【基于二维材料的异质结构的制备、性能和器件的研究进展】随着二维材料研究的不断深入，其在光学、电学、力学、磁学等方面的独特性能越来越受到人们的关注。并实现了将不同功能的二维材料结合到异质结构中，为探索单一的二维材料或三维异质结构中无法获得的新物理现象提供了前所未有的平台。随着高质量二维异质结构可控、可扩展、可编程合成技术的迅速发展，各种具有特殊性能的异质结构器件被设计和制造出来，包括隧道晶体管、光电探测器和自旋电子学器件。Nano-Micro Letters发表的一篇综述总结了不同类型二维异质结构的制造、性能和应用方面的最新进展，并讨论了当前的挑战和进一步研究的前景。详情点击https://t.cn/EIir8ni。Nano-Micro Letters, 2019, 11:13
非晶合金皮肤：新型柔性应变传感器 https://t.cn/ReyV2yF
皮肤是人体最大的器官，承担着保护人体内部组织和感受外界刺激的功能。与人体皮肤类似，电子皮肤可以保护智能机器人内部的精密结构不受损伤，更重要的是，它能赋予机器人“知觉”，让其能感受到外界环境的刺激和变化，及时做出响应。早在20 世纪70 年代，电子皮肤的概念就出现在很多科幻小说和科幻电影中，与此同时，科学家们也开始对电子皮肤进行不断探索，因为除智能机器人以外，电子皮肤在仿生假肢、健康监测等领域也有巨大应用前景。
电子皮肤的基本单元是柔性应变传感器。随着智能终端的普及，电子皮肤作为可穿戴设备在过去20 年中得到蓬勃发展。许多新材料被开发用作电子皮肤的应变敏感材料，包括碳纳米管、石墨烯、金属和半导体纳米线、金属纳米颗粒、有机高分子材料等。然而，这些材料都有着自己的短板，强烈地限制了电子皮肤的实际应用。例如，通过化学气相沉积方法生长的石墨烯往往含有很多缺陷和杂质，并且由于温度的限制无法直接生长在柔性衬底上；金属纳米颗粒多是由贵金属组成， 并且由于隧穿效应在监测应变时电阻会变得很大；金属和半导体纳米线价格昂贵且难以大规模集成；有机高分子材料力学性能与人体皮肤最为接近，但是其导电性太差，需要较大电压驱动，对于可穿戴设备而言能耗高且不安全。因此，寻找同时具备导电性好、柔性佳、灵敏度高、稳定、易加工等特点的应变敏感材料对电子皮肤的实际应用迫在眉睫。
金属合金是人类最早开发并且至今仍在日常生活中使用最广泛的材料之一。然而，晶体金属合金的弹性极限范围很小，一般金属合金材料的弹性极限远小于0.5%，这是金属材料应用在电子皮肤领域最大的短板。急速冷却是制备新型合金材料的现代方法，这种方法可以将金属液体无序的原子结构保留下来，得到的非晶合金材料可以极大地提高其弹性极限范围，高达2%，是一般合金材料的几十倍。与此同时，非晶合金又能将金属优良的导电性较好地保留下来。利用非晶合金材料这些特性，我们最近开发了一种新型柔性高性能应变传感器——非晶合金皮肤。
非晶合金皮肤是通过离子束溅射方法将ZrCuNiAl 等非晶合金薄膜直接生长在柔性塑料(PC)衬底上得到的。如图1 所示，非晶合金皮肤柔性好，很容易弯曲超过180°。通过选择不同大小的衬底，非晶合金皮肤的面积可以实现从几平方毫米到150 cm2的连续变化。通过对非晶合金薄膜的厚度进行调控，非晶合金皮肤视觉上可以变“透明”。
图1 (a)非晶合金皮肤的光学照片；(b)XRD 和TEM表明它的无序原子结构；(c)“透明”的非晶合金皮肤；(d)非晶合金皮肤的透光率随非晶合金薄膜厚度的变化。
电子皮肤的核心功能是将应变转化为电信号，一种较为常见的策略是通过压阻效应，即材料电阻随应变的改变来实现，因为其响应快、信号转换方便等特点。对该传感器进行的压阻效应测试结果表明(图2)，非晶合金皮肤保留了金属材料高电导率(>5000 S cm-1)、电阻与应变之间有完美的线性关系、稳定性好等特点。同时，与传统晶态金属材料相比，弹性范围有很大的提高(室温下的理论弹性极限为4.2%)。图2(d)显示非晶合金皮肤可以用来灵敏地监测手指弯曲程度， 表明其在仿生学等方向有很大应用前景。
