，在多种材料、结构体系及超高速运动、高载流密度条件下实现结构超滑 [2-5]。在近日发表于Nano Letters期刊的论文 [6] 中，该团队构建了移动Schottky接触，实现了界面性能的在线力学调控，展

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。其中能够感知多种外界刺激并产生响应信号的智能柔性系统逐渐成为研究的热点，在柔性显示、健康监测、软体机器人等领域具有重要的应用价值。开发出具有刺激响应特性的智能软材料是构建未来无源柔性智能系统的基础。清华大学深圳国际研究生院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。该体系将磁化后的液态金属分散于弹性聚合物中，并使其中的液态金属处于高度过冷状态。当感知到接触式（如机械按压、拉伸、扭转）或非接触式（如磁场）刺激时，平衡状态受到扰动，立即触发液态金属相变并释放大量潜热。这些潜热释放到低热导率的弹性体内部，会使得材料温度快速升高（可超过30摄氏度）并能维持数分钟。这些刺激触发的热信号能够被红外相机捕捉，由此实现多重输入信息如按压、拉伸、扭转、磁场的可视化感知，为柔性智能提供了新的材料体系。此外，基于导电弹性体、水凝胶和液态金属的可穿戴电子设备常面临透气性低、粘附性差、延展性有限等挑战，不适合长时间或剧烈运动佩戴，从而限制了其在长

第一作者：范颖正、王潇雄通讯作者：Lea R. Winter通讯单位：耶鲁大学成果简介近日，耶鲁大学Lea R. Winter团队和清华大学SIGS王潇雄团队在Nature Water上发表了题为“Highly efficient metal-free nitrate reduction enabled by electrified membrane filtration”的研究论文。该研究解决了电化学脱除水中硝酸盐依赖于金属催化剂的困境，通过传质和电流调控利用未经修饰的碳纳米管电活性膜实现了硝酸盐的高效还原，提供了一种无需金属的高效电化学硝酸盐还原策略。引言饮用水中硝酸盐的电化学脱除技术主要依赖于金属催化剂。然而，金属催化剂的制备过程复杂，处理成本高，且存在金属溶出引发二次污染的风险。本研究采用了未经修饰商品化碳纳米管（CNT）制成不含金属的电活性膜（CNT-EM），利用流通式电过滤，实现了与金属催化剂相媲美的硝酸盐还原性能。通过实验结合计算流体力学模拟，揭示了CNT-EM中硝酸根扩散边界层的缩减降低了扩散阻力，进而提高了局域硝酸盐的转化效率。通过对比原始CNT-EM和富缺陷CNT-