Conventional metal-organic framework (MOF) powders have periodic micro/mesoporous crystalline architectures tuned by their three-dimensional coordination of metal nodes and organic linkers. To add practical macroscopic shapeability and extrinsic hierarchical porosity, fibrous MOF aerogels were produced by synthesizing MOF crystals on the template of TEMPO-cellulose nanofibrils. Cellulose nanofibrils not only offered extrinsic porosities and mechanical flexibility for the resultant MOF aerogels, but also shifted the balance of nucleation and growth for synthesizing smaller MOF crystals, and further decreased their aggregation possibilities. Thanks to their excellent shapeability, hierarchical porosity up to 99%, and low density below 0.1 g/cm3, these MOF aerogels could make the most of their pores and accessible surface areas for higher adsorption capacity and rapid adsorption kinetics of different molecules, in sharp contrast to conventional MOF powders. Thus, this scalable and low-cost production pathway is able to convert MOF powders into a shapeable and flexible form and thereby extend their applications in more broad fields, for example, adapting a conventional filtration setup.

Rapid development of renewable energy in China is driving a major shift in the characteristics and control requirements of the electricity grid. Since the best renewable energy resources are far away from load centers in the east and southeast, transmission over long distances is required. Over 20 high-voltage DC (HVDC) transmission lines, with a combined capacity exceeding 150 GW, are in operation or are currently under construction. This rapid expansion of new generation and transmission capacities based on power electronics starts to change the characteristics of the grid, especially in areas where they concentrate, creating new stability problems and operational challenges. New system theories and technologies are required to support the development and operation of a future grid that relies more and more on power electronics. This paper highlights the characteristics of power electronics as used in renewable energy generation and HVDC transmission systems, discusses the impacts of these power-electronics-based assets on grid stability and operational requirements, and identifies opportunities for the development of both new system theories and system technologies to support a national energy policy that emphasizes the use of clean energy.

Abstract Nanometerization of liquid metal in organic systems can facilitate deposition of liquid metals onto substrates and then recover its conductivity through sintering. Although having broader potential applications, producing stable aqueous inks of liquid metals keeps challenging because of rapid oxidation of liquid metal when exposing to water and oxygen. Here, a biocompatible aqueous ink is produced by encapsulating alloy nanodroplets of gallium and indium (EGaIn) into microgels of marine polysaccharides. During sonicating bulk EGaIn in aqueous alginate solution, alginate not only facilitates the downsizing process via coordination of their carboxyl groups with Ga ions but also forms microgel shells around EGaIn droplets. Due to the deceasing oxygen‐permeability of microgel shells, aqueous ink of EGaIn nanodroplets can maintain colloidal and chemical stability for a period of >7 d. Crosslinked alginate‐gel with tunable thickness can retard the generation and release of toxic cations, thereby affording high biocompatibility. The soft alginate shells also enable to recover electric conductivity of EGaIn layers by “mechanical sintering” for applications in microcircuits, electric‐thermal actuators, and wearable sensors, offering huge potential for electronic tattoos, artificial limbs, electric skins, etc.

Abstract Electricity harvest from ubiquitous water has been endeavored, using nanogenerators based on carbon nanomaterials, to acquire renewable and clean energy and cope with fossil depletion and pollution as well. Meanwhile, though many biological organisms can harness water for bioelectricity, it is still challenging to produce biological nanogenerators based on biological nanomaterials with billions of tons of annual production in nature. Herein biological nanofibrils, including cellulose, chitin, silk fibroin, and amyloid, are produced either by liquid‐exfoliation of biomasses or by supramolecular assembly of bio‐macromolecules. With the intrinsic hydrophilicity and charged states, they can capture moisture from air and form hydrated nanochannels, in analogue to ionic channels of cytomembranes. When exposing their aerogels to moist air flow, there is a balance of water absorption and evaporation, thus producing a streaming potential and an open‐circuit voltage across the aerogel. With flexibility, sustainability, biocompatibility, and biodegradability, these biological nanogenerators can harvest electricity from moist air flow in nature (e.g., wind, respiration and perspiration) and in industry, and serve for environmentally‐friendly, low‐cost, high‐efficiency, wearable, and miniaturized power devices.