- 王思弘;郭萃萍;宋钫;
动力学缓慢的析氧反应是目前利用可再生能源进行水分解产氢的瓶颈,因此低成本的高效稳定析氧电催化剂是提高产氢效率的关键,发展适用于中性条件的析氧电催化剂则是未来研究趋势。发现水热法合成的MoS_2/二维碳化钛(Mxene)复合材料是一种高效稳定的中性析氧电催化剂,在0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(PBS,pH=7.2)中达到10 mA·cm~(-2)的电流密度,MoS_2量子点(QD)/Mxene仅需480 mV的过电势,比贵金属IrO_2催化剂降低了174 mV,在30次电化学循环伏安法活化过程中表现出优异的稳定性,旋转环盘电极测试表明其活化后的法拉第效率较高(92%)。进一步对比两类不同结构的复合材料MoS_2 QD/Mxene和MoS_2纳米片/碳化钛(MoS_2 NS/Mxene)的电催化性能和复合结构,证实了二维Mxene和MoS_2材料的复合界面作用是提高MoS_2析氧活性的关键。本研究结果不仅展示了一种新型的可在中性条件下稳定工作的高效复合析氧电催化材料,同时也为高效复合析氧电催化材料的优化和设计提供参考。
2021年11期 v.58;No.534 957-964页 [查看摘要][在线阅读][下载 7244K] [下载次数：950 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 范若欣;赖丽燕;李以贵;
针对在电子器件上镀覆纯镍无法满足高硬度、高强度以及强耐磨性需求的现状,采用电沉积的方式制备了纳米金刚石增强镍基的复合镀层。利用扫描电子显微镜(SEM)对制备的复合镀层的表面形貌进行表征,并对其进行了维氏硬度(HV)测试。结果表明,嵌入粒径100 nm金刚石颗粒的镀层,HV由镍单层膜的236提升至403,提高了约70.76%。对比嵌入粒径为500 nm的镀层样品,硬度提高了约59.29%,验证了镀覆粒径为100 nm金刚石颗粒的复合电镀膜可有效提高镀层的硬度。最后,将镍/金刚石复合镀层的制备技术与LIGA工艺体系整合,研制了镍/金刚石基弹簧型的微结构。
2021年11期 v.58;No.534 965-970页 [查看摘要][在线阅读][下载 2773K] [下载次数：611 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：1 ] - 程宇暄;冯国庆;彭丰;朱燕艳;
超级电容器是一种集长循环稳定性好、充放电速度快、功率密度高、不污染环境等优点于一身的新型储能器件。将石墨烯(GR)与金属有机物框架(MOF)热转化材料Fe_2O_3相结合,利用石墨烯作为二维片材料的独特电化学性能与Fe_2O_3颗粒的特点相结合,制备了Fe_2O_3/GR电极材料。以氧化石墨烯为基底,利用含氧官能团及其表面缺陷部位的吸附作用,在表面生长超小的普鲁士蓝(PB)纳米颗粒,制备出PB/GR复合气凝胶。以PB/GR为前驱体,利用高温限域热转化的方法制备Fe_2O_3/GR纳米晶复合气凝胶。充分保留了石墨烯优异的导电性和二维片状结构,有效解决了高活性纳米Fe的团聚等问题。Fe_2O_3/GR作为超级电容器的电极材料,在10 A/g的电流密度下的比电容为184 F/g,具有良好的电化学可逆性。
2021年11期 v.58;No.534 971-975页 [查看摘要][在线阅读][下载 1426K] [下载次数：503 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 刘卫国;热娜古丽·阿不都热合曼;茹鲜古丽·艾外力;
对长余辉纳米颗粒(PLNP)优异的余辉发光性能不断地进行优化,使其在信息储存和生物医学领域具有广阔的应用前景。归纳了近年来PLNP改性的几种方法,包括调整掺杂元素和基质材料的组成、加入共掺杂离子、制备方法的改性、表面修饰增强生物相容性以及控制反应条件等。介绍了通过上述方法改性后的PLNP表现出的优异发光性能相关的研究成果,评述了改性后的PLNP在生物成像、肿瘤成像及治疗、多功能纳米平台的构建等领域的应用研究进展。最终,对PLNP未来的制备工艺和应用发展进行了展望。
2021年11期 v.58;No.534 976-984页 [查看摘要][在线阅读][下载 2049K] [下载次数：465 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：1 ] - 郝秀春;王佳伟;何沛凌;
