基于3d元素掺杂的石墨二炔分子传感材料性能调控

二维碳材料因其独特的性质成为凝聚态物理、纳米电子学、生物医药等领域的前沿研究热点。石墨二炔具有天然的半导体特性及独特的大孔网状结构,在纳米电子器件和生物传感方面比石墨烯更具优势。本文使用第一性原理计算研究了单层石墨二炔的纳米带电子输运性质和及石墨二炔对小分子的吸附。我们考虑用掺杂3d金属原子的方法来增强对分子的吸附力。选择在石墨二炔表面吸附能较大的钪(Sc)、钛(Ti)原子,确定石墨二炔表面Sc、Ti单原子在室温下的稳定性,研究了Sc、Ti掺杂石墨二炔用于分子检测的潜在可能。从能带、载流子浓度等方面全面探讨了Sc、Ti掺杂石墨二炔对甲醛分子(HCHO)的响应。又进一步研究了石墨二炔与氨基酸分子间相互作用,发现色散力在相互作用中占主导地位。研究了吸附氨基酸对石墨二炔电子输运的影响,探讨石墨二炔在生物传感方面的潜在应用。

激光陀螺表面多层膜微结构表征与分析

本文针对激光陀螺长期稳定性技术研制要求,通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、扫描透射电镜(STEM)、聚焦离子束刻蚀(FIB)、X射线光电子能谱(XPS)以及X射线能量散射谱(EDX)等微观结构和组分表征技术,对激光陀螺反射镜的微观结构和组分进行表征,研究反射镜在不同镀制工艺条件及高低温等外部工作条件下,反射镜膜层界面、膜-基界面以及膜层本身微结构特性的变化规律,建立反射镜微结构特性和不同变化之间的映射关系。本研究结果为激光陀螺表面多层膜的结构表征提供坚实的实验参考和理论依据。

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料中SO_4^(2-)的危害及脱除

通过用质量分数2%的NaOH溶液浸湿洗涤前驱体的方法,研究脱除LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极材料中以外部吸附和络合盐离子形式存在并对电化学性能有极大危害的SO_4^(2-)杂质问题,对不同SO_4^(2-)含量的锂离子电池循环性能测试.结果表明:低质量分数的SO_4^(2-)(0.28%)的LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2作为锂电池正极材料在30周期后相比于高质量分数的SO_4^(2-)(0.48%)的电极材料有明显较好的充放电循环稳定性100次充放电循环后库仑效率为92%(157.6/171.2mA·h/g).

Al_(70-x)Si_(30)Mn_x(x=0,3,7)过饱和固溶体的时效分解及其对电化学性能的影响

用熔体快淬法制备Al70-xSi30Mnx(x=0,3,7)合金,测定其差示扫描量热(DSC)曲线,将快淬带分别在523、593、673K进行时效,分析时效对相组成以及与锂离子电池相关的电化学性能的影响。结果表明:熔体快淬Al-Si-Mn合金中形成过饱和固溶体。当时效温度为523K以上时,从过饱和固溶体中析出α-Si;当时效温度为593K时,形成Al/Si/Mn三元化合物。Mn明显提高过饱和固溶体的过饱和度,并使过饱和固溶体相对于Al-Si二元系更稳定。样品经673K时效4h后,在充放锂过程中会发生明显粉化,电化学循环性能较过饱和态明显劣化。

不同冷却条件下Cu_(60)Co_(30)Cr_(10)合金的快速凝固(英文)

利用电磁悬浮和快淬实验研究Cu60Co30Cr10合金在亚稳不混溶区的液相分离和快速凝固特征。结果表明,合金的显微组织为富(Co,Cr)相分布在富Cu相基体中,且富(Co,Cr)相颗粒的形状和大小随着冷却速率的变化而有明显的区别。在悬浮凝固条件下冷却速率较低,富(Co,Cr)相较粗大,有明显的聚集粗化趋势,富(Cu)相中有大量富(Co,Cr)相枝晶。而在快淬凝固条件下富(Co,Cr)相明显细化,富(Cu)相中未发现富(Co,Cr)相枝晶形成,这可能与较高的冷却速率、较大的过冷度和较高的界面张力有关。

