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摘要:氧化锌(ZnO)压敏陶瓷材料具有非线性指数值高、响应时间短、漏电流小、通流能力强和性价比高等优点,因而被广泛应用于各种电路的过压保护。ZnO压敏电阻快脉冲放电特性的研究对材料的制备及其应用具有重要的意义。分析了ZnO压敏陶瓷材料的微观结构形貌及物理模型;比较了基于电磁脉冲发生器、空气隙开关和脉冲整形装置技术的ZnO压敏陶瓷放电特性研究方法;讨论了8/20μs电磁脉冲和陡波脉冲激励下材料的击穿放电特性;提出了研究纳秒量级及更快电脉冲激励下的ZnO压敏陶瓷导电特性的问题。
摘要:采用传统固相制备工艺,在烧结温度960~980℃成功制备了致密度较高、综合电学性能优异的Li0.06(Na0.535K0.48)0.94Nb0.94Sb0.06O3+x%(质量分数)ZnO+B2O3(LNKNS-xZB2)无铅压电陶瓷。研究了ZnO+B2O3掺杂量对LNKNS-xZB2陶烧结性能、相结构、微观结构及电学性能的影响。结果发现,ZnO+B2O3的掺杂不仅改善了LNKNS-xZB2陶瓷的烧结性能,而且改变了陶瓷的相结构,在掺杂量x=1.2~1.6范围内形成四方-正交两相共存的多晶型相界(PPB)。在准同型相界处(x=1.6),陶瓷具有优异的电学性能:压电常数d33、机电耦合系数kp、介电常数εr、机械品质因数Qm、剩余极化强度Pr和相对密度ρr分别为285pC/N,35.4%,954,205,29.5μC/cm^2和96.3%。为铌酸钾钠基压电陶瓷的低温致密化烧结提供了新的思路。
摘要:鉴于微晶硅薄膜在沉积过程中先经历一个非晶过渡层才开始晶化的生长特点,试图通过降低薄膜的沉积速率来延长沉积原子在薄膜生长表面的扩散时间,以达到促进晶粒生长的目的。研究结果表明,反应气体气流量的减小可以有效降低薄膜的沉积速率;随着沉积速率的降低,薄膜的表面粗糙度明显减小,且其平均晶粒尺寸有所增大,通过HRTEM甚至能观察到尺寸在10nm以上的晶粒,说明沉积速率的降低对沉积粒子在薄膜生长表面的扩散过程有较大影响;另外,薄膜的少子寿命随着沉积速率的降低逐渐增大,这与薄膜结晶程度和平均晶粒尺寸的变化趋势一致,可见微观结构对电学性能起着决定作用。
摘要:采用聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)作为模板成功制备了新型具有磁性-抗菌性-荧光性的多功能复合微球。合成的PGMA、氨基化的PGMA(NH2-PGMA)、磁性PGMA(M-PGMA)都呈表面光滑的球形,并且具有良好的单分散性。M-PGMA具有超顺磁性,使微球在外加磁场的作用下可以从溶液中快速分离出来。引入聚六亚甲基胍酸盐(PHGH)复合微球具有显著的抗菌效果。荧光物质碲化镉(CdTe)通过静电吸附作用吸附在球体表面使微球具有了荧光性能,这就使得复合微球具有靶向定位、生物检测等功能。将磁性,抗菌和荧光结合到一个单一的复合微球中,开辟了对多功能材料进行广泛研究的可能性,并拓宽了潜在的应用范围。
摘要:为了得到压电转换效率高的PVDF压电膜,提高PVDF薄膜中的β晶含量以及控制薄膜的微结构是关键。以BiCl3/PVDF混合溶液在强电场中流延成膜。通过FT-IR,XRD与SEM表征了复合膜的晶相组成与微结构特征,将复合膜组装成压电器件并测试了其压电响应。结果表明,BiCl3与强电场分别对复合膜的晶相组成与排列有较大的影响,BiCl3掺杂量达到2%(质量分数)时,结晶度最大达到76.5%,β晶的含量最高达到89.5%。强电场促进了复合膜中β晶的形成与取向排布,进一步提高了复合膜的压电响应,相比于无电场下制得的复合膜,电场强度为750kV/m下制得的复合膜的输出电压提升了3倍,电压正峰值达到60.8V,其瞬时输出功率面密度达到120.1μW/cm2,正常工作的最高冲击频率为250Hz。
