- 庞宁;邢晓梅;童新;熊大元;徐少辉;王连卫;
以先水热后硫化的方法制备出基于石墨毡基底的镍钴基化合物(NiCo_2O_4/GF和NiCo_2S_4/GF)电极,探究不同水热温度对电极的催化特性的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对样品表面形貌、结构、晶向及元素分布进行分析。通过循环伏安(CV)曲线、线性扫描伏安(LSV)曲线、Tafel曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究其双功能催化特性。研究发现,水热温度130℃下,NiCo_2O_4/GF电极在析氢反应(HER)中表现优异,在10 mA·cm~(-2)的电流密度下具有52.2 mV的低过电位和87.6 mV·dec~(-1)的Tafel斜率;另外,水热温度140℃下,NiCo_2S_4/GF电极在析氧反应(OER)中也展示出卓越的性能,在10 mA·cm~(-2)的电流密度下具有215 mV的较低过电位和85.2 mV·dec~(-1)的Tafel斜率。同时两种电极的稳定性都表现极佳,在5 000次的CV循环中总的电荷转移电阻基本不变。结果表明,镍钴基化合物表现出更好的双功能电催化特性。
2022年02期 v.59;No.537 125-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1701K] [下载次数：248 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 李宽;肖倩;卞梓垚;李凯楠;赵匡健;曹海静;朱燕艳;方泽波;
金属-有机框架(MOF)衍生的过渡金属硒化物和多孔碳纳米复合材料具有巨大的储能优势,是应用于电化学储能的优良电极材料。采用共沉淀法制备CoFe类普鲁士蓝(CoFe-PBA)纳米立方,并通过静电组装在CoFe-PBA上包覆聚吡咯(PPy)得到CoFe-PBA@PPy;通过在400℃氮气中退火并硒化成功制备了氮掺杂的碳(NC)包覆(CoFe)Se_2的(CoFe)Se_2@NC纳米复合材料,并对其结构和形貌进行了表征。以(CoFe)Se_2@NC为电极制备了超级电容器,测试了其电化学性能,结果表明,在电流密度1 A/g时超级电容器的比电容达到1 047.9 F/g,在电流密度5 A/g下1 000次循环后具有良好的循环稳定性和96.55%的比电容保持率。由于其性能优越、无毒、成本低和易于制备,未来(CoFe)Se_2@NC纳米复合材料在超级电容器中具有非常大的应用潜力。
2022年02期 v.59;No.537 133-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1174K] [下载次数：482 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 李晨冉;王书杰;涂于飞;
以纳米压印技术为基础制备了具有纳米结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜。将纳米结构中间聚合物模板(IPS)薄膜覆盖在有PDMS溶液的玻璃基板上,真空加热后在玻璃基板上得到PDMS网格结构薄膜。这种方式得到的网格结构形状保持较好且厚度均匀无气泡,IPS薄膜不仅可以反复使用以减少Si母版的材料损耗,还可以缩短网格结构的制备时间。快速傅里叶变换(FFT)表明网格结构在可视角度下不存在角度依赖性。最后,利用时域有限差分(FDTD)对有无PDMS纳米结构的基板性能进行模拟,结合实验结果分析有无网格纳米结构对基板性能的影响,证明了网格结构适合作为介质散射层使用。
2022年02期 v.59;No.537 140-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1064K] [下载次数：262 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 石树正;熊枫;季喜军;
随着纳米技术和加工工艺的发展,纳米发电机被提出用于将自然界中微弱低频振动机械能转化为电能,进而为小型传感系统长续航工作提供可能。基于摩擦纳米发电机和压电纳米发电机的电荷积累与转移规律,设计了拱形结构并构建了摩擦-压电复合式能量采集器,将两种力-电转换模式有效整合,并突破了以往能量采集器只能收集垂直方向机械能的限制。搭建了测试系统,研究了能量采集器的输出性能。摩擦单元经过整流后的输出开路电压和输出短路电流分别可达60 V和1.25μA,压电单元经过整流后的输出开路电压和输出短路电流分别为约10 V和约0.9μA。此外,制备的能量采集器不仅可为电容进行充电,还可点亮50只发光二极管(LED),在驱动小型电气设备领域展现出应用潜力。
2022年02期 v.59;No.537 145-150+194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1331K] [下载次数：695 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 袁华;马宗敏;郑斗斗;王雪敏;柴笑晗;
针对金刚石氮空位(NV)色心量子传感器中微波天线体积大、无法与金刚石紧密接触造成天线与金刚石位置不固定、引起传感器灵敏度低的问题,设计了一种将微波天线集成到金刚石NV色心的一体化方法。采用导电性更强的金薄膜作为天线材料,通过高频结构模拟器(HFSS)仿真软件确定天线尺寸。利用微纳加工工艺和磁控溅射技术在金刚石NV色心表面制作了微波天线,实现了金刚石一体化微波天线。对金刚石一体化微波天线的仿真与实验数据进行对比分析。与传统微波天线相比,设计的天线体积缩小约50%,激发荧光效率和磁场灵敏度分别提升了约20倍和约10 nT/Hz~(1/2)。该方法结合3D打印技术可有望大幅缩小金刚石NV色心量子传感器的体积,对量子器件的微集成化发展具有重要意义。
2022年02期 v.59;No.537 151-155+168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1144K] [下载次数：524 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 任臣;王宁;杨拥军;王晓;
