一种光致相变型偶氮苯基柔性光热转换器件的制备及性能

设计合成了一种具有室温光致固液转换性能的偶氮苯衍生物1-[4-(烯丙氧基)苯基]-2-(对甲苯基)二氮烯(AD-Azo)用于制备太阳热能燃料(STFs),结合其固液转换过程中的相变潜热,较大幅度提高了偶氮苯衍生物的能量存储密度.在光/热诱导下使其与普通商用布料结合,制备了环境友好、即用式柔性太阳热能燃料器件AD-Azo STF.利用织物内分子间超分子作用(氢键),增强了能量存储密度和储能寿命,使其总储能密度高达199.12 J/g,储能半衰期为50 h.该柔性AD-Azo STF器件具有良好的柔韧性、溶剂稳定性和循环使用性,在环境友好型太阳热能燃料中具有良好的应用前景.

载吲哚菁绿和液态氟碳的光致相变型纳米粒的制备及增强体内成像的实验研究

目的制备一种光致相变型液态氟碳纳米粒,研究其体外相变及体内增强光声、超声成像能力。方法采用三步乳化技术制备出以聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为载体,液态氟碳(PFH)和吲哚菁绿(ICG)为内核的纳米粒,检测该纳米粒的粒径和电位,然后体外激光辐照激发纳米粒相变,体内观察该纳米粒增强超声及光声成像的能力。结果成功制备出包裹PFH和ICG的光致相变型纳米粒,该纳米粒平均粒径(599.2±134.3)nm,平均电位(-24.10±4.09)m V。激光辐照后,纳米粒可发生相变转变成微米级的微泡,体内增强了裸鼠移植瘤的光声及超声信号。结论制备的光致相变型纳米粒在激光作用下发生相变,并可增强体内超声、光声成像,为临床疾病的诊断提供了新的思路。

二氧化钒薄膜光致绝缘体-金属相变的太赫兹时域光谱研究

二氧化钒薄膜在光的照射下,会从绝缘体相变为金属,伴随有电导率的剧变,该现象称之为光致绝缘体-金属相变。二氧化钒薄膜的这种相变对于太赫兹波段的调制器或者其他功能器件有重要应用。利用太赫兹时域光谱技术研究了二氧化钒薄膜光致绝缘体-金属相变前后的透射光谱变化,分析了该薄膜的这种光致相变在太赫兹波段的特性。实验中二氧化钒薄膜相变成金属的过程分别通过连续激光照射和飞秒激光照射实现。两种照射方式下,均观察到了明显的太赫兹波形变化,并且随着照射光功率的增大,信号的幅度衰减以及时域波形畸变逐渐加剧。进而通过对透射太赫兹时域信号的傅里叶变换光谱分析发现,在照射光功率增加时,不但该薄膜的透射光谱幅值在下降,而且其谱线形状也在随之改变,其原因为二氧化钒薄膜的色散特性在光照条件下逐渐趋向金属性所致。为清晰的描述光致相变的色散特点,用二氧化钒薄膜光照前后透射光谱的幅度差定义了透射率调制函数来描述上述现象。在透射率调制函数曲线上,能够明显的看出二氧化钒的这种光致相变在太赫兹波段具有强烈的频率相关性质,并且随照射光功率变化呈规律性演化。进一步对比发现,虽然连续光和飞秒激光照射方式都能引发光致相变,但在同样透射光谱情况下,对应的激发光功率存在明显不同,对这两种照射方式下的相变效率差别进行了分析和讨论。

非晶N:GeSb薄膜的光致晶化及其相干声子谱表征

利用对微结构变化非常灵敏的相干声子光谱技术研究了非晶N:GeSb薄膜的光致相变特征。发现当激光辐照能流达到某个阈值时,出现了一个新的声子模,表明相变的发生。同时,退火晶化的N:GeSb薄膜也出现此新的声子模,表明激光照射的确导致了薄膜的晶化。相干光学声子谱的抽运能量密度依赖实验结果表明光致晶化的N:GeSb薄膜的相干光学声子的寿命和频率均随抽运能量密度增加而减小,与晶体中的依赖关系一致。结果表明N:GeSb薄膜的光致晶化质量较好,具有相变光存储应用潜力。

基于低温热释放的烷基接枝相变偶氮苯材料

通过Mills法合成了两种不同取代基的烷基接枝相变偶氮苯——4-正戊基偶氮苯(Azo5)和2′-甲基-4-正戊基偶氮苯(AzoM5).通过核磁共振氢谱和傅里叶变换红外光谱表征了Azo5和AzoM5的化学结构,利用紫外-可见光谱、示差扫描量热仪和红外热像仪分析了材料的异构化性能、循环稳定性、储热和放热性能,并测试了-10℃环境下的热量释放能力.结果表明, Azo5和AzoM5由于分子间作用力低,呈现出低熔点、快速异构化的特点,并且由于低温下的光致相变行为,能量密度显著提高,分别达到216和218 J/g.红外热成像仪观测结果表明,在可见光照射下, Azo5在低温环境(-10℃)下可以实现6℃的温度提升.

