- 乔骁骏;王静慧;李雅青;耿文平;
反铁电薄膜具有强大的偶极子动力学可调特性,在储能电容器和固态制冷领域表现出巨大的潜力,因此有必要对柔性反铁电薄膜的固态制冷进行研究。采用溶胶-凝胶技术在蓝宝石衬底上制备了Pb_(0.97)La_(0.02)Zr_(0.95)Ti_(0.05)O_3(PLZT)薄膜,并通过可控剥离技术将其柔性化。柔性反铁电薄膜的极化特性在不同的外加偏压下表现出典型的滞回特性,并在外加电场驱动下表现出巨大的负电卡响应。结果表明,柔性反铁电薄膜室温下绝热温度变化为-6.9 K,在450 kV/cm的电场强度下,205 K时获得了-9.5 K的最大绝热温度变化。本研究为可穿戴柔性设备和场景的固态制冷提供可行性,同时为其他功能薄膜的柔性集成制造提供了技术基础。
2024年02期 v.61;No.561 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K] [下载次数:193 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 李书岩;郑永强;陈豪豪;赵俊杰;孙明轩;
以N掺杂石墨炔、硝酸铋和二氧化锗为原料,在180℃的水和二乙醇胺混合溶剂中保温18 h,原位合成了N掺杂石墨炔/锗酸铋(N-GY_x/Bi_2GeO_5)复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计、光致发光光谱仪等多种表征技术对样品的晶相、形貌、元素组成和光学性能进行了分析。光催化测试表明,60 min光照下,N-GY_3/Bi_2GeO_5光催化降解亚甲基蓝的效率为82.93%,约是Bi_2GeO_5(64.52%)的1.29倍。三次循环光催化实验后,复合材料的光催化活性保持86.08%,晶相组成也没有明显的变化,表明样品具有较好的光催化稳定性。活性物种捕获实验证实h~+在光催化降解亚甲基蓝的过程中起主要作用。由(光)电化学测试可知,与Bi_2GeO_5相比,N-GY_3/Bi_2GeO_5具有较大的光电流、较小的界面电荷转移电阻和更负的平带电位。氮掺杂石墨炔的引入,提高了Bi_2GeO_5的光吸收能力和光生载流子的分离效率,从而增强了光催化降解亚甲基蓝的效率。
2024年02期 v.61;No.561 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K] [下载次数:351 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:1 ] - 陈丹阳;薛娟娟;韩丹;
CsPbBr_3钙钛矿纳米晶体(PNC)由于出色的光学性能使其在生物领域具有广泛的应用前景,但CsPbBr_3 PNC的低稳定性及高毒性大大限制了其实际应用。因此,通过壳层包裹,采用室温重结晶法分别将环糊精(CD)和SiO_2包覆在CsPbBr_3 PNC表面合成核壳结构的CsPbBr_3@CD和CsPbBr_3@SiO_2。不同的包覆材料使PNC具有不同的光学特性、稳定性及生物相容性。其中,CsPbBr_3@SiO_2的荧光量子产率(36.16%)约为CsPbBr_3@CD(14.39%)的2.5倍。CsPbBr_3@SiO_2的平均荧光衰减寿命(101.43 ns)约为CsPbBr_3@CD(68.73 ns)的1.5倍。在30℃、湿度为60%的空气中放置10天后,CsPbBr_3@SiO_2荧光强度约为CsPbBr_3@CD的3.9倍。将CsPbBr_3@CD和CsPbBr_3@SiO_2与细胞共培养,细胞存活率分别为51.27%和88.57%。结果表明,相较于CsPbBr_3@CD,CsPbBr_3@SiO_2具有更好的光学特性、稳定性以及生物相容性,更有利于在生物医学领域应用。
2024年02期 v.61;No.561 75-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1931K] [下载次数:182 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 闫共芹;时孟杰;王欣琳;蓝春波;武桐;
