Si composite negative electrodes for lithium secondary batteries degrade in the dealloying period with an abrupt increase in internal resistance that is caused by a breakdown of conductive network made between Si and carbon particles. This results from a volume contraction of Si particles after expansion in the previous alloying process. Due to the large internal resistance, the dealloying reaction is not completed while Si remains as a lithiated state. The anodic performance is greatly improved either by applying a pressure on the cells or loading a larger amount of conductive carbon in the composite electrodes. © 2004 The Electrochemical Society. All rights reserved.

The domestication and development of cattle has considerably impacted human societies, but the histories of cattle breeds have been poorly understood especially for African, Asian, and American breeds. Using genotypes from 43,043 autosomal single nucleotide polymorphism markers scored in 1,543 animals, we evaluate the population structure of 134 domesticated bovid breeds. Regardless of the analytical method or sample subset, the three major groups of Asian indicine, Eurasian taurine, and African taurine were consistently observed. Patterns of geographic dispersal resulting from co-migration with humans and exportation are recognizable in phylogenetic networks. All analytical methods reveal patterns of hybridization which occurred after divergence. Using 19 breeds, we map the cline of indicine introgression into Africa. We infer that African taurine possess a large portion of wild African auroch ancestry, causing their divergence from Eurasian taurine. We detect exportation patterns in Asia and identify a cline of Eurasian taurine/indicine hybridization in Asia. We also identify the influence of species other than Bos taurus in the formation of Asian breeds. We detect the pronounced influence of Shorthorn cattle in the formation of European breeds. Iberian and Italian cattle possess introgression from African taurine. American Criollo cattle are shown to be of Iberian, and not African, decent. Indicine introgression into American cattle occurred in the Americas, and not Europe. We argue that cattle migration, movement and trading followed by admixture have been important forces in shaping modern bovine genomic variation.

Graphene has attracted a lot of attention for ultracapacitor electrodes because of its high electrical conductivity, high surface area, and superb chemical stability. However, poor volumetric capacitive performance of typical graphene-based electrodes has hindered their practical applications because of the extremely low density. Herein we report a scalable synthesis method of holey graphene (h-Graphene) in a single step without using any catalysts or special chemicals. The film made of the as-synthesized h-Graphene exhibited relatively strong mechanical strength, 2D hole morphology, high density, and facile processability. This scalable one-step synthesis method for h-Graphene is time-efficient, cost-efficient, environmentally friendly, and generally applicable to other two-dimensional materials. The ultracapacitor electrodes based on the h-Graphene show a remarkably improved volumetric capacitance with about 700% increase compared to that of regular graphene electrodes. Modeling on individual h-Graphene was carried out to understand the excellent processability and improved ultracapacitor performance.

A metal–elastomer-foam composite that varies in stiffness, that can change shape and store shape memory, that self-heals, and that welds into monolithic structures from smaller components is presented.

Abstract Multifunctional, flexible, and robust thin films capable of operating in demanding harsh temperature environments are crucial for various cutting-edge applications. This study presents a multifunctional Janus film integrating highly-crystalline Ti 3 C 2 T x MXene and mechanically-robust carbon nanotube (CNT) film through strong hydrogen bonding. The hybrid film not only exhibits high electrical conductivity (4250 S cm −1 ), but also demonstrates robust mechanical strength and durability in both extremely low and high temperature environments, showing exceptional resistance to thermal shock. This hybrid Janus film of 15 μm thickness reveals remarkable multifunctionality, including efficient electromagnetic shielding effectiveness of 72 dB in X band frequency range, excellent infrared (IR) shielding capability with an average emissivity of 0.09 (a minimal value of 0.02), superior thermal camouflage performance over a wide temperature range (− 1 to 300 °C) achieving a notable reduction in the radiated temperature by 243 °C against a background temperature of 300 °C, and outstanding IR detection capability characterized by a 44% increase in resistance when exposed to 250 W IR radiation. This multifunctional MXene/CNT Janus film offers a feasible solution for electromagnetic shielding and IR shielding/detection under challenging conditions.