为了减小正交耦合误差对硅微电子机械系统(MEMS)陀螺仪性能的影响,提高陀螺仪零偏精度,对MEMS陀螺仪正交耦合补偿技术进行研究。建立MEMS陀螺仪动力学模型,分析正交耦合产生的原因,介绍了各类正交耦合补偿机理。设计了一款可实现静电刚度补偿的MEMS陀螺仪,并利用绝缘体上硅(SOI)工艺进行制备。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现陀螺仪静电刚度正交耦合闭环补偿,并对陀螺仪进行了测试。测试结果表明,MEMS陀螺仪经过静电刚度正交耦合补偿后,角度随机游走由■变为■,零偏不稳定性由4.58°/h提升为0.27°/h,零偏稳定性由71.86°/h提升至1.29°/h(10 s平均处理),全温范围内零偏变化量由0.648°/s降低为0.01°/s。实验结果显示,经过正交耦合静电刚度闭环补偿,陀螺仪零偏性能明显提升。
2022年02期 v.59;No.537 156-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1362K] [下载次数：400 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ]
- 陈刚;陈广州;潘莉;陈东生;
采用水热法成功合成了CaMoO_4/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料。通过材料的表面形貌、晶体结构和电化学性能研究合成的纳米复合材料。结果表明,CaMoO_4/GO电极在电流密度0.5 A/g时比电容高达571.82 F/g,并且在1 A/g的电流密度下,经过1 000次循环后的比电容保持率仍为84%。为了测试电极材料的实际应用效果,全固态超级电容器(ASC)分别使用CaMoO_4/GO和活性炭(AC)作为正极和负极进行组装。组装的ASC在功率密度1 710.3 W/kg下显示出25.18 W·h·kg~(-1)的能量密度,并且能通过串联4个ASC为红色发光二极管供电。上述结果表明CaMoO_4/GO电极材料在高性能储能设备的应用中具有非常大的潜力。
2022年02期 v.59;No.537 162-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1587K] [下载次数：228 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 瞿敏妮;乌李瑛;董学谦;沈贇靓;田苗;王英;程秀兰;
采用原子层沉积(ALD)工艺在硅衬底上生长了35 nm以下不同厚度的超薄氮化铝(AlN)晶态薄膜。利用椭圆偏振光谱法在波长275～900 nm内测量并拟合薄膜的厚度及折射率和消光系数等光学参数。利用原子力显微镜(AFM)表征AlN晶粒尺寸随生长循环次数的变化,计算得到薄膜表面粗糙度并用于辅助椭偏模型拟合。针对ALD工艺特点建立合适的椭偏模型,可获得AlN超薄膜的生长速率为0.053 5 nm/cycle, AlN超薄膜的折射率随着生长循环次数的增加而增大,并逐渐趋于稳定,薄膜厚度为6.88 nm时,其折射率为1.653 5,薄膜厚度为33.01 nm时,其折射率为1.873 1。该模型为超薄介质薄膜提供了稳定、可靠的椭圆偏振光谱法表征。
2022年02期 v.59;No.537 169-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1395K] [下载次数：428 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 滕艳华;王启明;周宁鸿;冯贺;刘松;薛长国;
针对碳纳米管(CNT)微热量检测不易的问题,采用了一种基于微悬臂梁传感器的CNT微热量检测系统进行检测。通过光杠杆检测法测量微悬臂梁弯曲量,从而实现微悬臂梁对CNT的微热量检测,研究了CNT光热转换散发热量对微悬臂梁挠度的影响。用最小二乘法拟合出CNT薄膜温度变化与相应微悬臂梁偏移量关系。结果显示,温度变化与微悬臂梁偏移量呈线性关系,与理论分析符合,且面积约0.07 mm~2的样品薄膜拟合曲线的线性相关系数为0.993 2。通过对温度检测的重复性实验,验证了系统具有较高的稳定性;将温度测量值与实验系统的拟合值进行对比,结果基本一致,验证了系统的可靠性。
2022年02期 v.59;No.537 175-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K] [下载次数：233 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 姚雪;谭秋林;
为了研制可用于高温环境下进行应变测量的应变层,采用脉冲激光沉积(PLD)法在陶瓷基底上制备了氧化铟锡(ITO)薄膜。研究了PLD法中不同基底温度对ITO薄膜显微结构、电学性能以及阻温特性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)测试了薄膜的晶体结构,通过四点探针测量法测得薄膜的薄层电阻,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜进行表面形貌分析。结果发现制备的ITO薄膜呈现出体心立方(BCC)结构,且沿(222)晶面优先生长,薄膜的晶粒尺寸随着基底温度的升高而增加,ITO薄膜的电学性能受基底温度的影响显著,电阻率随着衬底温度的升高而降低。最后,搭建测试平台在25～1 050℃内测试了不同基底温度下制备的ITO薄膜的电阻温度系数(TCR)。结果表明,ITO薄膜的电阻温度系数随基底温度的升高而降低,在基底温度为600℃下制备的ITO薄膜具有最小的TCR值,为-259.575×10~(-6)℃~(-1)。
2022年02期 v.59;No.537 180-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1141K] [下载次数：697 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 王燕令;任敏;张常青;刘鹤;陈华;吴学红;
采用非接触式电极放入方式,避免了电化学效应的产生,通过改变外加交流电场强度和电场频率,研究了液滴交流电场流动聚集断裂过程的流型转变、液滴当量直径和生成频率。结果表明,流量不变时,仅通过改变外加电场,依次可观测到液滴从弹状流、滴状流到喷射流的流型转变。当毛细数<0.1时,生成的液滴当量直径随毛细数增加呈指数减小,且低频电场下的液滴当量直径比高频下的更为均匀。液滴的生成频率随着电场强度和电场频率的增加而逐渐增大,较高的电场强度和电场频率均会导致液滴断裂时间提前,相应生成的液滴当量直径较无外加电场时的减小约60%,生成频率提高1.5倍。
2022年02期 v.59;No.537 187-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1703K] [下载次数：309 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]