根据描述硅原子表面扩散现象的理论动力学模型,采用水平集模块,利用COMSOL Multiphysics~?软件对空洞层上硅(SON)结构的形成过程进行模拟。通过改变硅沟槽的宽度、深度和间距等尺寸,仿真分析了这些参数对SON结构形成的影响。利用微电子机械系统(MEMS)工艺制备了初始微沟槽结构,观测了SON结构的形成过程。根据仿真结果与实验结果的对比,二者具有比较好的一致性,验证了理论模型的正确性。该研究提供了一种使用仿真软件来模拟SON结构形成过程的方法,使精确预测和控制SON结构的特征尺寸成为可能,为SON结构的制备提供参考。
2021年11期 v.58;No.534 985-991+1022页 [查看摘要][在线阅读][下载 2315K] [下载次数：99 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ]
- 雷程;张君娜;刘瑞芳;梁庭;赵珠杰;齐蕾;
设计并制备了一种基于还原氧化石墨烯(RGO)材料的电阻式湿度传感器,该湿度传感器的关键部分采用叉指电极结构,它是利用沉积、光刻、溅射和剥离等微电子机械系统(MEMS)工艺制备而成,湿敏材料是由一定比例的RGO粉末和分散剂经过超声波分散配置成均匀分散的水溶液,叉指电极与湿敏材料通过滴涂方法有效结合,并进行了相关的测试。结果显示,在环境湿度为38.4%RH～97.7%RH时,湿度变化量与电阻变化量的线性相关度高达0.972 79,传感器的灵敏度约为0.457 91Ω/%RH。在环境湿度为38.4%RH～55.1%RH时,传感器的响应时间为9 s、恢复时间为12 s,多次测试结果显示其具有良好的稳定性与重复性。
2021年11期 v.58;No.534 992-997页 [查看摘要][在线阅读][下载 2999K] [下载次数：1272 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：16 ] |[阅读次数：1 ] - 任梦婕;雷倩;徐宏妍;胡杰;郭丽芳;
采用溶剂热法合成了不同含量Pd纳米颗粒修饰锌钴金属有机框架(Pd@ZnCo-MOF)衍生物中空微笼结构,利用扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行了表征。同时,制备了基于Pd@ZnCo-MOF复合结构的电化学免疫传感器,并用于前列腺特异性抗原的性能检测。通过循环伏安法(CV)、电化学阻抗(EIS)谱以及差分脉冲伏安法(DPV)对其电化学性能进行了测试。实验结果表明:基于0.8 mL氯化钯负载ZnCo-MOF衍生物(Pd_(0.8)@ZnCo-MOF)的无标记型电化学免疫传感器,对前列腺特异性抗原的线性检测范围为0.05～100 ng/mL,最低检测限为0.035 ng/mL,且具有较好的重现性。
2021年11期 v.58;No.534 998-1004页 [查看摘要][在线阅读][下载 2590K] [下载次数：384 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 车啸婷;贾治森;王振宇;管轶华;郜晚蕾;金庆辉;
设计并仿真了一种利用介质热传递原理工作的流速传感器,适用于低流速区域的海洋洋流/潜流流速测量。通过物理场仿真软件COMSOL对传感器进行了热-流体的耦合场模拟仿真分析,验证了设计传感器的可行性。采用微电子机械系统(MEMS)加工技术制备了以玻璃为衬底的微纳热分布型流速传感器,加热和测温电阻均采用铂电阻传感器。传感器芯片尺寸仅为10 mm×10 mm,测温电阻与中心加热电阻的间距分别为1和2 mm,完成了芯片的封装及测试。通过实验与分析得出流速和不同间距测温电阻的电压之间的变化关系曲线。两种不同测温电阻和中心加热电阻间距的传感器,可测量的最大流速分别为265和315 mm/s。
2021年11期 v.58;No.534 1005-1013页 [查看摘要][在线阅读][下载 2717K] [下载次数：435 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ]
- 邹磊;郑欣宇;赵振杰;李欣;
化学方法合成ZnO纳米材料的过程中,合成环境对ZnO纳米材料的形貌和粒径起着重要作用。利用微流控技术,在液滴内合成了ZnO纳米材料,并研究了锌盐和氨水溶液的体积流量比对制备的ZnO纳米颗粒的影响。结果表明,通过调节两个反应溶液的体积流量比改变了液滴内的溶液浓度和pH值,可合成不同粒径的ZnO纳米颗粒,最小粒径约为75 nm。此外,研究了同一微流控芯片中液滴内、微通道底部以及传统方法制备的ZnO纳米材料的形貌和粒径。实验结果表明,通过微流控芯片可以构建连续流和液滴微反应器,从而高效调控合成材料的微环境,得到纳米颗粒和纳米棒等不同形貌和粒径的ZnO纳米材料。