表面增强拉曼光谱在反恐中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)技术以对样本检测快速、灵敏、无破坏性等众多优点,在分析生化样本成分方面有着非常重要而广泛的应用。因此,SERS技术在反恐军事领域必将发挥重要的应用。本文重点对SERS技术在生物化学战和应对恐怖袭击中的重要应用进行了详尽地分析讨论,并对其发展趋势作了展望。

熔体快淬Al(80-x)Si(20)Mnx锂离子电池负极材料的电化学性能

采用熔体快淬法制备了化学组成为Al80-xSi20Mnx(x=0、5%、7%、10%(摩尔分数))的锂离子电池合金负极材料。分析了合金的相组成、热力学状态、微观组织和与锂离子电池相关的电化学性能。结果显示,当Mn含量位于5%～7%时,熔体快淬Al80-xSi20Mnx合金可得到单一的过饱和固溶体和部分非晶,前10次电化学循环中具有比Al70-xSi30Mnx(x=0、5%、7%、10%(摩尔分数))多相合金高的容量,与含40%Si、相同Mn含量的合金相近。分析表明,在含20%～40%Si、5%～10%Mn的熔体快淬Al基合金中,锂主要储存在过饱和固溶体中,晶界和相界对储锂有重要贡献。合金的循环性能与Al基过饱和固溶体的成分有关,第三组元Mn的加入提高固溶体的过饱和度,并通过影响Li原子的扩散,改善循环性能。

用旋转多普勒方法解析矢量涡旋光的偏振特征

矢量涡旋光在光学微操控和光通信领域均具有独特优势。旋转多普勒效应常应用于涡旋光拓扑荷的研究,分析矢量涡旋光的旋转多普勒效应可以有效导出其丰富的偏振性质。提出了一种基于旋转多普勒效应分辨矢量涡旋光偏振旋转方向的方法,对应于矢量涡旋光符号的识别。在所提出方法中,矢量光经过旋转物体散射,散射光由于多普勒效应,各组分之间产生强度随时间周期性变化的拍频信号。拍频信号变化函数的相位取决于矢量涡旋在高阶庞加莱球上的代表点的赤道角,相位变化率取决于涡旋光拓扑荷。本工作提出测量理论并通过实验验证了涡旋方向相反的两种矢量光的拍频信号,为矢量涡旋光拓扑荷的符号测量提供了一种新的可行方法。

聚吡咯/镁粉复合材料的制备及稳定性研究

为了提高镁粉(Mg)的稳定性,采用化学氧化的方法,以吡咯为单体,过硫酸铵为氧化剂,制备了聚吡咯包覆的聚吡咯/镁粉复合材料(PPy/Mg),利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)对其表面形貌和化学成分进行了分析,并通过空气中的热重曲线对比了镁粉和聚吡咯/镁粉复合材料的抗氧化能力,通过极化曲线分析了PPy/Mg复合材料的腐蚀电位和腐蚀电流密度,通过交流阻抗图谱分析了PPy/Mg的阻抗特性。结果证明,通过化学氧化的方法,吡咯单体在镁粉颗粒表面发生聚合形成了聚吡咯包覆层,聚吡咯包覆能有效提高镁粉在空气中的热稳定性;聚吡咯包覆对镁粉的电化学腐蚀有一定抑制作用,腐蚀电位正移了70 mV,腐蚀电流密度降低了30%。

Cr含量对熔体快淬Al_(75-x)Si_(25)Cr_x锂离子电池合金负极电化学性能的影响(英文)

