激光辅助制备有序孔钽箔及其电容性能研究

目的改善商业钽箔作为钽阳极材料时比容量有限的问题。方法提出了一种利用激光刻蚀技术和电化学腐蚀相结合的工艺在商业钽箔上构筑有序孔用于提升其储电能力的方法,对处理前后钽箔的表面形貌、结构特征以及电容性能发生的变化进行表征。结果利用15 V的电压阳极氧化处理预先在钽箔表面生长一层Ta_(2)O_(5),其具有的厚度更好地适应了1064nm激光的重复扫描。Ta_(2)O_(5)层在激光的作用下被有效去除,电子显微镜的表征结果显示,钽箔表面形成有序分布的阵列型微结构,为钽箔在电化学腐蚀过程中的孔生长提供了范围,这种独特的结构也为钽箔的电化学反应提供了更丰富的活性位点。比电容量的测试结果显示,有序孔钽箔在1mol/L的H2SO4电解质溶液中具有247.4n F/mm^(2)的优异面积比容量,与未处理的商业钽箔21.7nF/mm^(2)的面积比容量相比提升了近11.4倍。结论通过对商业钽箔进行特殊的孔结构设计,可以显著提升其作为电极时的比容量,利用激光刻蚀和电化学腐蚀的双重作用来控制钽箔上孔隙生长的有序性,有望为下一代钽电解电容器阳极材料的研究提供设计思路。

基于卓越绩效模式测量分析改进方法对光罩静电损伤的改善研究

卓越绩效模式是企业经营管理成熟度模型,也是国家省市县区各级质量奖评审依据,其测量分析改进的方法可应用于企业的组织管理和质量改善方向。光罩(mask)又称掩膜版,由于光罩在无尘室环境中极化作用、摩擦、静电传导等原因,静电电荷会在光罩电路(pattern)铬膜上积聚,光罩不同电路所积聚电荷量不同从而形成电压差,电路之间电压差超过电路铬膜的击穿电压时,光罩电路会被静电击穿从而发生静电损伤。本文基于卓越绩效模式测量分析改进的方法,通过对光罩静电损伤分析研究,使用帕申定律、汤森放电理论和“5M1E”的理论,从产品设计开发和生产两方面提出改善光罩静电损伤对策,确定改进的绩效测量指标,提高产品质量,提高顾客满意度和忠诚度,降低返工成本。

新型非牛顿流体减振器对滚筒洗衣机减振降噪效果的研究

滚筒洗衣机通常采用的摩擦式减振器在低载荷高频脱水时减振效果不理想,导致了洗衣机机壳产生了剧烈振动。针对这一问题,该文提出了一种新型非牛顿流体变阻尼减振器,基于非牛顿流体剪切稀化特性和阻尼器孔内一维黏性流动方程研究了其对洗衣机运行时的振动抑制效果及物理机制。相对传统的固态摩擦式减振器,非牛顿流体具有明显的剪切稀化特性,使得在高频工况下非牛顿流体变阻尼减振器的输出阻尼力显著减小,克服了传统减振器高频表观弹性系数增大的缺陷。系统研究了不同结构参数的减振器对洗衣机低负载偏心运行下的减振作用,证明了较小的间隙高度更有利于振动能量的耗散,适当增大非牛顿流体的黏度或增加阻尼头的数量可以增强振动抑制效果,同时也可以起到良好的降噪功效。结果表明,通过合理的阻尼结构设计与非牛顿流体配比,变阻尼减振器可以对洗衣机整个洗涤过程尤其是高频甩干环节产生良好的减振效果,加速度衰减比最高可达83.49%,能量衰减了98.44%,噪音降低了10.38 dB。

铝合金点阵激光选区熔化成形及其准静态与动态压缩性能研究

研究探索了铝合金点阵材料的激光选区熔化(SLM)制备工艺,通过调整激光功率和扫描速率,成功制备出BCC型AlSi10Mg点阵结构,并系统考察了SLM工艺参数、热处理对铝合金点阵结构准静态与动态压缩性能的影响。试验结果表明:SLM技术制备的AlSi10Mg合金点阵结构具有良好的成形性,其压缩性能随激光功率增加而显著提升,且展现出明显的应变率强化效应。树脂填充进一步增强了铝合金点阵结构的抗冲击性能,并降低了基于组织缺陷的应变率敏感性,为该结构在缓冲防护、抗冲击及轻量化防爆装置等工程领域应用提供了支持。