图2 非晶合金皮肤压阻效应测试(a)非晶合金皮肤电阻随应变的变化；(b)循环测试结果；(c)1000 次弯折后的结果；(d)非晶合金皮肤用来监测手指弯曲程度的示意图。
非晶合金区别于晶态合金的最大特点在于其原子和电子结构的无序性，这种无序性导致了电阻对温度的变化不敏感。在近室温区，非晶合金皮肤呈现出极低的电阻温度系数(9.04×10-6 K-1)，比传统金属低2—3 个数量级，与石墨烯和碳纳米管相比，也有很大优势(图3)。低的电阻温度系数有利于消除热漂移，使电子皮肤工作的温度范围更大，同时也有利于和温度传感器集成，开发多功能电子皮肤。
图3 (a)非晶合金皮肤灵敏度系数随暴露在空气中时间的变化；(b)电阻温度系数；(c)灵敏度系数随沉积速率和膜厚的变化；(d)与其他材料电子皮肤相比，非晶合金皮肤有很好的热稳定性。
对大肠杆菌进行的抗菌性测试表明，非晶合金皮肤还具有一定的抗菌性，可用于做医疗设备。非晶合金具有的高强度、耐摩擦、耐腐蚀性等特点可以为机器人内部结构提供足够保护。此外，非晶合金皮肤能耗低(10-7 W)、成本低廉、工艺简单，满足电子皮肤实际应用的必要条件。
相关研究成果最近在Applied Physics Letters上发表。通过将非晶合金优良的力、热、电学性质结合在一起，我们的工作有望推动电子皮肤的早日实际应用，同时也为非晶合金材料的应用开辟新的途径。
皮肤是人体最大的器官，承担着保护人体内部组织和感受外界刺激的功能。与人体皮肤类似，电子皮肤可以保护智能机器人内部的精密结构不受损伤，更重要的是，它能赋予机器人“知觉”，让其能感受到外界环境的刺激和变化，及时做出响应。早在20 世纪70 年代，电子皮肤的概念就出现在很多科幻小说和科幻电影中，与此同时，科学家们也开始对电子皮肤进行不断探索，因为除智能机器人以外，电子皮肤在仿生假肢、健康监测等领域也有巨大应用前景。
电子皮肤的基本单元是柔性应变传感器。随着智能终端的普及，电子皮肤作为可穿戴设备在过去20 年中得到蓬勃发展。许多新材料被开发用作电子皮肤的应变敏感材料，包括碳纳米管、石墨烯、金属和半导体纳米线、金属纳米颗粒、有机高分子材料等。然而，这些材料都有着自己的短板，强烈地限制了电子皮肤的实际应用。例如，通过化学气相沉积方法生长的石墨烯往往含有很多缺陷和杂质，并且由于温度的限制无法直接生长在柔性衬底上；金属纳米颗粒多是由贵金属组成， 并且由于隧穿效应在监测应变时电阻会变得很大；金属和半导体纳米线价格昂贵且难以大规模集成；有机高分子材料力学性能与人体皮肤最为接近，但是其导电性太差，需要较大电压驱动，对于可穿戴设备而言能耗高且不安全。因此，寻找同时具备导电性好、柔性佳、灵敏度高、稳定、易加工等特点的应变敏感材料对电子皮肤的实际应用迫在眉睫。
金属合金是人类最早开发并且至今仍在日常生活中使用最广泛的材料之一。然而，晶体金属合金的弹性极限范围很小，一般金属合金材料的弹性极限远小于0.5%，这是金属材料应用在电子皮肤领域最大的短板。急速冷却是制备新型合金材料的现代方法，这种方法可以将金属液体无序的原子结构保留下来，得到的非晶合金材料可以极大地提高其弹性极限范围，高达2%，是一般合金材料的几十倍。与此同时，非晶合金又能将金属优良的导电性较好地保留下来。利用非晶合金材料这些特性，我们最近开发了一种新型柔性高性能应变传感器——非晶合金皮肤。
非晶合金皮肤是通过离子束溅射方法将ZrCuNiAl 等非晶合金薄膜直接生长在柔性塑料(PC)衬底上得到的。如图1 所示，非晶合金皮肤柔性好，很容易弯曲超过180°。通过选择不同大小的衬底，非晶合金皮肤的面积可以实现从几平方毫米到150 cm2的连续变化。通过对非晶合金薄膜的厚度进行调控，非晶合金皮肤视觉上可以变“透明”。
图1 (a)非晶合金皮肤的光学照片；(b)XRD 和TEM表明它的无序原子结构；(c)“透明”的非晶合金皮肤；(d)非晶合金皮肤的透光率随非晶合金薄膜厚度的变化。
