Effective removal of oils, organic solvents and dyes from water is of significant, global importance for environmental and water source protection. Advanced sorbent materials with excellent sorption capacity need to be developed. Here we report porous boron nitride nanosheets with very high specific surface area that exhibit excellent sorption performances for a wide range of oils, solvents and dyes. The nanostructured material absorbs up to 33 times its own weight in oils and organic solvents while repelling water. The saturated boron nitride nanosheets can be readily cleaned for reuse by burning or heating in air because of their strong resistance to oxidation. This easy recyclability further demonstrates the potential of porous boron nitride nanosheets for water purification and treatment. The development of materials for the effective removal of oils and solvents from water is of global importance. Here, the authors show that porous, hexagonal boron nitride nanosheets are capable of absorbing many times their own weight in oil while repelling water, and may be cleaned for reuse by heating or burning in air.

Chemotherapeutic efficacy can be greatly improved by developing nanoparticulate drug delivery systems (nano-DDS) with high drug loading capacity and smart stimulus-triggered drug release in tumor cells. Herein, we report a novel redox dual-responsive prodrug-nanosystem self-assembled by hydrophobic small-molecule conjugates of paclitaxel (PTX) and oleic acid (OA). Thioether linked conjugates (PTX-S-OA) and dithioether inserted conjugates (PTX-2S-OA) are designed to respond to the redox-heterogeneity in tumor. Dithioether has been reported to show redox dual-responsiveness, but we find that PTX-S-OA exhibits superior redox sensitivity over PTX-2S-OA, achieving more rapid and selective release of free PTX from the prodrug nanoassemblies triggered by redox stimuli. PEGylated PTX-S-OA nanoassemblies, with impressively high drug loading (57.4%), exhibit potent antitumor activity in a human epidermoid carcinoma xenograft. This novel prodrug-nanosystem addresses concerns related to the low drug loading and inefficient drug release from hydrophobic prodrugs of PTX, and provides possibilities for the development of redox dual-sensitive conjugates or polymers for efficient anticancer drug delivery.

Abstract Electrically insulating polymer dielectrics with high energy densities and excellent thermal conductivities are showing tremendous potential for dielectric energy storage. However, the practical application of polymer dielectrics often requires mutually exclusive multifunctional properties such as high dielectric constants, high breakdown strengths, and high thermal conductivities. The rational assembly of 2D nanofillers of boron nitride nanosheets (BNNS) and reduced graphene oxide (rGO) into a well‐aligned micro‐sandwich structure in polyimide (PI) composites is reported. The alternating stacking of rGO and BNNS synergistically exploits the large difference in their electrical conductivities to yield a high dielectric constant with a moderate breakdown strength. Moreover, the distinctively separated rGO and BNNS layers give rise to higher thermal conductivities of composites than those containing mixed fillers because of reduced phonon scattering at the interfaces between two identical fillers, as verified by molecular dynamics simulations. Consequently, the micro‐sandwich nanocomposite prevails over the PI film with a simultaneously high dielectric constant of ≈579, a high energy density (43‐fold higher than PI) and an excellent thermal conductivity (11‐fold higher than PI) at a low hybrid filler content of only 2.5 vol%. The multifunctional nanocomposites developed in this work are promising for flexible dielectrics with excellent heat dissipation.

We report thermal conductivity (κ) measurements from 77 to 350 K on both suspended and supported few-layer graphene using a thermal-bridge configuration. The room temperature value of κ is comparable to that of bulk graphite for the largest flake, but reduces significantly for smaller flakes. The presence of a substrate lowers the value of κ, but the effect diminishes for the thermal transport in the top layers away from the substrate. For the suspended sample, the temperature dependence of κ follows a power law with an exponent of 1.4 ± 0.1, suggesting that the flexural phonon modes contribute significantly to the thermal transport of the suspended graphene. The measured values of κ are generally lower than those from theoretical studies. We attribute this deviation to the phonon-boundary scattering at the graphene-contact interfaces, which is shown to significantly reduce the apparent measured thermal conductance of graphene.

Benefiting from fluidity and surface tension, materials in a liquid form are one of the best candidates for self-healing applications.

It is commonly observed that hydrophobic molecules alone cannot self-assemble into stable nanoparticles, requiring amphiphilic or ionic materials to support nanoparticle stability and function in vivo. We report herein newly self-assembled nanomedicines through entirely different mechanisms. We present proof-of-concept methodology and results in support of our hypothesis that disulfide-induced nanomedicines (DSINMs) are promoted and stabilized by the insertion of a single disulfide bond into hydrophobic molecules, in order to balance the competition between intermolecular forces involved in the self-assembly of nanomedicines. This hypothesis has been explored through diverse synthetic compounds, which include four first-line chemotherapy drugs (paclitaxel, doxorubicin, fluorouracil, and gemcitabine), two small-molecule natural products and their derivatives, as well as a fluorescent probe. Such an unprecedented and highly reproducible system has the potential to serve as a synthetic platform for a wide array of safe and effective therapeutic and diagnostic nanomedicine strategies.

Lithium–sulfur (Li–S) batteries have a much higher energy density than Li ion batteries and thus are considered as next generation batteries for electric vehicle applications. However, the problem of rapid capacity fading due to the shuttling of soluble polysulfides between electrodes remains the main obstacle for practical applications. Here, a thin and selective interlayer structure has been designed and produced to decrease the charge transfer resistance and mitigate the shuttling problem, simply by coating the surface of cathode with a thin film of functionalized boron nitride nanosheets/graphene. Due to this thin and ultralight interlayer, the specific capacity and cycling stability of the Li–S batteries with a cathode of sulfur‐containing porous carbon nanotubes (≈60 wt% sulfur content) have been improved significantly with a life of over 1000 cycles, an initial specific capacity of 1100 mA h g −1 at 3 C, and a cycle decay as low as 0.0037% per cycle. This new interlayer provides a promising approach to significantly enhance the performance of Li–S batteries.

Achieving a high rate of ionic transport through porous membranes and ionic channels is important in numerous applications ranging from energy storage to water desalination, but it still remains a challenge. Herein we show that ions can quickly pass through interlayer spaces in hydrated boron nitride (BN) membranes. Measurements of surface-charge governed ionic currents between BN nanosheets in a variety of salt solutions (KCl, NaCl and CaCl2) at low salt concentrations (<10-4 M) showed several orders of magnitude higher ionic conductivity compared to that of the bulk solution. Moreover, due to the outstanding chemical and thermal stability of BN, the ionic conduits remain fully functional at temperatures up to 90 °C. The BN conduits can operate in acidic and basic environments and do not degrade after immersing in solutions with extreme pH (pH ∼ 0 or 14) for 1 week. Those excellent properties make the BN ionic conduits attractive for applications in nanofluidic devices and membrane separation.