基于第一性原理的bcc-Fe/FeCr_(2)O_(4)界面稳定性研究

针对反应堆结构材料铁素体/马氏体钢氧化腐蚀问题,本文采用第一性原理计算方法,研究了辐照环境下bcc-Fe与FeCr_(2)O_(4)的界面稳定性。基于优化后的Fe(001)表面的3种高对称性位点(桥位、空心位和顶位)和FeCr_(2)O_(4)(001)表面的Fe终止面(Fe^(T))与CrO终止面(CrO^(T)),构建了6种不同构型的bcc-Fe/FeCr_(2)O_(4)界面模型(Fe^(T)-桥位、Fe^(T)-空心位、Fe^(T)-顶位、CrO^(T)-桥位、CrO^(T)-空心位和CrO^(T)-顶位),并通过界面能和黏附功评价界面稳定性。结果表明,CrO^(T)-空心位界面具有最低的界面能和最大的黏附功,是最稳定的界面构型。基于最稳定模型,考察了界面区域空位形成能和空位对界面黏附功的影响。研究结果表明,Fe空位更容易形成且分布在bcc-Fe/FeCr_(2)O_(4)界面的Fe侧第1层,与实验观测到内氧化区域空隙一致。同时,有空位的界面的最小黏附功降低,且断裂面由bcc-Fe/FeCr_(2)O_(4)界面处变为FeCr_(2)O_(4)侧第2层。这表明辐照诱导缺陷不仅促进氧化层脱落,还改变了氧化层的脱落行为。

光交联聚乙烯醇/银纳米线复合透明导电薄膜的稳定性研究

通过简单的溶液工艺将水溶性光交联聚乙烯醇-苯乙烯基吡啶盐(SbQ-PVA)溶液涂敷至银纳米线(AgNWs)薄膜上形成SbQ-PVA/AgNWs复合薄膜,分析了不同面密度的AgNWs薄膜在涂敷SbQ-PVA前后的光电性能和形貌,对比了AgNWs裸膜和SbQ-PVA/AgNWs复合薄膜的机械和环境稳定性。结果表明,SbQ-PVA涂层不影响银纳米线网络的导电性,还能起到减小光散射和减反增透的作用,复合薄膜方阻低至约20Ω/sq时,也具有约90%的高透过率。同时,相比于AgNWs薄膜,SbQ-PVA/AgNWs复合薄膜具有更优异的稳定性,其对外部刺激(5000次弯曲、3B铅笔刮擦、空气老化、酸碱盐溶液腐蚀)的抵抗力显著提升。此外,SbQ-PVA/AgNWs复合薄膜能够在去离子水超声处理中保持稳定,利用此特点配合光掩模进一步实现了银纳米线薄膜的图案化。

少层PtSe_(2)中光生载流子超快动力学研究

二维PtSe_(2)具备宽可调带隙、高稳定性等优点,在新型光电器件方面具有极大应用价值。利用时间分辨太赫兹光谱研究了不同厚度PtSe_(2)中的光生载流子超快动力学,发现该材料瞬态太赫兹光电导的幅度及其激发光强度依赖性随材料厚度的增加呈现出显著的非线性增加趋势。通过太赫兹光电导频谱分析,获得了光生载流子浓度、散射时间、背散射因子等动力学参数,并结合激发波长依赖的太赫兹弛豫动力学,推测束缚激子和自由载流子的竞争是引起这种厚度非线性关系的主要原因。此外,基于光泵浦-光探测光谱证明了PtSe_(2)中的激子效应及半导体-半金属转变。该工作演示了层数对PtSe_(2)中非平衡态动力学的有效调控,对贵金属基二维材料在光电器件方面的应用具有指导意义。

基于RhB@ZIF-8比率型荧光传感器的制备及其在环境检测方面的应用研究

本文通过一种在MOF晶体形成过程中将染料封装的方法,合成了一种单波长下单发射的比率荧光材料RhB@ZIF-8。基于RhB@ZIF-8构建的荧光传感器能够对盐酸多西环素(Dox)快速响应,检测限低至0.026 µM。将该方法应用到实际样品中Dox的测定,加标回收率在91%~103%范围内,相对标准偏差为0.59%~1.34%。此外,利用RhB@ZIF-8制备的荧光传感试纸,对实际样品中Dox的检测适用性良好。该传感器具有操作简单、灵敏度高、选择性好、可视化检测等优点,有望实现对实际环境中Dox的快速目视化检测。

硬质及超硬涂层的研究现状及发展趋势

本文总结了硬质及超硬涂层的类型,硬度增强机理及超硬涂层的设计原则,并分析了硬质及超硬涂层研究的可能发展趋势。

溶剂热辅助法控制合成ZnO纳米结构及其光学性质研究

用溶剂热方法合成了ZnC2O4.2H2O纳米棒的中间体,在不同热处理条件下获得ZnO的玉米棒、颗粒片、链结构等不同形貌,从而实现对ZnO的形貌进行控制.室温下,ZnO在250 nm的紫外光激发下,在400 nm处出现一个近带发射峰.这种发光峰属于ZnO中的缺陷发光.对ZnO的形成机理做出了热重和红外分析,并对ZnO的形成机理提出了一种可能的解释.溶剂热方法获得的ZnC2O4.2H2O纳米棒在高温下分解成ZnO.在退火过程中,中间体会先形成空洞,然后形成带颗粒的纳米棒;但是这种纳米棒开始会粘接在一起形成片状,然后纳米片会卷曲成玉米棒结构,最终玉米棒散掉,形成纳米链.