电子皮肤的核心功能是将应变转化为电信号，一种较为常见的策略是通过压阻效应，即材料电阻随应变的改变来实现，因为其响应快、信号转换方便等特点。对该传感器进行的压阻效应测试结果表明(图2)，非晶合金皮肤保留了金属材料高电导率(>5000 S cm-1)、电阻与应变之间有完美的线性关系、稳定性好等特点。同时，与传统晶态金属材料相比，弹性范围有很大的提高(室温下的理论弹性极限为4.2%)。图2(d)显示非晶合金皮肤可以用来灵敏地监测手指弯曲程度， 表明其在仿生学等方向有很大应用前景。
图2 非晶合金皮肤压阻效应测试(a)非晶合金皮肤电阻随应变的变化；(b)循环测试结果；(c)1000 次弯折后的结果；(d)非晶合金皮肤用来监测手指弯曲程度的示意图。
非晶合金区别于晶态合金的最大特点在于其原子和电子结构的无序性，这种无序性导致了电阻对温度的变化不敏感。在近室温区，非晶合金皮肤呈现出极低的电阻温度系数(9.04×10-6 K-1)，比传统金属低2—3 个数量级，与石墨烯和碳纳米管相比，也有很大优势(图3)。低的电阻温度系数有利于消除热漂移，使电子皮肤工作的温度范围更大，同时也有利于和温度传感器集成，开发多功能电子皮肤。
图3 (a)非晶合金皮肤灵敏度系数随暴露在空气中时间的变化；(b)电阻温度系数；(c)灵敏度系数随沉积速率和膜厚的变化；(d)与其他材料电子皮肤相比，非晶合金皮肤有很好的热稳定性。
对大肠杆菌进行的抗菌性测试表明，非晶合金皮肤还具有一定的抗菌性，可用于做医疗设备。非晶合金具有的高强度、耐摩擦、耐腐蚀性等特点可以为机器人内部结构提供足够保护。此外，非晶合金皮肤能耗低(10-7 W)、成本低廉、工艺简单，满足电子皮肤实际应用的必要条件。
相关研究成果最近在Applied Physics Letters上发表。通过将非晶合金优良的力、热、电学性质结合在一起，我们的工作有望推动电子皮肤的早日实际应用，同时也为非晶合金材料的应用开辟新的途径。
【这些中国人耳熟能详的科学家故事都是假的】（大千世界 昨天）
●牛顿被苹果砸到发现万有引力？
牛顿被苹果砸中脑袋，然后发现了万有引力，这是我们从小耳熟能详的故事。事实上，牛顿发现万有引力，是受到博物学家罗伯特·胡克的启发。
1671年，胡克发表论文《试论地球周年运动》，提出天体有吸引力、惯性运动、引力大小与距离有关等3条假设。1679年，胡克不仅在给牛顿的信中讨论了他设想的“平方反比定律”，还向牛顿建议了计算方向。后来牛顿按照胡克的思路，凭借伽利略的理论，及自己发明的微积分，发现了牛顿第三定律和万有引力定律，并在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中发表。
万有引力定律发表后，胡克认为牛顿剽窃了自己的研究成果，两人关系恶化。1717年，牛顿在给一位法国作家的信中，为了否认胡克给他的启发，编造了苹果落地的故事，但这个故事在牛顿生前并未公诸于世。1727年，伏尔泰在《哲学通信》这本书里第一次说到苹果树和牛顿发现万有引力的关系，此后不断以讹传讹，变得广为人知。
●瓦特的水壶
瓦特看到开水使壶盖跳动发明蒸汽机？假的！他只是在前人成就上有所改进。
其实蒸汽动力的研发从15世纪的达尔文就已开始。法国物理学家德尼斯·帕潘用圆筒和活塞，在1688年制造了第一台简易蒸汽机，此后相关技术不断提升，至1712年，英国人纽可门发明出可用于矿井排水和农田灌溉的蒸汽机。
在这些前人的基础之上，瓦特给蒸汽机加上冷凝器(1763年)、双动发动机(1782年)、离心式调速器(1788年)、压力计(1790年)等装置，才有了完善的蒸汽机，推动了英国工业革命。因此严格来说，瓦特只是蒸汽机的改进者，而非发明者。
●富兰克林在雷雨天放风筝测试闪电？
假的！没有资料能证明他做了这个实验。
