用于压电传感器的层加层结构纳米纤维膜

通过聚丙烯腈(PAN)与改性木质素(CEHL-PTMG)接枝物进行共混,使用多层静电纺丝技术得到PAN|PAN/CEHL-PTMG|PAN层加层结构的纳米纤维膜,并制备一系列的薄膜。对制备的层加层结构纳米纤维膜进行表面形貌、构象、热性能、力学性能以及压电性能测试。实验结果表明:层加层结构使得薄膜的压电性能得到了大幅提高,PAN(11%,1 mL)|PAN/CEHL-PTMG(11%/2%,2 mL)|PAN(11%,1 mL)层加层结构纳米纤维膜的压电性能最为优异,输出电压和电流分别可达2.57 V、1468.0 nA;层加层结构薄膜的拉伸强度提高到了7.16 MPa,相较复合纳米纤维膜拉伸强度提高了7.51%,比纯PAN薄膜拉伸强度提高了52.67%;结构化后的薄膜的稳定性大幅提高,经过上千次的撞击仍能输出较好的电压;同时将其附于手指及手肘上,能更加明确地指示两者的运动,且在数值上出现较大的差距。

钾掺杂对纤锌矿型氧化锌电子结构和光学性质的影响

针对纯纤锌矿型ZnO禁带宽度较高,不能吸收大部分可见光的问题,采用基于密度泛函理论的第一性原理,构建了钾掺杂ZnO的4种超胞模型,并对4种模型进行几何优化,计算了KXZn1-XO的能带结构、态密度和光吸收性能。结果表明:采用广义梯度近似法(GGA)+U方法计算得到纯氧化锌带隙为3.373 eV,与实验值一致;随着钾掺杂量X的增大,ZnO的禁带宽度Eg出现先增大后减小再增加的现象,KXZn1-XO吸收带发生先蓝移后红移的现象。

双极膜水解离性能改进研究进展

双极膜因其独特的水解离性能、易与其他电化学技术集成等优势,在碳捕获、节能减排和资源综合利用等领域具有重要的应用。现有双极膜存在水解离效率低、选择渗透性和稳定性差等问题,严重制约其广泛应用,因此近年来,大量研究工作致力于提升双极膜水解离性能。本文从离子交换层性能优化、中间层催化剂及几何结构调控三方面,梳理了国内外双极膜水解离性能改进及优化策略,重点评述了水解离催化剂、膜结构调控规律等方面的研究进展,并对该领域面临的主要挑战和未来发展方向进行展望,以期为高水解离性能双极膜的开发提供借鉴,从而促进其在能源转化和资源再利用等领域的应用。

掺杂CoFe_(2)O_(4)膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的吸附性能

为解决膨胀石墨吸附后回收难的问题,采用柠檬酸基的溶胶-凝胶法将CoFe_(2)O_(4)粒子负载到膨胀石墨中,制备磁性膨胀石墨。利用扫描电子显微镜(SEM)和磁滞回线对样品的微观形貌和磁性能进行表征,研究了膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附性能的影响因素,包括吸附时间、Pb(Ⅱ)初始质量浓度、吸附剂用量和pH值等,并采用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附行为及机理进行了分析。结果表明,膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为95.6、69.8 mg/g,吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。掺杂CoFe_(2)O_(4)粒子缩短了膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附平衡所需的时间,并使最佳吸附pH值向更加中性条件迁移。

基于COMSOL的7075铝合金微弧氧化时间及正向电压对氧化膜层的影响

研究了微弧氧化时间及正向电压对7075铝合金膜层厚度以及生长趋势的影响。以7075铝合金为研究对象,在多物理场仿真软件COMSOL Mutiphysics的帮助下建立铝合金成膜过程中的物理模型,基于有限元的方法求解出了微弧氧化成膜过程中的膜层厚度变化。仿真得到特定时间或者特定电压下的膜层厚度分布图,根据仿真结果绘制了电压-膜层厚度曲线、时间-膜层厚度曲线。由仿真结果可以看出:当正向电压分别为350、400、450 V时,膜层的最大厚度分别为38.804、50.150、61.496μm;当微弧氧化时间分别为15、25、35、45 min时,膜层的最大厚度分别为25.075、41.792、58.508、75.225μm,且膜层厚度均呈现由中间向两侧逐渐减小的现象。根据仿真结果可以得出以下结论:随着正向电压的升高,膜层厚度增大;随着氧化时间的增加,膜层的厚度也增加。在膜层厚度分布上,越靠近阴极的位置膜层越厚,远离阴极的位置膜层比较薄,且不同参数下膜层的最厚点与最薄点出现的位置不变。