聚苯胺及其复合材料的制备及应用研究进展

针对聚苯胺具有良好的应用前景和商业价值的现状,对聚苯胺及其复合材料的制备方法进行综述,包括化学氧化聚合法、电化学氧化聚合法、酶催化聚合法、乳液聚合法、原位聚合法和光诱导聚合法等;根据聚苯胺具有较强的导电性能、优良的环境稳定性、可调节的氧化态等特点,介绍聚苯胺及其复合材料在吸附材料、传感器、超级电容器、太阳能电池、电磁屏蔽材料及发光二极管等领域中的应用。指出聚苯胺作为一种重要的导电高分子聚合物,未来的研究重点是通过可控的合成方法与无机半导体粒子形成复合材料,利用聚苯胺的能量传递作用增强无机半导体材料的荧光性能等。

冶金硅造渣精炼制备太阳级硅研究进展

清洁可再生能源是解决未来能源短缺的重要途经,晶体硅光伏电池因其清洁、无污染的特点被广泛应用。太阳级硅(SOG-Si)要求硅的纯度达到99.9999%,如何研发高纯硅的低成本高效制备工艺是目前产学研界共同研究的热点和难点。由于造渣精炼法具有成本低,能耗低,设备简易,易于工业化生产等特点,被认为是冶金法制备太阳级硅的重要方法之一。本文系统回顾了近年来造渣精炼法提纯冶金硅的研究进展,对比分析二元渣系、多元渣系、合金−渣体系的除杂效果及机制,为研究人员研究造渣精炼法SOG-Si提供理论指导。

表面绝缘兼具高导热和电磁屏蔽的复合多层膜的制备与性能研究

以环境友好型材料纳米纤维素为基体,与多壁碳纳米管和六方氮化硼复合制备兼具高导热和电磁屏蔽且表面绝缘的复合薄膜材料,并对其性能进行研究。结果表明,碳纳米管和纤维素组成的复合薄膜在碳纳米管填充量为40%时,电磁屏蔽效能、厚度、密度达到最佳平衡;其单位厚度比屏蔽性能(SSE/t)显著提高,达到5 465.28 dB·cm^(2)/g;叠层复合薄膜的面内热导率最高达到5.56 W/(m·K),较纯CNF薄膜提高了近400%;叠层复合薄膜具有很好的柔韧性,可以完全对折而不产生裂痕;叠层复合薄膜的表面电导率均在10-9数量级,表明薄膜具有很好的绝缘性能。

氮化硼/蚕丝导热复合材料的制备及其性能研究

针对传统导热材料基体难以自然降解的问题,选择更加环保的蚕丝蛋白为基体材料,采用球磨共混-热压成型制备了氮化硼/蚕丝蛋白导热复合材料,考察了复合材料的形貌结构和导热性能。结果表明,氮化硼在复合材料中沿水平方向分布,导致复合材料表现出明显的导热各向异性。复合材料的导热系数随着氮化硼质量分数的增加而提高。当氮化硼质量分数为50%时,复合材料的水平方向导热系数为12.42 W/(m·K),垂直方向导热系数为0.41 W/(m·K)。红外热成像结果表明,氮化硼/蚕丝蛋白复合材料具有优异的传热性能。

双轨道Hubbard模型的动力学平均场理论研究

基于以Lanczos方法为杂质求解器的动力学平均场理论,研究了非局域轨道间跃迁对于双轨道强关联体系中轨道选择Mott相变的影响.计算了轨道间跃迁系数不同的双轨道Hubbard模型的准粒子权重和态密度,并构建了它们在相互作用强度U和轨道带宽比t_(2)/t_(1)影响下的相图.通过正则变换引入两个有效的退耦和轨道,在一定条件下轨道间跃迁会有利于轨道选择Mott相变的发生.还比较了Bethe晶格和正方晶格的相图,虽然基于两种不同晶格能带结构得到的轨道选择Mott相变的相变点存在一定的差异,但其中关于轨道选择Mott相变的基本物理图像具有一致性.并将方法拓展到半满的Ba_(2)CuO_(4-d)材料的研究中,与根据密度泛函理论得到的能带对比,我们发现各向同性的轨道间跃迁对能带结构影响较大,进一步采用动量空间各向异性的非局域轨道间跃迁项,得到了材料的相图,在半满条件下Ba_(2)CuO_(4-d)应为轨道选择Mott材料.