研究者发现，富兰克林只是在《宾夕法尼亚学报》上简单地叙述过风筝实验的设计，从没有说过真的做了这个实验。曾有人按照富兰克林的设计，制作了相同的风筝，但这种风筝却飞不起来。
如果修改富兰克林的设计，让带着钥匙的风筝在雷雨天飞起来的话，会产生什么后果呢？研究显示，如果电流从风筝经过人体，将达到几十，甚至上百千安，手拿风筝的人呼吸将停止，肌肉被撕裂，甚至燃烧。显然，富兰克林如果真的做了这个实验，不可能全身而退。
富兰克林的确在电学上很有成就，不仅证明了人工电和雷电的同一性，还发现了尖端放电现象，提出“正电”和“负电”概念、电荷守恒定律等。但这些成果无不建立在当时已有的电学实验基础之上。
●爱迪生痴迷做试验被人打聋耳朵，终成“发明大王”？假的！靠的是200多人的专家团队。教科书中关于爱迪生的故事较多，如他小时候用身体孵鸡蛋，以及因为做实验被列车员打聋了耳朵。需要说明的是，后一个故事也是虚构的，其真实情况是，有一次，在列车上当报童的爱迪生“上车不及，车务员恐怕他坠入轮底，便一把将他拉了上来，他觉得耳中好像突然被咬了一口，接着便失去了听觉”。由此来看，乘务员意外打聋爱迪生，非但没有恶意，反而救了他一命。
爱迪生后来被称为“发明大王”，是因为他一生中有2000多项发明，在美国获得了1328项专利。其实这些发明并非出自爱迪生一人之手，更多地是团队贡献。爱迪生在1876年建立了“门洛帕克实验室”，先后招募了200多名专业人士，他们有的精通数学，有的擅长物理或者化学，还有的很会画图。正是这些人通力合作，才有了爱迪生名下的一个个发明，弥补了他只上过三个月学的知识缺陷。
●爱因斯坦小时候很笨？
假的！人家12岁就自学了平面几何，中学时期“数学和物理水平远远超出学校的要求”。
爱因斯坦常被“民科”们引为同道。教科书曾称，爱因斯坦小时候很笨，成绩不好，不受老师喜欢。实际上，由于家庭教育的原因，爱因斯坦早在12岁就自学了平面几何，后来在中学时期，他的“数学和物理水平远远超出学校的要求”。在苏黎世工业大学的“数理师范系”期间，爱因斯坦不仅在课堂上接受了正规的数学、物理专业教育，还在课外进行了大量阅读及实验，扩展了知识。爱因斯坦在1905年获得苏黎世大学物理学博士学位，1909年成为这所大学的教授。
从1901年，22岁的爱因斯坦发表第一篇论文《由毛细现象所得出的结论》开始，其研究成果即得到学界的注意。1905年更是爱因斯坦的“奇迹年”，他一年之内在物理学界最权威的《物理学杂志》发表了6篇论文，包括提出狭义相对论的《论动体的电动力学》。十年后，爱因斯坦又建立了广义相对论，并在1916年作出推论，“一个力学体系变动时，必然发射以光速传播的引力波”。如今，爱因斯坦的大部分理论都得到了实验证实。
被苹果砸到发现了万有引力，看到开水壶盖跳动发明了蒸汽机，只要努力就能变成发明大王，……这些“科学家故事”糅合在一起，构筑了整整一代乃至几代人的“科学观”。这种“科学观”不过是一种变相的“庸俗成功学”。
来源：腾讯历史频道·短史记
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●牛顿被苹果砸到发现万有引力？
牛顿被苹果砸中脑袋，然后发现了万有引力，这是我们从小耳熟能详的故事。事实上，牛顿发现万有引力，是受到博物学家罗伯特·胡克的启发。
1671年，胡克发表论文《试论地球周年运动》，提出天体有吸引力、惯性运动、引力大小与距离有关等3条假设。1679年，胡克不仅在给牛顿的信中讨论了他设想的“平方反比定律”，还向牛顿建议了计算方向。后来牛顿按照胡克的思路，凭借伽利略的理论，及自己发明的微积分，发现了牛顿第三定律和万有引力定律，并在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中发表。
万有引力定律发表后，胡克认为牛顿剽窃了自己的研究成果，两人关系恶化。1717年，牛顿在给一位法国作家的信中，为了否认胡克给他的启发，编造了苹果落地的故事，但这个故事在牛顿生前并未公诸于世。1727年，伏尔泰在《哲学通信》这本书里第一次说到苹果树和牛顿发现万有引力的关系，此后不断以讹传讹，变得广为人知。