光电人工突触研究进展

传统的人工视觉系统基于冯•诺依曼架构,其视觉采集单元、处理单元和存储单元分离,因而冗余数据在各个单元之间传递会造成高延迟和能耗。为了解决这一问题,新一代神经形态视觉系统应用而生,其具有感知、存储、计算一体化的架构,既可以减少数据传递,又可以提高数据处理效率。作为神经形态视觉系统的硬件实现基础,光电人工突触器件近年来得到广泛研究。光电人工突触器件将光敏元件与突触器件的功能相结合,为实现低延迟、高能效和高可靠性的神经形态视觉系统提供了新的可能。虽然光电人工突触材料千差万别,但其工作机理主要包括氧空位的电离和解离、光生载流子的捕获和释放、光致相变以及光与铁电复杂相互作用等。本文从工作机理的角度,介绍了光电人工突触器件的最新研究进展,并分析了不同工作机理的优点及其面临的挑战。最后,概述了未来光电人工突触的应用前景和发展方向。

硅基VO_2纳米薄膜光致绝缘体—金属相变的THz时域频谱研究

利用THz时域频谱技术(THz-TDS)研究了硅基二氧化钒(VO2)纳米薄膜的光致绝缘体—金属相变特性.在连续光激发下前后,观察到了非常明显的THz透过率变化,并通过薄膜近似计算出了THz波段金属态VO2薄膜的电导率.根据实验结果建立了金属态VO2薄膜的等效Drude模型,得到了复电导率,复电容率以及复折射率等相关的基本参数,并通过基于时域有限积分法模拟了THz波穿透硅基金属态VO2薄膜的过程,验证了所建立的模型的正确性,为研究VO2薄膜的相变特性以及VO2薄膜在THz波段的应用提供了参考.

基于快速热释放功能的相变偶氮苯/织物复合材料

针对偶氮基光敏分子存在放热速率慢和温度难以控制的难点,在分子结构设计基础上,采用氧化偶合法制备了具有固-液相变功能的4,4′-对-二正己基偶氮苯(AZO-L6).由于分子间作用力较低,偶氮苯分子呈现低熔、快异构化的特点,在发生反-顺异构化转变时大幅降低分子的熔点.固-液相变过程实现了光热能和相变焓的存储,在结构回复时同时放出储存的能量(231.8 kJ/kg),并将相变偶氮苯应用于可穿戴聚合物复合织物中.结果显示储能后的相变偶氮苯分子在蓝光(440 nm)刺激下在60 s内可将材料温度提升0.8℃,获得了具有自加热功能的可穿戴复合织物,为探索多功能自保温可穿戴装置提供了研究思路.

基于偶氮液晶的PDLC膜光调制研究

采用聚苯乙烯和光敏混合向列液晶(5CB+BMAB),通过溶剂引发相分离制备了聚合物分散液晶膜(PDLC).利用偶氮液晶的光致相变,实现了聚合物分散液晶薄膜的光控开关.实验结果表明,在PDLC膜内部液晶微球中,液晶分子呈双极形分布.其光控温度区间19～36℃之间.以360nm附近紫外光照射之后,PDLC膜的最大透光率从6%增加到93%.在相同的工作距离下,光调制的时间与PDLC膜内部微孔直径相关.在相同的液晶浓度下,直径越小,调制时间越长.

氧化钒薄膜太赫兹波段频率特性研究

利用直流对靶磁控溅射镀膜法,在Si衬底上制备出在太赫兹(THz)波段具有开关性能的氧化钒(VOx)薄膜。用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)方法对VOx薄膜的组份和形貌进行表征。利用THz时域频谱系统(THz-TDS)对VOx薄膜的光致相变性能进行测试。实验表明,VOx薄膜在波长532 nm连续激光照射下具有明显的光致相变特性,且随着薄膜中V元素总体价态的升高,THz透射率达到峰值时的频率逐渐降低。