摘要:金属有机骨架(MOFs)由金属节点与有机配体通过配位键连接而成的多孔网络框架材料,其具有高比表面积和孔隙率以及丰富可调的孔结构,使其成为广泛关注的研究热点之一。对近几年来MOFs在水环境治理领域,特别是对重金属离子和有机污染物治理领域的研究进展进行了综述;讨论了MOFs通过构件分子和孔结构的修饰与调控对水中污染物的吸附机理;指出作为吸附剂MOFs最大的优越性在于,可根据目标污染物分子、离子的特点,在MOFs中引入不饱和金属位点和各种官能团和对骨架结构、孔隙大小和孔表面物理化学特性进行调控,以达到增大吸附选择性、增加吸附容量、提高吸附速率的目的,在吸附法去除重金属离子和有机污染物治理领域的有很大的潜力。同时,在合成MOFs时采用环境友好的构建分子,避免二次污染,并逐步降低成本。
摘要:由于钠资源储量丰富、成本低廉,钠离子电池近年来受到了国内外研究人员的广泛关注。但由于钠离子重量及其半径大于锂离子,这必然引起对电极材料不同的要求,从而限制了钠离子电池产生如锂离子电池一样的电化学性能。研究发展优异的电极材料应用于钠离子电池成为了关键。相对于目前报道的许多无机电极材料而言,有机电极材料具有储量丰富、结构多样、环境友好等特点,同时具有很高的理论能量密度,极具研究价值。综述了3类典型有机电极材料在钠离子电池中的应用,并对有机电极材料未来的发展进行了展望,将为钠离子电池电活性有机材料的研究提供十分有用的资料。
摘要:利用太阳能从水中产生氢和去除环境中有机污染物的半导体光催化技术被认为是极具发展潜力的技术之一,其中TiO2纳米材料被视为主要的光催化剂受到了重点研究,但高的光生载流子复合率和较宽的带隙导致其实际应用受到严重制约,通过制备在表面产生Ti^3+和氧空位缺陷的BlackTiO2有望解决这一问题。综述了BlackTiO2光催化材料的研究进展,并对其应用和发展前景进行了展望。
摘要:外在手征超材料作为一种结构简单,易于制造,并可以通过调整入射波的角度来动态调控电磁特性的新型超材料越来越受到人们的关注。简要介绍了外在手征超材料的背景和概念,并着重阐述了其在微波段、太赫兹波段以及光频段的数值模拟与实验研究进展。这种结构在各类光电子学器件、生物医学等领域有着现实的应用价值。
摘要:橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)因其容量大、循环寿命长、成本低和安全等优点,被认为是一种很有前途的高能量密度正极材料。然而,磷酸铁锂的自身晶体结构导致该材料存在电子电导率差、离子扩散系数小和振实密度低等问题,制约了其在锂离子动力电池中的应用。综述了近些年来国内外提高LiFePO4正极材料倍率性能的方法,其中包括碳包覆和元素掺杂,同时对上述方法的优缺点进行了讨论。
摘要:综述了相变材料的种类,并主要从相变机理、自身缺陷、改进方案等方面对无机、有机两大类相变材料进行了总结。概括了4种制备复合相变材料的工艺路线,简单介绍了相变材料在建筑节能、工业余热回收、调温纤维等领域的应用,最后对相变材料今后的研究方向进行了展望。
摘要:静电纺丝法是一种高效、便捷制备微/纳米纤维的方法。制备过程中,通过调控微/纳米纤维化学组成及微观结构,能够实现纤维表面及纤维膜厚度方向浸润性差异或梯度的构筑,进而利用浸润性差异或梯度驱动液体的定向输运。综述了近年来电纺纤维及纤维膜材料在液体定向输运中的研究成果及液体定向输运机理,并对液体单向输运微/纳米纤维材料未来的应用及发展进行了展望。
摘要:固-液界面粘附作用是影响液相在固体表面动态性能的关键因素,降低固-液界面粘附力是疏液表面迈向实际应用的关键突破点。为探讨固相表面微观结构对固-液界面粘附作用的影响,采用高粘低表面张力液相端羟基聚丁二烯(HTPB)为主要指示液相,通过反应溶液和条件控制来调控固相表面的微观结构和形貌,制备疏液表面,并利用接触角仪、高精度天平和高速摄像等手段研究HTPB在疏液表面的静态接触角和动态粘附-脱附过程行为,揭示降低固-液界面粘附作用的微观结构调整方向。结果表明,固相微观结构在一定程度的变化对静态接触角影响较小,但对HTPB在脱附过程中液滴的形变产生较大影响,同时对比研究了低粘高表面张力液相水和甘油在疏液表面的动态粘附-脱附行为和粘附力值,通过力学物理模型简化,表明固-液界面的粘附力除了与液滴形状的变形量和本质特性紧密关联,还取决于固相表面微观结构。通过固相表面微观结构对界面粘附力的影响特性,认为构筑的微观结构更均匀致密,三维(X\\Y\\Z)方向上尺寸均实现纳米、亚微米到微米的连续性跨越时,可使固-液界面粘附力显著下降。