●瓦特的水壶
瓦特看到开水使壶盖跳动发明蒸汽机？假的！他只是在前人成就上有所改进。
其实蒸汽动力的研发从15世纪的达尔文就已开始。法国物理学家德尼斯·帕潘用圆筒和活塞，在1688年制造了第一台简易蒸汽机，此后相关技术不断提升，至1712年，英国人纽可门发明出可用于矿井排水和农田灌溉的蒸汽机。
在这些前人的基础之上，瓦特给蒸汽机加上冷凝器(1763年)、双动发动机(1782年)、离心式调速器(1788年)、压力计(1790年)等装置，才有了完善的蒸汽机，推动了英国工业革命。因此严格来说，瓦特只是蒸汽机的改进者，而非发明者。
●富兰克林在雷雨天放风筝测试闪电？
假的！没有资料能证明他做了这个实验。
研究者发现，富兰克林只是在《宾夕法尼亚学报》上简单地叙述过风筝实验的设计，从没有说过真的做了这个实验。曾有人按照富兰克林的设计，制作了相同的风筝，但这种风筝却飞不起来。
如果修改富兰克林的设计，让带着钥匙的风筝在雷雨天飞起来的话，会产生什么后果呢？研究显示，如果电流从风筝经过人体，将达到几十，甚至上百千安，手拿风筝的人呼吸将停止，肌肉被撕裂，甚至燃烧。显然，富兰克林如果真的做了这个实验，不可能全身而退。
富兰克林的确在电学上很有成就，不仅证明了人工电和雷电的同一性，还发现了尖端放电现象，提出“正电”和“负电”概念、电荷守恒定律等。但这些成果无不建立在当时已有的电学实验基础之上。
●爱迪生痴迷做试验被人打聋耳朵，终成“发明大王”？假的！靠的是200多人的专家团队。教科书中关于爱迪生的故事较多，如他小时候用身体孵鸡蛋，以及因为做实验被列车员打聋了耳朵。需要说明的是，后一个故事也是虚构的，其真实情况是，有一次，在列车上当报童的爱迪生“上车不及，车务员恐怕他坠入轮底，便一把将他拉了上来，他觉得耳中好像突然被咬了一口，接着便失去了听觉”。由此来看，乘务员意外打聋爱迪生，非但没有恶意，反而救了他一命。
爱迪生后来被称为“发明大王”，是因为他一生中有2000多项发明，在美国获得了1328项专利。其实这些发明并非出自爱迪生一人之手，更多地是团队贡献。爱迪生在1876年建立了“门洛帕克实验室”，先后招募了200多名专业人士，他们有的精通数学，有的擅长物理或者化学，还有的很会画图。正是这些人通力合作，才有了爱迪生名下的一个个发明，弥补了他只上过三个月学的知识缺陷。
●爱因斯坦小时候很笨？
假的！人家12岁就自学了平面几何，中学时期“数学和物理水平远远超出学校的要求”。
爱因斯坦常被“民科”们引为同道。教科书曾称，爱因斯坦小时候很笨，成绩不好，不受老师喜欢。实际上，由于家庭教育的原因，爱因斯坦早在12岁就自学了平面几何，后来在中学时期，他的“数学和物理水平远远超出学校的要求”。在苏黎世工业大学的“数理师范系”期间，爱因斯坦不仅在课堂上接受了正规的数学、物理专业教育，还在课外进行了大量阅读及实验，扩展了知识。爱因斯坦在1905年获得苏黎世大学物理学博士学位，1909年成为这所大学的教授。
从1901年，22岁的爱因斯坦发表第一篇论文《由毛细现象所得出的结论》开始，其研究成果即得到学界的注意。1905年更是爱因斯坦的“奇迹年”，他一年之内在物理学界最权威的《物理学杂志》发表了6篇论文，包括提出狭义相对论的《论动体的电动力学》。十年后，爱因斯坦又建立了广义相对论，并在1916年作出推论，“一个力学体系变动时，必然发射以光速传播的引力波”。如今，爱因斯坦的大部分理论都得到了实验证实。
被苹果砸到发现了万有引力，看到开水壶盖跳动发明了蒸汽机，只要努力就能变成发明大王，……这些“科学家故事”糅合在一起，构筑了整整一代乃至几代人的“科学观”。这种“科学观”不过是一种变相的“庸俗成功学”。
来源：腾讯历史频道·短史记
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