电沉积法制备高纯镍粉

采用电沉积法制备高纯度镍粉,用Zeta电位仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射分析等手段分别表征产物镍粉的粒度、化学成分、微观形貌和微观晶体结构。系统探究了工艺参数电流密度、镍离子质量浓度、电解液pH值、NH_(4)Cl质量浓度、电解温度和取粉时间等因素对电积镍粉粒度、电流效率以及镍粉微观形貌的影响。结果表明,工艺参数电流密度、镍离子质量浓度、电解液pH值、NH_(4)Cl质量浓度、电解温度和取粉时间均对电积镍粉的粒度分布和形貌等有显著影响;电极板间距为30 mm时的最佳工艺参数条件为:电流密度为3000 A/m^(2)、电积液Ni^(2+)质量浓度为5 g/L、pH值为5、温度40℃、添加剂NH_(4)Cl质量浓度为10 g/L、取粉时间间隔为120 s,在此试验条件下所得镍粉粒度分布均匀,颗粒微观形貌为树枝状,镍粉纯度可达到99.87%;模拟工业生产电解液成分人工配制的含杂质离子Fe^(3+)、Cu^(2+)的硫酸镍溶液为电解液进行电积试验,可得到镍粉纯度为99.84%、粒度分布均匀、微观形貌呈树枝状的高纯镍粉。研究结果可为工业电积镍制备高纯镍粉提供参考。

马来酸酐接枝聚乙烯对多层共挤薄膜的影响

对于以PA6为阻断层的多层共挤膜而言,通过马来酸酐(MA)接枝改性的聚乙烯是一种良好的黏合树脂,利用双螺杆挤出机制备马来酸酐接枝聚乙烯,作为五层共挤薄膜的结合层,从晶体数量、拉伸强度、剥离强度等角度,考察马来酸酐接枝聚乙烯对五层共挤薄膜的影响。经实验发现,随着马来酸酐添加量的增加,对五层共挤吹膜晶点的影响先增大后减少,对五层共挤膜的纵向拉伸强度和横向拉伸强度的影响都是先升高后降低,但是剥离强度逐步升高,氧气透过率先降低后升高,透光率逐步降低。在五层共挤薄膜的生产过程中,需要结合马来酸酐对五层共挤薄膜的拉伸强度、剥离强度、氧气透过率、透光率的影响,综合考虑马来酸酐的添加量。

改性煤矸石用于环境净化的研究进展

煤矸石是工业固体废弃物,排出后不做处理会污染环境,对人和生物造成危害,但煤矸石又可被资源化再利用,具有良好的应用前景。本文介绍了煤矸石作为吸附剂的改性方法及原理,改性煤矸石在各种废水处理及CO_(2)捕获中的研究进展,指出目前煤矸石改性研究存在的问题,并为其广泛应用提出建议。

多喷头纺丝装置的仿真与设计

针对静电纺丝多喷头间电场强度分布不均匀所导致的纺丝液射流运动轨迹不稳定、纺丝纤维分布较为分散等边缘效应问题,采用COMSOL Multiphysics软件,通过深入研究多喷头静电纺丝的纺丝电压、喷头间的横向间距和纵向间距对多喷头电场强度分布均匀性的影响程度,给出削弱多喷头边缘效应的喷头最优空间位置关系。结果表明:在三喷头仿真实验中,增大喷头间的横向间距,3个喷头的电场强度随着纵向间距的减小而逐渐趋于一致;当横向间距为5.0 cm、纵向间距为0.5 cm时,边缘效应能够得到有效缓解,且该间距更有利于多喷头的结构设计;五喷头、九喷头静电纺丝装置在保持横向间距为5.0 cm不变的情况下,纵向间距为0.5 cm时的电场强度分布相对于零点位置更加均匀,且九喷头的效果最好。通过实验验证,九喷头结构具有纺丝面积大、效率高和纺丝过程稳定等优点,研究结果可为纺丝装置的多喷头结构研究与设计提供借鉴。

