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基于石墨烯量子点和MnO2全固态微型电容器电化学性能研究

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基于石墨烯量子点和MnO2全固态微型电容器电化学性能研究

基于曲率梯度石墨烯超结构蒸发铸造高强度结构材料

中国化学会第29届学术年会

作者：申保收郎俊伟刘永环施敏杰阎兴斌中国科学院兰州化学物理研究所清洁能源化学与材料实验室中国科学院大学

随着微机电系统的发展及其微纳器件的潜在应用需要与之匹配的微型储能装置为其供能,而超电具有输出功率高、充电时间短、使用寿命长、工作环境安全等优点而倍受青睐。但是应用的前提需进一步提高微型电容器的能量密度。石墨烯量子点（G... 详细信息

随着微机电系统的发展及其微纳器件的潜在应用需要与之匹配的微型储能装置为其供能,而超电具有输出功率高、充电时间短、使用寿命长、工作环境安全等优点而倍受青睐。但是应用的前提需进一步提高微型电容器的能量密度。石墨烯量子点（GQDs）基微型电容器具有超高的倍率性能,快速的频率响应而被我们课题组首次报道。在此基础上,我们构筑GQDs//MnO2非对称电容器,并在离子液凝胶中测试了其电化学行为。图1-a为电极制备示意图和叉指微电极实物图;从图1-b的TEM得知石墨烯量子点尺寸主要分布在3-5nm;从图1-c看出GQDs//MnO2非对称微型电容器在离子液凝胶电解液中具有非常优越的倍率性能,扫速可达1000v.s-1而保持较好的矩形性;相比之前在水系中的比容量（1.1 ***-2）和能量密度(0.154?***-2也有了很大的提高,面积比容量为14.78 ***-2（电流密度为270?***-2）,能量密度为18.5?***-2;而且在这种离子液凝胶中大大改善了一般离子液凝胶扩散不好的问题。此种微型电容器在微纳器件供能和与微型发电装置集成存储能量方面具有潜在应用。

关键词：微型电容器全固态离子液凝胶

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基于曲率梯度石墨烯超结构蒸发铸造高强度结构材料

第4届分子科学博士后学术年会

作者：卢冰喻立胡亚杰王赢赵飞赵扬刘峰程虎虎曲良体清华大学化学系北京理工大学中科院力学所

在当代制造业中,结构材料的加工在制造适用于各种工业应用的高强度、高精度组件方面起着至关重要的作用。然而,当前的材料成形技术面临着内部应力和缺陷带来的巨大挑战,导致其机械性能和加工精度显著下降。因此,我们开发了一种基于曲率... 详细信息

在当代制造业中,结构材料的加工在制造适用于各种工业应用的高强度、高精度组件方面起着至关重要的作用。然而,当前的材料成形技术面临着内部应力和缺陷带来的巨大挑战,导致其机械性能和加工精度显著下降。因此,我们开发了一种基于曲率梯度石墨烯超结构的蒸发铸造加工策略,旨在制备结构可设计的高精度、高强度结构材料。该超结构由弧形石墨烯纳米片围绕共同的曲率中心轴排列构成,片层间充满水;在水分蒸发过程中,柔性石墨烯纳米片在毛细力作用下发生褶皱收缩,片层增厚,片层间间距减小,毛细效应紧密组装这些石墨烯纳米片;微观的曲率梯度结构引发不对称的收缩程度,进而产生内部应力,引起宏观结构的局部弯曲形变。通过精确调节石墨烯超结构的轴心距和倾斜角度,可实现对目标结构的精准控制。利用内部应力来加固设计的榫卯结构具有优异的连接强度（～200 MPa）。这种创新的蒸发铸造策略解决了当前材料成形技术面临的挑战,为制造高强度、高精度结构组件开辟了新的可能性。此外,蒸发铸造法还可用于制备微型储能器件。具体来说,我们开发了一种自收缩组装策略,利用石墨烯水凝胶脱水形变过程直接构建了致密的微型超级电容器。单个微型电容器的体积仅为0.0023cm,并且具有高达68.3 F cm的高体积比电容和优异的循环稳定性。通过设计榫卯结构,采用自连接方式制备了自体集成的三维微型电容器,显著减小了整个设备的体积,以实现高性能的电容行为。因此,水凝胶蒸发铸造技术为大规模按需集成微尺寸、高性能超级电容器提供了通用而多功能的方法。

关键词：蒸发铸造石墨烯超结构高强度结构材料微型电容器

来源： cnki会议评论

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自卷曲技术在微型储能器件上的应用

物理化学学报 2017年第1期33卷 18-27页

作者：缪圣义王显福晏成林苏州大学物理与光电?能源学部江苏苏州215000 苏州纳米科学与技术协同创新中心江苏苏州215000

微型能源存储器件在可穿戴电子产品、微型自驱动探测器等领域有重要的应用前景,同时为研究储能器件电极结构、电子/离子传导率以及电化学动力学之间的内在联系提供了理想的平台。自卷曲技术是利用材料内部存在的残余应力而实现二维薄膜... 详细信息