AuNRs@ZIF-8的制备及其表面增强拉曼散射光谱研究

表面增强拉曼光谱(Surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种分子光谱,具有快速、高灵敏和指纹识别的特性,在分析化学、生物医学等领域有着重要的应用。然而,在溶液样品中一些检测分子很难被SERS基底所吸附,导致分子拉曼信号增强困难。为此,本文提出了一种ZIF-8材料包覆金纳米棒(AuNRs)的核壳结构(AuNRs@ZIF-8)来实现拉曼信号增强,既可利用金纳米颗粒的表面等离激元增强特性,又可利用ZIF-8这种多孔MOFs材料的吸附性能,从而实现溶液样品的高灵敏拉曼检测。我们首先采用晶种法制备了均一性良好的AuNRs,然后对其进行聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰,最后加入金属有机框架ZIF-8前驱体,得到AuNRs@ZIF-8核壳纳米结构。该结构对罗丹明(R6G)的SERS检测灵敏度很高,检测限可低至10^(-9) mol/L,并且线性关系和均一性均良好。此外,我们通过测试该结构吸收R6G前后的UV-Vis吸收光谱进一步证实了核壳纳米结构的生成和对目标分子的有效吸附。

花岗伟晶岩制备高纯石英砂可行性研究

我国高纯石英砂主要依赖进口,生产能力不足是急需解决的问题。参照国际上采用花岗伟晶岩能够提取最高质量石英砂的情况,研究了采用河南某地花岗伟晶岩为原料制备高纯石英砂的可行性。为了获得高纯石英砂,在工艺矿物学研究的基础上,按照原矿→粗碎→煅烧水淬→磨矿制砂→磁选→浮选→酸浸流程处理样品,在合适的试验条件下可以获得纯度为4N5以上的高纯石英砂。通过光学显微镜和XRD分析,发现花岗伟晶岩制备的高纯石英砂与尤尼明石英砂矿物学结构与包裹体形态相似,并且气液包裹体含量比用脉石英制备的石英砂显著降低。

水面保洁子母船多模式控制方法研究

针对现有水面保洁装备作业效率低和成本高等现状,本项目研制了由一艘母船和两艘牵引子船组成水面保洁子母船,通过研究母船和子船协同系统的作业原理和模式,在无人控制模式下,提出针对多目标协同的自适应PID控制方法及几何逼近方法,分别研究了子船自主控制、子母船协同的规划路线逼近、溜边逼近、自主巡航和障碍规避模式和方法。通过与常规保洁作业的实际应用对比,水面保洁子母船扩大了单位时间内的作业面积、显著提高了作业效率、减轻了作业人员的操作难度,水面保洁子母船以及自动控制方法研制成功,为水面保洁行业装备技术水平的提升和智能化升级做出了贡献和思路。

铅冷快堆中铁基结构材料液态金属腐蚀的第一性原理研究

低活化铁素体/马氏体钢具有良好的导热性、低膨胀系数和较好的抗辐照性能,被认为是铅冷快堆中主要候选结构材料。在铅冷快堆服役环境下,结构材料不仅要面临着强辐照和高温,还要面临着强腐蚀液态铅铋冷却剂。研究结构材料的液态铅铋腐蚀行为及其与辐照损伤协同作用行为,对揭示液态铅铋引起材料性能退化、探索新型抗腐蚀材料具有重要意义。本文主要结合作者近几年的模拟研究,介绍应用第一性原理方法研究铁基结构材料溶解腐蚀和氧化腐蚀行为以及辐照缺陷与铅铋、氧相互作用特征的一些进展,揭示液态铅铋溶解腐蚀和氧化腐蚀的微观机制,并筛选有利于提高材料抗腐蚀能力的合金元素,为研发高性能抗腐蚀材料提供理论依据;建立铁表面/晶界-铅/铋/氧-空位缺陷相互作用参数库,为模拟液态铅铋腐蚀铁基结构材料的长时间演化规律提供必要的参数。

单层二硫化钼的磁光电导率研究

考虑外加磁场导致的量子化朗道能级以及邻近效应诱导产生的交换作用,采用无规相近似(Random-phase approximation,RPA)下的介电函数对单层二硫化钼(Monolayer molybdenum disulfide,ML-MoS_(2))的纵向磁光电导率进行理论研究。探究了磁场、邻近效应诱导产生的交换作用等因素对纵向磁光电导率的影响。在太赫兹(Terahertz,THz)频段,可以看到由导带内电子跃迁所贡献的两个磁光吸收峰。在可见光频段,可以观察到从价带到导带电子跃迁所贡献的多个磁光吸收峰。研究结果表明,邻近效应诱导产生的交换作用和磁场强度对纵向磁光电导率有重要的影响,单层二硫化钼可应用于可见光到太赫兹频段的自旋电子学和谷电子学磁光器件。