采用磁控溅射的方法在铜箔上制备了C/Sn复合薄膜并将其作为锂离子电池负极材料,研究了C/Sn复合薄膜中Sn质量分数对其电化学性能的影响。研究发现,随着复合薄膜中Sn质量分数的增加,其首圈放电比容量增加,在一定范围内增加Sn质量分数,首圈库仑效率增加,但当Sn质量分数过多时其库仑效率降低。Sn质量分数分别为89.20%、91.61%、93.85%、95.81%的四种复合薄膜,在电流密度为500 mA/g时的首圈放电比容量分别为1 195.4、1 372.97、1 574.86、1 642.30 mA·h/g,首圈库仑效率分别为86.84%、87.88%、94.06%、80.66%。循环200圈后,四种复合薄膜的比容量衰减率分别为0.70%、6.13%、11.32%、18.88%。研究结果表明,当复合薄膜中Sn质量分数为89.20%时,其具有最优的倍率性能和循环稳定性能,随着复合薄膜中Sn质量分数的增加,其倍率性能及循环稳定性变差。
2024年02期 v.61;No.561 84-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 2333K] [下载次数:443 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:0 ] - 李娜;张杰;苏芸;王亚清;李尊;遆瑞霞;申小萌;王衫;
为了开发具有循环稳定性的钒基锌离子正极材料,利用五氧化二钒与苯硼酸之间的反应作用,通过简单的一步水热反应制备出富含氧缺陷的水合二氧化钒(VO_2·xH_2O)。氧缺陷的引入可有效提高电导率,从而促进VO_2·xH_2O的反应动力学和电化学性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了VO_2·xH_2O的形貌和结构。电化学测试结果表明,VO_2·xH_2O作为正极材料组装成的水系锌离子电池表现出优异的储锌性能。在2 A·g~(-1)的电流密度下,VO_2·xH_2O电极首圈放电比容量为214 mA·h·g~(-1),其在0.5 A·g~(-1)电流密度下循环100圈后放电比容量还能保持215 mA·h·g~(-1)。因此,提供了一种具有高性能的富含氧缺陷的水合二氧化钒电极的高效制备方法,为钒基电极材料商业化开拓了新思路。
2024年02期 v.61;No.561 93-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1324K] [下载次数:438 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:3 ] |[阅读次数:1 ]
- 刘建航;高尚;江剑;
为了实现高温、恶劣环境下温度和湿度复合参数测量,设计了一种基于对称型双谐振电路的双参数传感器。该传感器采用了一种独特的对称型双谐振电路,可解决多参数间物理性串扰的难题。首先通过高频结构模拟器(HFSS)对传感器电场进行仿真,采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术对传感器进行制备,最后搭建温度和湿度平台测试并验证了传感器的可行性。测试结果表明,两个被测参数的谐振频率彼此完全独立、解耦,其中传感器的最高测试温度为500℃,随着温度的升高,温度灵敏度逐渐升高,在25~300℃、300~400℃和400~500℃范围内,温度灵敏度分别约为0.011 6、0.025 9和0.049 3 MHz/℃,湿度灵敏度约为0.043 MHz/%RH,传感器对温度和湿度测量均表现出了良好的敏感特性。
2024年02期 v.61;No.561 100-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1694K] [下载次数:207 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 马超群;王德波;
为了降低对传统电池的依赖,同时收集和利用汽车发动机的振动能量,设计了一种二自由度压电能量收集器和基于压电能量收集技术的自供电系统。系统主要由压电能量收集器、电源管理模块和加速度传感器组成。对压电能量收集器进行了建模、仿真和测试,得到了压电能量收集器的谐振频率和输出电压,测试结果表明该压电能量收集器前两阶谐振频率分别为105.5和124.6 Hz,并且在95~128 Hz频率范围内输出电压均在2.7 V以上,频率带宽为33 Hz。测试系统的整体功能,测试结果表明电源管理模块LTC3588-1输出3.34 V的直流电压,加速度传感器ADXL335能够正常工作。实验验证了压电能量收集技术在汽车电子领域中的潜力和可行性,为汽车电子设备提供可持续的自供电解决方案。