微型能源存储器件在可穿戴电子产品、微型自驱动探测器等领域有重要的应用前景,同时为研究储能器件电极结构、电子/离子传导率以及电化学动力学之间的内在联系提供了理想的平台。自卷曲技术是利用材料内部存在的残余应力而实现二维薄膜材料自行弯曲的一种方法。相比于传统微纳制备工艺,这种方法可以在微米尺度下将二维薄膜电极材料有序卷曲排列,为微型储能器件的制备提供了有效、便捷的途径。本文介绍了近些年自卷曲技术在微型能源存储器件上的重要进展,其中包括材料自卷曲的原理、自卷曲电极及其储能性质,并以此为基础,着重阐述了自卷曲技术制备单根管微型锂离子电池和电容阵列的应用实例。总结并展望了自卷曲技术在微型储能器件应用上的未来挑战和重要机遇。

关键词：自卷曲技术能源存储微型器件锂离子电池微型电容器

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基于激光刻蚀超疏水/亲水表面制备自组装石墨烯基电容器研究

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基于激光刻蚀超疏水/亲水表面制备自组装石墨烯基电容器研究

作者：李涛温州大学

学位级别：硕士

石墨烯基平面叉指电极性能优异,但是制备方法复杂,因此发展一种快速制备石墨烯基平面叉指电极的技术对于微型电容器的发展至关重要。本文通过激光直写图案化技术,在刚性和柔性基板表面制造了超疏水和超亲水的复合叉指图案,通过控制不同... 详细信息

石墨烯基平面叉指电极性能优异,但是制备方法复杂,因此发展一种快速制备石墨烯基平面叉指电极的技术对于微型电容器的发展至关重要。本文通过激光直写图案化技术,在刚性和柔性基板表面制造了超疏水和超亲水的复合叉指图案,通过控制不同润湿性表面的结构变化来控制石墨烯油墨的叉指图案,自组装制备了一种平面微型电容器,并通过电化学工作站,测试了微器件的电化学性能。主要研究工作包括:针对氧化铝陶瓷刚性基板,利用红外纳秒激光进行表面刻蚀和利用硬脂酸溶液进行修饰等工艺,制备得到超疏水/超亲水复合表面,并通过涂覆水性石墨烯溶液和固态聚乙烯醇-硫酸凝胶电解质获得刚性的全固态平面微型电容器组件。测试结果表明,刚性基板的微型电容器的面积比电容在5m V s的电压扫描速率下可以达到5.5 m F cm,在4500次循环后具有良好的电容保持率～88.5%。针对聚酰亚胺柔性薄膜,通过皮秒激光一步刻蚀法获得超疏水和超亲水混合表面,通过涂覆水性石墨烯溶液和固态聚乙烯醇-硫酸凝胶电解质获得柔性的全固态微型电容器组件。测试的结果表明,柔性基板的微型电容器的面积比电容在5 m V s的电压扫描速率下可以达到7.67 m F cm,比刚性基板的微型电容器性能还有所改善。在5000次循环后的电容保持率为～90.1%,展现了比刚性基板上的微型电容器更优的循环稳定性。本文研究成果展示了激光快速制备具有超细叉指电极的平面微型电容器的优势,这种基于石墨烯的微型电容器可以用于微/纳米尺度电源,也可以用于集成许多小型化电子器件,在片上系统领域潜力巨大。

关键词：激光刻蚀润湿性超疏水石墨烯微型电容器

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引进中消化吸收出成果开发中改革创新见效益

中国集体工业 1991年第3期 35-36页

随着电子工业和家用电器工业的发展,对电容器的数量和质量都有新的要求。在国外早已广泛应用聚丙烯电容薄膜并向超微薄化发展。由于10微米以下的超薄型薄膜的应用,开发了大量体积小、容量大、性能好的微型电容器,为电子工业的发展作出... 详细信息

随着电子工业和家用电器工业的发展,对电容器的数量和质量都有新的要求。在国外早已广泛应用聚丙烯电容薄膜并向超微薄化发展。由于10微米以下的超薄型薄膜的应用,开发了大量体积小、容量大、性能好的微型电容器,为电子工业的发展作出了贡献。在两年的生产实践中,我厂通过技术人员和工人的努力,不断提高产品质量。

关键词：提高产品质量消化吸收聚丙烯薄膜电力电容器生产实践超薄型广东省电子工业经济效益微型电容器

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CeO_2绝缘材料

稀土信息 1996年第2期2卷 12-12页

作者：刘耀

随着超大型集成电路的发展,需要选用介电性能合适的薄膜材料来制备微型电容器。以前,制备这种电容器所用的材料SiO2和Ta2O5本身存在着很多问题。最近日本科研人员以CeO2作为薄膜绝缘材料进行了试验,并对其电性能作了报道。 CeO2的化学... 详细信息

随着超大型集成电路的发展,需要选用介电性能合适的薄膜材料来制备微型电容器。以前,制备这种电容器所用的材料SiO2和Ta2O5本身存在着很多问题。最近日本科研人员以CeO2作为薄膜绝缘材料进行了试验,并对其电性能作了报道。 CeO2的化学稳定性好,介电常数高（为26）,因而是最具吸引力的绝缘材料之一。用电子束蒸发技术可将CeO2沉积在硅片上,制成高质量的薄膜。预计这种以CeO2/Si型结构制成的稳定电容器,将不仅用于超大型集成电路中,也可用于超导材料缓冲层中。

关键词： CeO2 绝缘材料介电常数介电性能稳定电容器集成电路微型电容器化学稳定性超导材料薄膜材料

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