MXene天线;回收锂离子电池;中红外传感。
MXene天线
德雷克塞尔大学和维拉诺瓦大学的研究人员开发了喷涂天线由二维材料MXene制成，它灵活轻便，同时保持良好的信号。
德雷克塞尔工程学院材料科学与工程教授Yury Gogotsi说:“这种通信性能与极薄、柔韧性和耐用性的结合，为天线技术设定了新标准。”“虽然铜质天线在很长一段时间内一直是性能最好的，但它们的物理局限性阻碍了连接和移动技术取得许多人预测的巨大飞跃。由于其独特的特性，MXene天线可以在物联网技术的发展中发挥促进作用。”
该团队表示，MXene天线能够在5G频率下工作，表现出与28 GHz铜天线相当的性能。测试的三组天线比类似的铜天线薄7-14倍，轻15-30倍。
德雷克塞尔大学的研究团队制作并测试了一系列超薄、灵活的MXene天线，这些天线可以喷涂到各种表面。(资料来源:德雷克塞尔大学)
此外，天线可以喷涂、丝网印刷或喷墨印刷到各种基材上，并且在不牺牲性能的情况下保持灵活性。
“一般来说，铜天线阵列是通过蚀刻印刷电路板制造的，这是一个很难在柔性基板上进行的过程，”A.J.德雷克塞尔纳米材料研究所的博士后研究员梅康·韩(Meikang Han)说。“这使MXene具有独特的优势，因为它可以分散在水中产生墨水，可以喷洒或打印到建筑墙壁或柔性基材上，以创建天线。”
在测试中，MXene天线的性能与铜天线的性能相差不到5%，并且性能随着天线厚度的增加而增加。性能最好的MXene贴片天线厚度约为标准铜天线的七分之一，在开放环境中工作频率为16.4 GHz的铜天线的效率为99%。MXenes在5G频率下的效率也达到了铜同类的98%。天线能够经受多达5000次的弯曲循环而不损失性能。
Gogotsi说:“MXene在制造业中的可扩展性和环境可持续性已经得到了很好的确立，这种材料现在能够实现与当今市场上最好的材料同步的性能目标，这当然是一个重大的发展。”“随着我们继续测试各种涂层模式和技术，同时优化MXene材料的成分，我预计它们的性能将继续提高。”
回收锂离子电池
加州大学圣地亚哥分校、阿贡国家实验室、橡树岭国家实验室和加州大学河滨分校的工程师们提出了一种更环保的方法回收锂离子电池．
该工艺针对的是由磷酸铁锂(LFP)制成的阴极。LFP阴极电池较便宜，因为它们不使用钴或镍。它们经常被用于电动工具、电动公交车和能源电网，以及特斯拉的Model 3。
“鉴于这些优势，LFP电池将比市场上其他锂离子电池更具竞争优势，”加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授郑陈(音译)说。然而，“回收它们并不划算。塑料也面临同样的困境——材料很便宜，但回收它们的方法却不便宜。”
研究人员表示，与回收锂离子电池的其他方法相比，这种新方法使用了更环保的成分，减少了80%至90%的能源消耗，并减少了75%的温室气体排放。它在低温(60至80℃)和环境压力下工作，使用廉价、良性的材料锂盐、氮、水和柠檬酸。
“整个再生过程在非常安全的条件下工作，所以我们不需要任何特殊的安全预防措施或特殊设备。这就是为什么我们可以使回收电池的成本如此之低，”加州大学圣地亚哥分校的博士后研究员徐盼盼说。
首先，研究小组循环使用商用LFP细胞，直到它们失去一半的能量储存能力。他们将电池拆开，收集阴极粉末，并将其浸泡在含有锂盐和柠檬酸的溶液中。然后他们用水清洗溶液，烘干粉末并加热。
研究人员用粉末制作了新的阴极，并在硬币电池和袋电池中进行了测试。它们的电化学性能、化学组成和结构都完全恢复到原来的状态。
该过程通过补充锂离子，使铁离子和锂离子容易切换回原来的位置，从而恢复了阴极的结构。
然而，研究小组指出，需要对收集、运输和处理大量电池的物流进行更多的研究。“弄清楚如何优化这些物流是下一个挑战，”陈说。“这将使这种回收过程更接近于行业采用。”
中红外传感
德克萨斯大学奥斯汀分校和欧米茄光学公司的研究人员开发了一种通信和传感芯片这样更能抵御恶劣天气条件的影响。
磷化铟芯片在中红外光谱下工作，这使得信号可以穿透云层、雨水和其他天气，而不会产生大量的光。德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院电气与计算机工程系教授Ray Chen说:“低光损失意味着信号可以传播得更远，穿过地球大气层，具有更好的完整性和更少的功耗。”
该装置具有光束转向能力，使其能够将光线重新定向到特定目标的方向。
通常情况下，光束转向只能在狭窄的方向上反射光线。与其他选择相比，这种新设备有更宽的转向角度，使范围增加了约30度，没有移动部件或侧瓣光，这些光会在各个方向消失，从而降低效率。
该团队看到了该技术在感知车辆周围环境方面的潜力，而且它不需要像激光雷达阵列那样旋转。中红外范围也可用于环境感知，捕捉气体泄漏和烟雾排放等信息。另一个潜在的应用是自由空间光通信，研究人员正计划通过现场测试和优化进一步研究这方面。
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