2024年02期 v.61;No.561 109-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K] [下载次数:708 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:6 ] |[阅读次数:1 ] - 王超;高国伟;周昭;
对溶液流延法和静电纺丝法制备出的聚偏二氟乙烯(PVDF)/钛酸钡(BaTiO_3)复合薄膜进行压电性能分析,并且对不同质量分数BaTiO_3的压电复合薄膜进行性能测试,确定最佳的掺杂比例,使用丝网印刷方法制备出传感器阵列。设计信号转换电路、复位电路、供电电路、多路选通电路,使用PyQt5编写上位机图形可视化界面。在坐姿的识别过程中对五种不同的坐姿(左倾、右倾、正常、前倾、后倾)进行数据采集,对采集到的数据进行线性插值滤波,使用支持向量机(SVM)对数据进行分类,通过添加不同的核函数进行对比分析,实验结果表明识别准确率达到88.33%。
2024年02期 v.61;No.561 117-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 1645K] [下载次数:642 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:4 ] |[阅读次数:5 ] - 赵晓晶;王岭;孟维薇;李跃华;戴磊;
二氧化氮(NO_2)是最常见的空气污染物之一,主要来源于化石燃料的燃烧,需要研制性能优良的NO_2气体传感器来对其体积分数进行实时监测。采用氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质、ZnO/CuO为敏感电极,制备了阻抗型NO_2传感器。采用分步浸渍法将敏感材料原位引入到YSZ多孔骨架中,通过调整敏感材料ZnO/CuO摩尔比来优化传感器的敏感性能。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的组成和微观结构进行了表征。结果表明,ZnO/CuO颗粒均匀分散在YSZ多孔层中。以相角(Θ)作为响应信号来评价传感器敏感性能。实验结果表明,与单一氧化物ZnO相比,ZnO和CuO摩尔比为8∶2制备的传感器对NO_2气体具有更好的敏感性能。在400~500℃,Θ响应值与5×10~(-5)~5×10~(-4) NO_2体积分数呈良好的线性关系。450℃时,传感器有最低检测下限5×10~(-5)。此外,该传感器表现出最大响应值(5×10~(-4) NO_2的Θ响应值为18°)、最佳灵敏度(0.039°/10~(-6))、良好的稳定性以及对其他气体的抗干扰能力。
2024年02期 v.61;No.561 126-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1963K] [下载次数:227 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:0 ] - 田新娅;魏小明;张云涛;母全祎;
导电聚合物复合材料(CPC)被广泛用于柔性电阻式传感器的制备。然而由于聚合物基体的黏弹性,导致其电阻响应呈现松弛、滞后等黏弹性现象,这将会对制备的传感器精确表征造成不利影响,故在材料制备阶段减小电阻黏弹性对基于CPC的柔性电阻式传感器具有重要意义。选择了常用的零维炭黑(CB)及一维多壁碳纳米管(MWCNT)为导电填料,并通过在质量分数3%~7%间改变硅橡胶(SR)固化剂质量分数来调节基体模量,研究了基体模量及纳米填料维数对CPC电阻黏弹性的影响。研究结果显示,纳米填料质量分数为3%时,随着基体模量的增加,CB/SR的电阻松弛比从15%增加到34%,多壁碳纳米管/硅橡胶(MWCNT/SR)的电阻松弛比从40%增加到47%;动态循环加载下的应变灵敏度也随基体模量的增加而下降。相同固化剂质量分数即相同基体模量时,与MWCNT/SR相比,CB/SR的电阻松弛比、动态循环加载下的应变灵敏度下降程度和“肩峰”更小。因此,在制备过程中减小基体模量、使用零维导电纳米填料CB,均可减小CPC的电阻黏弹性。
2024年02期 v.61;No.561 134-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2268K] [下载次数:225 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:0 ]