研究熔体快淬Al75-xSi25Crx(x=2,4,7,10,摩尔分数,%)锂离子电池合金负极材料的电化学性能。快淬带由纳米晶和非晶组成。电化学测试表明:负极材料存在活化过程;Al73Si25Cr2负极材料的最大比容量为1119mA·h/g,循环30次后可保持为586mA·h/g;Al71Si25Cr4合金的循环性能更加稳定,经过30次循环后,容量仅衰减24%;嵌Li极片中未检测到含Li的金属间化合物;退火后,由于惰性相Al13Si4Cr4的形成,合金的比容量减小,嵌Li极片中出现AlLi相;固溶于非平衡态合金中的Cr降低了嵌Li活性,增强了结构稳定性,这是活化和抑制结构演变的主要原因。

富Mn型MnNiGa Heusler合金的磁性能及交换偏置效应

为了理解和丰富交换偏置现象,对富Mn型Heusler合金的磁性能和交换偏置效应及随其成分的演变规律进行了研究。利用电弧熔炼法制备Mn_(50)Ni_(50-x)Ga_(x)(x=14,10,6,2)系列合金,通过直流热磁曲线测试分析各组分合金在降温过程中出现的磁性团簇;然后利用低温下磁滞回线测试计算并研究不同Mn成分下合金的交换偏置效应及其演变规律。结果表明,这些团簇会在外场作用下逐渐冻结为铁磁团簇,其与反铁磁母相的相互钉扎进一步导致交换偏置的产生。其交换偏置效应在Mn50Ni40Ga10合金组分处达到了最大值H_(E)=4377.06 Oe。通过对不同Ga(或者Ni)成分下交换偏置效应规律的研究和分析,该工作将为富Mn相Heusler合金体系的磁性特点提供丰富的实验和理论支撑。

冷喷涂AgSnO_2触点涂层的组织与性能

采用高能球磨方法制备AgSnO_2复合粉末,将球磨粉末冷喷涂到铜基板上,能够获得几毫米厚度的较致密的AgSnO_2触点涂层。850℃退火后涂层发生进一步致密化并且在原始粉末颗粒边界形成富银区,涂层材料硬度略为降低。电弧侵蚀和电接触试验表明,冷喷涂的AgSnO_2涂层材料具有低而稳定的接触电阻,能够满足触点的基本性能要求。

热驱动法测量光阱刚度的蒙特卡罗模拟

在应用光镊测量微米粒子或生物大分子之间力学特性之前,必须对光镊的光阱刚度进行精确标定,选择精确的标定方法对测量的准确性起着决定作用。采用Monte-Carlo方法,模拟了光阱中的一个粒子在5s时间内其位移随时间变化的信号序列,模拟采样频率为105Hz。基于不同程度噪声和光阱偏移量条件下的模拟实验数据,用三种热驱动力分析法对光阱刚度进行标定。结果表明,三种方法的理想误差均小于2.5%;将粒子位移序列的坐标减去其平均值后得到新的位移序列,然后进行刚度标定,可以消除光阱偏移引入的误差;均方位移法比功率谱法和玻尔兹曼分布法具有更好的抗噪声干扰能力。

SiO2包覆α-AlH3的制备及其稳定性研究

为提高AlH3粉体的稳定性,采用溶胶凝胶法在AlH3微米粉体表面包覆一层SiO2,采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重及电化学腐蚀等手段对样品进行了表征分析。结果表明,当AlH3与正硅酸乙酯液固比为2mL/g时,包覆效果最佳,在AlH3颗粒表面形成一层均匀的SiO2包覆层。Tafel极化测试结果表明,SiO2包覆能提高腐蚀电位,降低腐蚀电流密度,有效提高AlH3粉体的稳定性。

球形SiO_2表面Ag纳米粒子生长及其拉曼增强效应

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为还原剂和稳定剂制备SiO2/Ag纳米复合材料,分析银氨络离子的浓度对银纳米粒子的影响,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)对SiO2/Ag复合材料进行表征,并研究以SiO2/Ag为基底的表面拉曼散射增强。结果表明,银纳米颗粒以多晶形式沉积在球形二氧化硅表面,通过调节银氨络离子的浓度可以改变Ag纳米颗粒的大小及其在SiO2上的沉积量;当银的沉积量增加时,表面拉曼散射也随之增强。