The bacterial infection and poor osseointegration of Ti implants could significantly compromise their applications in bone repair and replacement. Based on the carrier separation ability of the heterojunction and the redox reaction of pseudocapacitive metal oxides, we report an electrically responsive TiO

The main objective of this study was to utilize coal gangue as the primary raw material and SiC as the foaming agent to successfully prepare foamed ceramics using the high-temperature foaming method. The study investigated the composition and crystal phases of the foamed ceramics formulation, the influence of sintering parameters on the microstructure and physical properties of the samples, as well as the reaction mechanisms during the foaming process. The experimental results showed that when the SiC addition amount was 2.5 wt%, the sintering temperature was 1230°C, and the sintering time was 60 min, the bulk density of the foamed ceramics reached as low as 0.414 g/cm3, with a compressive strength of 1.64 MPa and a closed porosity as high as 74.86%. Additionally, the water absorption and thermal conductivity were simultaneously reduced to 1.48% and 0.19 W/(m·K), respectively. Besides maximizing the utilization of coal gangue, foamed ceramics also demonstrated excellent porous structure and physical properties, making them suitable for use as thermal insulation materials.

The strength−ductility trade-off exists ubiquitously, especially in brittle intermetallic-containing multiple principal element alloys (MPEAs), where the intermetallic phases often induce premature failure leading to severe ductility reduction. Hierarchical heterogeneities represent a promising microstructural solution to achieve simultaneous strength−ductility enhancement. However, it remains fundamentally challenging to tailor hierarchical heterostructures using conventional methods, which often rely on costly and time-consuming processing. Here, we report a multiscale microstructural inheritance and refinement strategy to process “structural hierarchy precursors” in as-cast heterogeneous Al 0.7 CoCrFeNi MPEAs, which lead directly to a hierarchical hetero-lamellar structure (HLS) after simple rolling and annealing. Interestingly, it takes only 10 min of annealing time, two orders of magnitude less than that required to render the state-of-the-art properties during conventional processing of Al 0.7 CoCrFeNi, for us to achieve record-high strength−ductility combinations via the hierarchical HLS design that sequentially stimulates multiple unusual deformation and reinforcement mechanisms. In particular, the HLS-enabled high hetero-deformation-induced (HDI) internal stress triggers profuse <111>-type dislocations on over five independent slip systems in the supposedly brittle intermetallic phase and activates extensive stacking faults (SFs) and nanotwinning in the adjoining soft phase with a rather high SF energy. These unexpected, dynamically reinforcing hetero-deformation mechanisms across multiple length scales facilitate high sustained HDI strain hardening, along with a salient microcrack-mediated extrinsic ductilization effect, suggesting that the proposed microstructural inheritance and refinement strategy provides an efficient, fast, and low-cost approach to overcome the strength−ductility trade-off in a broad range of structural materials.

Stretchable electronics have significant applications in wearable applications. However, the extremely low thermal conductivity of elastic encapsulation hinders heat dissipation, leading to performance degradation. For instance, stretchable thermoelectric devices (TEDs) can be used for skin temperature regulation, but poor thermal management limits their cooling performance. This article proposes advanced material and fabrication optimization for stretchable TED with a three-dimensional structure, achieving enhanced performance through the stacked integration of multilayer thermoelectric unit networks. Techniques such as laser ablation are employed to create thermal vias, significantly improving interlayer thermal exchange efficiency. The resulting device can achieve 30% stretching and provides a stable and long-term 10 °C skin cooling under normal arm movement. Additionally, by integrating temperature sensing and control circuits, the fabricated wearable closed-loop system can programmatically regulate skin temperature, suitable for virtual temperature and pain sensation. The 3D integration method and thermal via construction technique proposed in this article can also be applied to other high-power stretchable electronics.