基于粘附功计算的不同微形貌表面抗冰差异

超疏水表面的防水性与表面的微观结构直接相关,不同微观形貌将呈现不同的疏水性能,从而亦产生不同的防覆冰性。代表性的选择动植物叶片、翼片、金属与非金属等工程材料固体表面做结冰和覆冰粘附强度测试,结果表明表面材料、微观结构不同,疏水、覆冰粘附性能不一样。设计了几种不同表面微形貌模型仿真自然和人工疏水表面微结构,用高粗糙度维持复合润湿状态,以具有矩形微形貌的表面为例建立覆冰粘附功与表面固体份数的解析关系,并推及其它模型。据粘附功、固体份数和粗糙度计算,发现不同微形貌表面覆冰粘附功的差异,固体份数对粘附功的决定作用以及粗糙度对复合润湿态的维持。理论上提出了选择适合的微观形貌用于防冰的定性标准:高粗糙度,低固体份数,低粘附功。按粘附功从小到大顺序确定适合于防冰、除冰微形貌;从固体份数和粗糙度的大小关系予以证实。

纳米偏高岭土复配PVA对水泥早强性能的影响研究

为了改善矿用水泥基封孔材料早期强度低的缺陷,在水泥的原有基础上添加纳米偏高岭土复配PVA(聚乙烯醇)作为早强剂改善水泥早期强度。通过抗压强度、流动度、凝结时间的测试以及XRD、SEM等微观结构分析得出,当纳米偏高岭土质量比为5%,PVA质量比为0.2%时,对水泥早期强度的提高最明显,其相较于同龄期空白组1、3、7 d的抗压强度分别提升了77.1%、40.03%、27.15%。PVA作为分散剂加入,使得纳米偏高岭土复配PVA的实验组水泥水化速率加快,水化产物增多,内部结构更加紧密,抗压性能更好。

双层结构对ZnO TFT稳定性的影响

室温下采用射频磁控溅射方法在SiO_(2)/Si衬底上沉积了单层ZnO薄膜和高氧/低氧双层ZnO薄膜,采用电子束蒸发设备蒸镀Al电极,制备单沟道ZnO TFTs和双层沟道ZnO TFTs。比较两种结构ZnO TFTs的各种性能参数,分析双层结构对TFTs产生的影响。实验结果表明,底部高含氧量ZnO层和顶部低含氧量ZnO层构成了DAL同质结且高氧/低氧薄膜存在载流子浓度产差,利用载流子从高浓度向低浓度扩散的性质,可以填补栅介电层和沟道层之间的界面态缺陷,使器件界面类受主陷阱减少,有效降低TFTs的滞回现象。与单有源层TFTs相比,双沟道层TFTs还具有电学调制作用,其电学性能和稳定性均有明显的提高,得到最佳TFTs的开/关电流比达到3.44×10^(9),亚阈值摆幅为0.68 V/dec,阈值电压偏移为1.2 V。

旋涂工艺对钛酸铋(Bi_(4)Ti_(3)O_(12))薄膜铁电性能的影响

应用溶胶-凝胶法,在Pt(111)/Ti/SiO_(2)/Si衬底采用不同转速制备了Bi_(4)Ti_(3)O_(12)薄膜。通过XRD、SEM、半导体测试、铁电性能测试等对制备的薄膜结构以及铁电性能进行表征。XRD结果表明成功制备钛酸铋纯相,FESEM结果显示所有的薄膜与衬底间均有良好的接触,半导体测试以及铁电性能测试结果显示,转速为4500 r/min下制备的薄膜不仅具有最低的漏电流密度(2.60×10^(-6)A/cm^(2)),而且拥有最大的剩余极化强度(P_(r)=12.38μC/cm^(2))。

