制约原镁产业发展的若干痛点问题、解决思路及科学难题

从21世纪初,中国就已成为世界第一大原镁生产国和镁锭出口国,但近年来我国的原镁产业技术进步放缓、新技术匮乏,难以满足国家日益收紧的节能环保政策要求,面临着前所未有的生存困境。为推动我国原镁工业可持续发展,亟需国家层面的政策引导与支持,加大研发资金的投入,吸引一批高水平的研究队伍,发起新一轮的颠覆性技术革新。梳理了目前原镁冶炼工艺中的一系列关键痛点问题:白云石煅烧能耗高、效率低,硅热法宏量还原装备缺乏,还原剂生产成本、能耗高,精炼工序效率低、环境恶劣,以及镁锭成分检测准确性不足等。通过深入剖析上述问题的起源,进而提出了相应的创新解决思路,包括研发白云石粉体的悬浮态高效煅烧工艺、墙式宏量还原系统、光伏固废硅泥还原剂、全惰性气氛保护下的压力精炼技术及低含量纯镁标准样品等,并凝练了其背后的高价值科学难题,描绘出一幅高效节能、绿色低碳的硅热法炼镁工艺新蓝图。

两步法制备高择优取向的AZO薄膜

通过水热生长的预处理步骤在普通玻璃载玻片表面铺设种子层,然后采用旋涂法在处理好的衬底上涂覆前驱体溶胶,成功地制备出沿(002)晶面择优取向生长的Al掺杂的ZnO薄膜(AZO)薄膜。利用X射线衍射分析、扫描电镜表征薄膜形貌,并测定薄膜的透射率及电阻率。研究了种子层对AZO薄膜结晶性能、表面形貌及光电性能的影响。结果表明:种子层减少了薄膜生长初期的非晶成份,促进了薄膜的晶化。薄膜在可见光范围内平均透射率超过85%,导电性能也有所改善。

光伏固废硅泥用作硅热法炼镁还原剂的可行性研究

目前硅热法炼镁工艺所用的还原剂为硅铁,生产硅铁的能耗占硅热法炼镁工艺总能耗的近四分之一、其成本占总原料成本的60%以上,因此,亟需寻求新的低能耗、低成本还原剂助力炼镁工艺向绿色高效的方向发展。本工作提出利用光伏固废硅泥替代硅铁作还原剂的设想,通过实验验证与成本核算证明了其可行性。将干燥后的硅泥与75#硅铁分别作为硅热法炼镁工艺的还原剂进行测试,结果表明:硅泥中单质硅含量更高,且其粒径远小于75#硅铁,使得硅泥做还原剂的硅热反应还原率提升超过5%,所制备的粗镁中杂质元素含量仅为75#硅铁中的40%~80%。用硅泥替代75#硅铁生产金属镁,每吨粗镁的还原剂成本可降低1000余元,同时伴随其他原料吨镁消耗量的下降和镁品质的提升,为生产企业带来显著经济效益。

种子层诱导溶胶-凝胶法Li,Mg掺杂ZnO薄膜的结构及光电性能研究

本文以ZnO为种子层采用溶胶-凝胶法制备了Li、Mg掺杂的氧化锌薄膜。利用XRD、SEM、PL等手段对薄膜的结构、表面形貌和发光性能进行了表征,研究了不同掺杂情况、种子层、旋涂次数对Li、Mg掺杂的ZnO薄膜性能的影响。结果表明预铺种子层、旋涂8次、在580℃下退火的条件下制得的薄膜性能最好,通过Li、Mg共掺杂使得ZnO薄膜的光致发光性能增强近5倍,近带边发射峰发生蓝移,禁带宽度变大。

柔性电致变色器件研究进展

电致变色材料是一类重要的光电功能材料,可以随周期性调整的电压改变颜色。这种可控的光学吸收率和透过率的调制在智能窗户、电致变色显示和防眩光后视镜等应用场合大显身手。近年来电致变色技术发展迅速,但当前的研究大多集中在传统刚性电致变色器件,通常以氧化铟锡(ITO)等导电玻璃为基底。这些刚性变色器件存在厚度大、共型性差、机械强度低、成本高等不可忽视的问题,阻碍了电致变色技术及其商业化的发展。伴随着开发可穿戴设备和电子皮肤等其他未来技术的热潮,柔性电致变色器件因其可折叠性、可穿戴性甚至可嵌入性而备受关注,已跻身成为电致变色领域的研究热点。本综述从制备柔性电致变色器件的材料出发,系统地概述了无机、有机、无机/有机复合及其他新型柔性电致变色器件最新进展和趋势,着重介绍了可拉伸电致变色器件的国内外研究进展。同时讨论了现阶段柔性电致变色器件在性能提升和实际应用等方面遇到的挑战,以及国内外研究者采取的应对措施。最后明确了柔性电致变色器件制备与提升性能的关键,并对未来的发展趋势做出展望。