Efficient and durable high-current-density bifunctional electrocatalysts are vital for cost-effective production of alkaline water electrolyzers (AWEs) on an industrial scale. However, existing commercial catalysts, such as Raney Ni which requires over 2.5 V for just 500 mA cm−2, fail to achieve high current densities with low cell voltages. In this study, we introduce a bifunctional RuP2/Ni5P4/NiMoO4 heterostructure electrocatalyst, synthesized via a facile hydrothermal method, followed by the controlled addition of ruthenium (Ru) and subsequent phosphorization. This process yielded (Ru, Ni) phosphides and NiMoO4 with a moderate weight percentage and mass loading of Ru content, approximately 1.02 wt% and 61 μg cm−2, respectively. The synergistic effect of these phosphides and bimetallic oxides significantly improves water dissociation, as well as the hydrogen and oxygen evolution reaction (HER and OER) performances. Under industrial conditions (80 °C and 6 M KOH), our catalyst achieves low overpotentials of 273 mV for HER and 390 mV for OER at 2000 mA cm−2, outperforming commercial Pt/C and RuO2 catalysts. Additionally, in an AWE, our catalyst maintains a low operating voltage of 1.76 V for 1 A cm−2, with consistent performance over 100 h at 500 mA cm−2. It records an electricity consumption of 3.97 kW h Nm−³ and an electrolyzer efficiency of 89.1%, underscoring its potential for cost-effective industrial applications. Furthermore, accelerated degradation tests under variable current loads show no significant change in cell voltage and high-frequency resistance (HFR), demonstrating robustness for intermittent energy sources. This work proposes a novel design principle for high-performance electrocatalysts, significantly reducing reliance on noble metals and offering a robust, efficient solution for industrial-scale hydrogen production.

The molecular structure stability at low and high temperature is important for an industrial application. The boron nitride-based materials, such as hexagonal boron nitride (h-BN) and boron nitride nanotubes (BNNTs), have been interested due to their high oxidation resistance and thermal stability. In this study, ex-situ and in-situ characterization techniques (e.g., Raman spectroscopy, X-ray Diffraction (XRD), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR)) were applied to investigate the structural change of BNNT and h-BN at high (up to 800 °C) and low (down to -50 °C) temperatures. The Raman spectroscopy results showed that at high temperatures (800 °C), h-BN exhibited a significant red shift under both inert and oxidizing conditions, while BNNT showed no peak shift, indicating its more stable structural resistance compared to h-BN. Both h-BN and BNNT showed no peak shift after cooling to low temperatures (-50 °C). Stability of h-BN and BNNT up to a high temperature of 800 °C was revealed from the thermogravimetric analysis (TGA) and FTIR spectroscopy results. The FTIR results also indicate that under oxidizing conditions, heating h-BN results in the formation of more hydroxyl groups compared to BNNT. The in-situ XRD results showed a greater magnitude of lower 2θ shift with increasing temperatures for h-BN compared to BNNT. Additionally, there was a more significant increase in FWHM values with respect to temperatures for h-BN than BNNT regardless of the sample under inert or oxidizing conditions. The characterization results from this study indicate that BN-based materials, especially BNNT, are suitable candidates for high temperature chemical reaction applications.

Use of a template triggers an epitaxial interaction with the depositing material during synthesis. Recent studies have demonstrated that two-dimensional tellurium (tellurene) can be directionally oriented when grown on transition metal dichalcogenide (TMD) templates. Specifically, employing a T-phase TMD, such as WTe

Quantum-confined lead-halide perovskite nanocrystals (QPNCs) are a promising optoelectronic semiconductor owing to their exceptional fluorescence and the size- and dimension-tunable optical properties. QPNCs having low formation energy encounter challenges in accurately regulating the nucleation and crystal growth stages during injection-based syntheses using lead halide reagents. Here, we introduce a non-injection, one-pot synthetic approach based on bimolecular nucleophilic substitution (SN2) and thermolysis reactions of the decoupled metal and halide precursors for the large-scale production of monodisperse CsPbX3-QPNCs (X = Cl, Br, I). This approach facilitates a homogeneous supply of halide anions and metal cations, enabling the precise control over the nucleation and crystal growth stages in the isolated size-focused region. Monodisperse CsPbX3-QPNCs achieve high color purity across the RGB color gamut by adjusting size, dimensionality, and halide composition, and can be produced on an ultra-large scale.