高饱和磁化强度聚苯乙烯纳米粒子的合成与表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为乳化剂,苯乙烯和油酸改性的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒(NPs)作为油相,采用细乳液聚合方法合成了高饱和磁化强度(Ms)的磁性聚苯乙烯(MPS)纳米粒子(NPs)。采用透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对样品进行了表征。TEM显示,MPS NPs呈规则球形,Fe_(3)O_(4)NPs接近球的边缘;VSM结果显示,MPS NPs的Ms高达49.04emu·g^(-1);AFM图像显示,MPS NPs表面聚集体的高度为64nm;IR图谱证实了以PVP为乳化剂成功合成了MPS NPs。

基于光学薄膜技术的蓝青色荧光粉发光特性调控研究

LED光源的显色性是其关键性能参数之一,用于表征光源对物体颜色的显现能力。目前,主流白光LED存在青色间隙问题,导致LED光源在光谱分布上存在不连续性和颜色缺失等问题,严重影响了LED的显色性和照明质量。针对上述问题,文章采用光学薄膜技术对荧光粉的发射光谱进行了反演模拟,基于光学薄膜对光能透过率的调控原理,将光学薄膜的峰值波长进行了红移处理,实现了对发射光峰值波长的调控,对全光谱白光LED青色间隙测的补偿具有极为重要的现实意义。

SPS多腔烧结碳化硅块材的有限元仿真及实验研究

通过设计加工具有3个模腔的石墨模具,并建立放电等离子烧结的有限元仿真模型,研究了烧结工艺对碳化硅块材物相及密度等的影响.结果表明,烧结时的电流主要通过石墨压头及样品产生热量实现样品的加热,且当模具温度高于1200 K时,样品中心与模具的温度差异逐步增大,烧结模具的中心区域温度高于模具的温度.此外,采用放电等离子烧结同时制得了3个碳化硅块体,实验结果表明,随烧结温度的增加,烧结助剂钇铝石榴石的含量逐渐减少,而碳化硅的含量及结晶性逐步增加,当烧结温度达到2023 K时,得到了纯相的碳化硅.烧结所得的碳化硅密度为(3.103±0.043)g/cm^(3),致密度为97%.

明胶基膜的改性与制备及应用研究

明胶从胶原蛋白中提取而来,具有优异的生物相容性和生物降解性,明胶基膜已成为研究热点。文章介绍了明胶常见的改性方法和明胶基膜的制备方法,综述了明胶基膜在食品包装、创口敷料、组织工程、控释药物、生物传感器等领域的应用研究现状,并对其未来发展进行了展望。

上转换荧光纳米材料在重金属检测中的应用

文章探讨了上转换荧光纳米材料在重金属检测领域的创新应用。上转换纳米材料凭借其独特的光学特性,如抗光漂白性、高稳定性、窄发射带宽及通过能级转换和能量传递实现的信号增强效应,展现出其在重金属离子高灵敏、高选择性检测方面的显著优势。此类材料成功实现了对重金属离子的特异性识别与捕获,尤其适合在复杂环境和生物组织深层进行准确检测。实例研究表明,上转换纳米探针在痕量重金属检测中表现出了优越的稳定性和重复使用性。

纳米材料在食品重金属离子快速检测中的应用研究进展

纳米材料因具有比表面积大、良好稳定性、特殊的结构、易于修饰、良好的生物相容性等优点,已被广泛应用于食品中重金属离子检测领域。文章重点综述了碳纳米管、石墨烯、碳量子点、金属有机骨架、纳米酶等纳米材料在食品中重金属离子检测方面的研究与应用现状,并展望了纳米材料在食品中重金属离子检测领域面临的挑战和应用前景。

简易合成MgCo_(2)O_(4)纳米线及其电化学性能研究

通过水热路径引入表面活性剂十二烷基磺酸钠在泡沫镍上成功合成出比表面积较大、超薄多孔的MgCo_(2)O_(4)纳米线。研究表明,MgCo_(2)O_(4)纳米线展示出紧密交织透明的网格状结构且在5 A/g的电流密度下,比电容高达2128 F/g。在40 A/g的情况下循环6000周次后,比电容保持了原始容量的98.4%。将该纳米线和活性炭分别作为正极和负极组装成非对称超级电容器,其比电容可达65.32 F/g且在功率密度为338.95 W/kg下能量密度可达20.41 Wh/kg。上述结果表明该非对称超级电容器是一个较好的储能装置,在实际应用中拥有良好的潜力。