2021年11期 v.58;No.534 1014-1022页 [查看摘要][在线阅读][下载 2524K] [下载次数：471 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：4 ] - 黄晓炜;姚江峰;相文峰;
通过调控Ni~(2+)含量,利用双水解法成功制备了具有层状结构的Ni-Al双金属氢氧化物,并研究了Ni~(2+)含量对Ni-Al双金属氢氧化物电化学性能的影响。实验结果表明:随着Ni~(2+)含量的增加,Ni-Al双金属氢氧化物的电化学性能随之提升;当Ni~(2+)和Al~(3+)的摩尔比为1∶2时,Ni-Al双金属氢氧化物具有最佳的电化学性能,其比电容在5 mV/s的扫描速度下可达1 380 F/g,在电流密度3 A/g下进行1 000次循环充放电测试后,比电容保持率仍能维持在66.7%;当Ni~(2+)和Al~(3+)的摩尔比大于1∶2时,Ni-Al双金属氢氧化物的电化学性能反而略微降低。此外,讨论了Ni~(2+)含量对Ni-Al双金属氢氧化物的制备和性能的影响机理。
2021年11期 v.58;No.534 1023-1029页 [查看摘要][在线阅读][下载 2697K] [下载次数：157 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 邱霁玄;王佩英;王欢;张成功;李以贵;
基于塞贝克原理,在聚酰亚胺薄膜上采用溅射、光刻和剥离工艺制成由78对Cu-Ni热电偶组成的闭合回路热电堆,可满足人体穿戴设备对灵活性与集成性的要求。进一步将热电堆使用波形模具成型为波浪形,成型后在上下表面分别覆盖石墨层。热电堆长66 mm,宽38 mm,高2.5 mm。测试时上表面与空气接触用于散热,下表面与人体皮肤接触用于吸热。在人体手腕处佩戴,规律性上下摆动,测得周期性输出电压最大值为1.74 mV。将波浪形柔性Cu-Ni热电堆以不同的曲率半径弯折并进行测试,结果表明:柔性Cu-Ni热电堆平展时输出电压随温差变化最大,为15.7 mV/K,约为理论输出电压的75%。Cu-Ni热电堆灵活性强,灵敏度高,可实际应用于柔性可穿戴设备。
2021年11期 v.58;No.534 1030-1034+1045页 [查看摘要][在线阅读][下载 2062K] [下载次数：313 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 庞龙飞;李晓波;李婷婷;贾军朋;
分析了碳化硅(SiC)材料加工原理与难点,介绍了SiC晶片的精密抛光技术,使用化学机械抛光(CMP)方法对4英寸(1英寸=2.54 cm)4H-SiC晶片进行了超精密加工,通过调整抛光液体积流量、抛光头转速、抛光压力以及抛光时间等工艺参数对SiC晶片进行了对比加工实验。采用原子力显微镜(AFM)对CMP前后SiC晶片的Si面粗糙度进行了测试,并对各工艺参数对晶片粗糙度的影响进行了分析。经过对工艺参数的优化,得到了表面粗糙度为0.099 nm的超光滑表面SiC晶片。
2021年11期 v.58;No.534 1035-1040页 [查看摘要][在线阅读][下载 5281K] [下载次数：1748 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：24 ] |[阅读次数：1 ] - 束名扬;刘勇;袁卓颖;
半导体工艺中图形位置精度作为掩模版的关键技术指标直接决定着光刻套准精度和最终芯片的良品率。在分立器件行业,为满足微米级特征尺寸图形套准精度,要求工作掩模版图形位置精度达到亚微米级。依据掩模版复制原理提出了一种真空复制光刻方案,并利用有限元方法分析真空复制工艺中掩模版的应力应变对图形位置精度的影响。针对5英寸(1英寸=2.54 cm)苏打掩模版,测试不同真空度下工作掩模版的图形位置精度,实验结果表明制作的工作掩模版胀缩率小于4 ppm(1 ppm=10~(-6)),正交性偏差角度小于2μrad,图形位置精度优于500 nm。结果表明该方案适用于微米级图形掩模版的制作,可显著降低制版成本。
2021年11期 v.58;No.534 1041-1045页 [查看摘要][在线阅读][下载 2523K] [下载次数：198 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]