新能源材料与器件专业实验教学体系探究

为探索与提高新能源材料与器件新兴专业的教学质量,增强毕业生的专业能力和竞争力,结合当前国家的发展需求和社会就业特点,对新兴的新能源材料与器件专业的实验培养模式进行综合分析和探究。在湘潭大学专业建设中,提出基础类、综合类、创新类3种实验培养方案以及考评机制,为开设该专业的其他高校的实验教学提供参考和借鉴。

金属薄膜屈服强度的鼓包法表征

本文采用鼓包法研究金属薄膜的屈服强度,对具有圆形自由窗口的镍薄膜一侧施加压力,薄膜受压变形的全场形貌用数字散斑相关法(DSCM)进行测量,并应用板壳理论分析小挠度变形下膜内应力分布情况。结果表明:圆形薄膜受压时首先从边缘开始屈服,从压力-挠度曲线偏离线性关系的临界点得到金属镍膜的屈服强度为467MPa,这和单轴拉伸法测量所得到的屈服强度值吻合较好。

非晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜的低波动阻变特性研究

基于化学溶液法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了非晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜,研究了其表面形貌、介电特性和阻变特性.结果表明:非晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜无明显晶界存在,其P-E和C-V曲线无滞后特征,其I-V曲线展示了双极性阻变行为.高低阻态的导电机制研究表明该双极性阻变行为由氧缺陷导电细丝断开/连接主导.通过与氧缺陷导电细丝主导的晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜基阻变行为对比,发现非晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜阻变的波动性较小,这与其无晶界密切相关.该研究可为开发低波动的阻变器件提供一定指导.

鼓膜法表征锂电池用锡膜的弹性模量

采用电沉积方法制备了用作锂电池负极材料的锡膜,并利用扫描电镜和X射线衍射仪对其表面形貌和织构进行表征。利用鼓膜法和数字散斑相关法,对锡膜的鼓包变形进行了高精度的全场位移测量。根据测定的薄膜压力及独立膜中心点挠度曲线,结合圆形鼓膜理论模型,实验测得厚度为125μm的锡膜平均弹性模量约为23.325 GPa。

薄膜/涂层材料应力应变关系的压痕法表征与仪器研制

本文通过量纲分析、有限元数值模拟计算以及压痕实验研究,系统研究了薄膜/涂层材料应力应变关系的表征方法,成功获得了模量、硬化指数、屈服强度等参数。同时研制了大行程微米尺度压痕仪,完成了仪器结构设计、整体结构和各部件分析、仪器调试和校验等相关工作,最终基于调试成功的仪器进行了典型材料的压痕试验可靠性研究。