天然蛋白质基生物材料（如蜘蛛丝、贝壳）因其多级结构和卓越力学性能备受关注，但人工材料在能量效率和力学性能上仍落后于天然材料。传统丝素蛋白（SF）的构象转变（如α-螺旋/无规卷曲与β-折叠的互变）通常需高压（>100MPa）或极端条件，限制了其在柔性驱动器和智能材料中的应用。
近日，期刊ACS Nano报道研究人员通过将丝素蛋白限制于碳纳米管海绵（CNTS）中，首次实现了低静态压力（<10MPa）驱动的构象转变与形状记忆效应，突破了传统高压（>100MPa）限制。
研究显示，将丝素蛋白限制在多孔碳纳米管海绵中（CNTS@SF），其在低静态压力（<10MPa）下即可诱导丝素蛋白的构象转变（α-螺旋/无规卷曲→β-折叠），从而赋予材料超硬性（杨氏模量达68.5MPa）和形状记忆效应。
同时，CNTS@SF复合材料在90%应变下形状固定率达88.1%，经六氟异丙醇（HFIP）蒸汽处理后恢复率近100%，并可举起自身重量10,989倍的负载（如9.1mg材料举起100g重物），性能远超蚂蚁、甲虫等生物。此外，在循环压缩100次后复合材料仍保持94%恢复率，且耐受230°C高温。值得注意的是，复合材料材料密度（≈5mg/cm3）与承载比（>104）优于多数人工驱动器。
该项研究进一步通过有限元模拟显示压缩应变40%时，外部压力（77MPa）经纳米杠杆放大至327MPa（放大因子4.3），触发丝素蛋白构象转变。增大丝素覆盖面积（R=250-500nm）会降低应力放大效应，验证了CNTS@SF中“自调节”力学行为。
CNTS@SF复合材料在柔性执行器、智能纺织品及高承载缓冲领域具有广阔应用前景，推动了生物启发材料在精准构象操控与极端环境适应性方面的突破。
文献名称：Ultrastiff Bioinspired Protein–Carbon Nanotube Hybrid Sponge with Shape Memory Effects
LiMn2O4(LMO)作为一种绿色且经济高效的电化学活性材料，在盐湖锂提取领域受到广泛研究。尽管具有潜力，LMO仍面临导电性差、稳定性低等挑战，导致能耗高、性能衰减快，从而限制其实际应用。
近日，期刊Desalination报道研究人员开发了一种新颖的3D多孔、轻质、高导电性、独立式碳纳米管海绵(CS)支持的LMO(LMO@CS)混合电极，其具有高的容量和稳定性。
在该项工作中，研究人员首先在碳管海绵基板上原位电化学阳极氧化生长电解二氧化锰，然后对二氧化锰水热锂化以形成 LMO。这种先氧化后还原的策略可以在LMO颗粒和MWCNT之间生成特殊的Mn-O-C键，从而确保碳管海绵和LMO颗粒的导电网络之间的紧密接触，而无需使用粘合剂，从而使复合体具备降低的电荷转移电阻、缩短的离子扩散路径、优异的分离能力及增强的结构稳定性。
基于以上特点，复合材料在LiCl溶液中将用作LMO@CS//Ag 电池系统的工作电极时，表现出优异的电化学性能， Li+吸附容量为4.12mmol g-1，优于原始LMO和LMO与粉末状MWCNT的物理混合样品。 LMO@CS混合材料还表现出增强的锂分离能力，在MgCl2/LiCl2混合溶液(40:1)中分离系数为58，而物理混合样品的分离系数为28。同时，在10次循环后提取出74.2％的Li+，表现出4.9Wh mol−1Li+的低能耗，100次循环后容量保持率为87.8%，平均库仑效率为95%，具有高循环稳定性。
进一步的研究发现，这些优异的分离能力源于LMO颗粒通过CS的高孔隙率和3D交联导电网络在宏观尺度上均匀分散，增强了颗粒与电子导体和溶液之间的接触，从而使LMO颗粒能够充分利用其容量并提高能源效率。值得注意的是，混合体中降解的LMO可以使用环保的酸性有机还原剂溶解以回收碳管海绵基材，LMO可以通过相同的两步过程再生到回收的碳管海绵基材上，从而最大限度地延长碳管海绵的使用寿命。
本研究证明了三维无粘结剂LMO@CS杂化结构在最大化原始材料性能方面的有效性。
文献名称：Three-dimensional carbon nanotube sponge supported LiMn2O4 hybrid for electrochemical lithium extraction with high capacity and stability
近年来，水基锌电池以其低成本、高安全性、高理论容量等优势得到了长足的发展。然而，锌电极严重的枝晶生长和较低的库伦效率严重阻碍了其商业化进程。
为了应对这些挑战，近日，期刊ACS Nano报道研究人员创新性地将有机铟卟啉（In-POF）与无机碳纳米管海绵（CNTS）同轴包裹，构建POF-S多功能保护层作为Zn负极的多功能界面层，有效解决了这个问题。
在该项工作中，研究人员设计并制备了一种聚铟卟啉表面修饰碳纳米管海绵的策略。In-POF同轴壳层有助于抑制CNTS骨架的HER活性，降低去溶剂化活化能，增强Zn亲和性和亲水性。利用CNTS无机物的分级孔结构可以增强In-POF层的离子扩散能力。
理论计算和实验验证，POF-S具有多级孔结构和规则排列的Zn亲和中心。因此，在POF-S中有效地结合了有机和无机在调节界面方面的优势，抑制了枝晶生长和副反应，并提高了Zn负极的界面稳定性。
进一步的研究显示，POF-S界面层的影响促进了 独特微晶化Zn(002)+Zn(101)致密沉积，表现为锌(Zn(002)+Zn(101))在负极上的两种形式。对称电池在1mA cm-2/1mAh cm-2下循环寿命达5000小时，并且Zn(101)的外延生长优势使得电极能够在更大的电流(20mA cm-2)和更深的充放电(10mAh cm-2)下保持界面稳定性。
此外，在2A g-1的电流密度下，经过2200次循环后，POF-S@Zn//MnO2全电池仍能保持120mAh g-1以上的比容量。
文献名称：Polyporphyrin-Modified Hierarchical Framework Interface Layer Facilitates Highly Stable Microcrystallized Surface for Zn Anode
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