摘要:偶氮类染料因其色度高、毒性大的特点,借助传统处理方法很难对其进行有效降解。高级氧化技术中的阴极电芬顿法利用H2O2和Fe^2+生成氧化能力较强的羟基自由基(·OH),从而实现水体中偶氮染料的高效降解。该研究选取生活中常见且蛋白质含量较高的韭苔为前驱体,以KHCO3为活化剂,高温热解制备生物质基碳电极材料(CS-R),并成功应用于电芬顿法降解甲基红(MR)体系。经过对所制备得到的系列样品进行优化筛选,CS-3表现出良好的氧还原性能,其作为阴极电催化剂对MR染料的降解效率在60min时达到了99%。研究结果表明,高的比表面积、氮含量、石墨化程度和超亲水性对于生物质基碳材料的电芬顿降解性能至关重要,这为电芬顿体系阴极材料的选择、制备提供了技术指导。
摘要:以氧化石墨烯(graphene oxide,GO)和豆渣为原料,通过溶剂热反应获得了石墨烯基三维网状复合碳材料,并进一步通过高温焙烧获得导电性良好的复合碳材料。通过场发射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、元素分析仪、电化学分析仪对复合碳材料的形貌、物相、分子结构、元素组成和电化学性能进行了表征。结果表明,在GO中引入豆渣不仅可以在溶剂热和碳化过程中阻止石墨烯片层的重叠,还可以引入氮元素,该复合碳材料与纯GO或纯豆渣制备得到的碳材料相比表现出了更加优异的电化学性能。其中当GO与豆渣质量比为1∶2时,所得到的复合碳材料在1A/g的电流密度下比电容为201.9F/g,远高于纯石墨烯或纯豆渣所制备得到的碳材料比电容(分别为93和78F/g)。
摘要:在电解液体系中直接添加Na2MoO4作为Mo元素掺杂源,发展了一种原位阳极氧化技术并在金属Ti表面一步反应制备得到了高度有序Mo掺杂TiO2纳米管阵列(Mo-TNTs)。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(FL)、紫外可见漫反射光谱(UV-DRS)和X射线光电子能谱(XPS)对其表面形貌、晶体结构、光学性能、元素价态及分布进行了分析。结果表明,制备得到的Mo-TNTs形貌规整、结晶度好、掺杂元素在管层中分布均匀,适量Mo掺杂有效的降低了光生电子空穴的复合并将光谱响应范围从紫外光扩展到可见光区。以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为目标细菌,考察Mo-TNTs在紫外光和可见光条件下的抗菌性能。结果表明,Mo-TNTs样品在紫外光特别是在可将光下,抗菌性能都有显著提升。Mo原子含量为0.82%(原子分数)的掺杂样品具有最高的光催化抗菌活性,在紫外和可见光条件下对两种细菌的抗菌率分别达95%,89%和84%,75%。
摘要:首次提出以水相作为反应体系合成偶氮苯-富勒烯纳米复合材料(AZO-C60)。先采用重氮偶合法制备出4-氨基-2,6-二甲基-4’-羧基偶氮苯(AZO),然后利用自由基加成法在水溶液中与十二烷基硫酸钠(SDS)修饰的C60反应合成AZO-C60。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)等测试方法表征了AZO-C60的化学结构和微观形貌,利用热重分析仪(TGA)分析了AZO和AZO-C60的热稳定性,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)研究了AZO和AZO-C60的光谱性能。研究结果表明,相比于未功能化的C60,AZO-C60纳米复合材料展现出了特殊的光响应性,良好的热稳定性和优异的循环稳定性。
摘要:通过超临界二氧化碳(scCO2)发泡法制备了微孔多壁碳纳米管(MWCNT)/硅橡胶泡沫。探讨了多壁碳纳米管对微孔泡沫的流变性能、泡孔结构、热稳定性以及介电性能的影响。结果表明,多壁碳纳米管的引入有利于提高微孔泡沫的泡孔形貌。此外,当MWCNT含量从0增加到6.0%(质量分数)时,MWCNT/硅橡胶泡沫的初始分解温度从441~467℃。介电结果显示,这种泡沫材料的渗流阈值约为2.0%(质量分数),相应的介电常数和介电损耗分别为8.44,0.02(100Hz)。