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二氧化硅微球制备方法研究进展

功能材料 2024年第5期55卷 5038-5046页

作者：赵文超杨润泽肖沛文周全韩雪陆逸昕王平美徐文晴高鑫潘革波中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所江苏苏州215123 中国石油石油勘探与开发研究院北京100083 中国科学技术大学纳米科学技术学院江苏苏州215123 中国石油天然气集团有限公司纳米化学重点实验室北京100083

二氧化硅微球是一种无机填料,由于其比表面积大、化学稳定性高、耐温性能优良、机械强度高以及环保无污染等优点,在电子封装、生物医药、机械抛光以及流体输送等领域中有着广泛应用。主要综述了当前常见的制备方法,如溶胶-凝胶法、气相... 详细信息

二氧化硅微球是一种无机填料,由于其比表面积大、化学稳定性高、耐温性能优良、机械强度高以及环保无污染等优点,在电子封装、生物医药、机械抛光以及流体输送等领域中有着广泛应用。主要综述了当前常见的制备方法,如溶胶-凝胶法、气相法和高温球化法等,并指出了以上方法的优缺点,同时介绍了二氧化硅微球在复合材料中的应用,并对这些方法的改进以及后续研究方向提出了观点。此外,还简要介绍了独创的气相氧化法的原理、优势和应用。

关键词：球形二氧化硅溶胶-凝胶法气相法高温球化法气相氧化法

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集成化光纤陀螺用高宽深比氮化硅光引擎芯片

激光与光电子学进展 2024年

作者：李佳龙牛亚楠冯昌坤姜腾蛟李淑娴李加东大连大学机械工程学院中国科学院多功能材料与轻巧系统重点实验室邯郸学院机电学院中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所轻量化实验室

针对惯性导航系统对光纤陀螺小型化和低成本的迫切需求，本文提出并设计了一种基于高宽深比氮化硅波导的集成化光纤陀螺用光引擎芯片。该芯片可兼具光源耦合、分束、传输和起偏等片上功能。光引擎芯片主要由两个1×2 MMI分束器和起偏器... 详细信息

针对惯性导航系统对光纤陀螺小型化和低成本的迫切需求，本文提出并设计了一种基于高宽深比氮化硅波导的集成化光纤陀螺用光引擎芯片。该芯片可兼具光源耦合、分束、传输和起偏等片上功能。光引擎芯片主要由两个1×2 MMI分束器和起偏器构成。通过Lumerical FDTD对其重要参数进行仿真计算，确定了MMI分束器的尺寸为15μm×200μm，偏振消光比可达到33 dB，且表现出了良好的分光均匀性能。最后，讨论并设计了氮化硅光引擎芯片低损耗的加工工艺。本文对高宽深比氮化硅光引擎芯片的成功设计，可为高精度光纤陀螺的小型化和集成化奠定坚实的基础。

关键词：集成化光纤陀螺高宽深比氮化硅波导光引擎芯片 MMI分束器

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用于集成光学陀螺的氮化硅层间耦合干涉环

中国激光 2024年

作者：姜腾蛟冯昌坤李佳龙刘建河李加东大连大学机械工程学院中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所轻量化实验室长春理工大学机电工程学院中国科学院多功能材料与轻巧系统重点实验室

集成光学陀螺具有小型化、集成化和低成本的巨大优势，可广泛应用在航空航天、导航卫星以及无人机等惯性导航领域。本文提出并设计了一种集成光学陀螺用氮化硅层间耦合干涉环结构，该氮化硅波导的截面尺寸为3μm×0.1μm，具有高宽深比... 详细信息

集成光学陀螺具有小型化、集成化和低成本的巨大优势，可广泛应用在航空航天、导航卫星以及无人机等惯性导航领域。本文提出并设计了一种集成光学陀螺用氮化硅层间耦合干涉环结构，该氮化硅波导的截面尺寸为3μm×0.1μm，具有高宽深比的特性。进一步通过Lumerical MODE对干涉环重要参数进行仿真，确定了层间耦合干涉环的弯曲半径为5 mm，波导干涉环在水平方向的间距为7μm，在垂直方向的间距为3μm，上下层之间的波导环通过锥形垂直耦合器实现光场耦合，最终完成了百米级氮化硅层间耦合干涉环结构设计方案，同时提出了氮化硅层间耦合干涉环低损耗的加工工艺。本文设计的氮化硅层间耦合干涉环，有利于降低集成光学陀螺的体积，对促进集成光学陀螺的工程化应用具有重要意义。

关键词：集成光学陀螺氮化硅波导层间耦合锥形垂直耦合器

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完全非稠合结构有机光伏受体材料

科学通报 2024年第23期69卷 3425-3442页

作者：杨霓崔勇侯剑辉中国科学院化学研究所北京100190 中国科学院大学北京101408

得益于刚性稠合非富勒烯受体的发展,有机光伏(organic photovoltaic, OPV)电池的能量转换效率(power conversion efficiency, PCE)已经超过了20%.然而,大多数稠合受体的合成过程复杂,导致OPV电池制备成本高昂,严重限制了OPV技术的产业... 详细信息

得益于刚性稠合非富勒烯受体的发展,有机光伏(organic photovoltaic, OPV)电池的能量转换效率(power conversion efficiency, PCE)已经超过了20%.然而,大多数稠合受体的合成过程复杂,导致OPV电池制备成本高昂,严重限制了OPV技术的产业化发展.因此,开发低成本的非稠合受体成为OPV领域的一个重要课题.最近,电子给体单元完全由单芳香环通过C-C单键连接的全非稠合受体的研究取得了巨大进展,相应电池的PCE已经达到了17%,有希望达到与采用刚性稠合非富勒烯受体制备的OPV电池相当的效率.本综述从材料设计的角度出发,通过给体单元芳香环的数量进行分类,对目前报道的全非稠合受体材料的研究进展进行了总结.最后从效率、成本和稳定性方面对材料的发展和挑战进行了评论.

关键词：有机光伏电池全非稠合受体分子设计能量转换效率非共价相互作用空间位阻

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体散射函数及衰减系数快速剖面仪的研发及应用

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热带海洋学报 2024年第2期43卷 1-11页

作者：李彩刘聪张现清陈飞肖志会杨泽明郑媛宁周雯许占堂热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院大学北京100049 中国科学院南海海洋研究所仪器中心广东广州510301

水体体散射函数(volume scattering function, VSF,β(θ,λ))、吸收系数a(λ)及衰减系数c(λ)是海水固有光学特性的基础性参数,基于上述参数可以进一步推算得到水体所有特征性光学特性参数,进而为海洋初级生产力、全球碳循环等基础和... 详细信息

水体体散射函数(volume scattering function, VSF,β(θ,λ))、吸收系数a(λ)及衰减系数c(λ)是海水固有光学特性的基础性参数,基于上述参数可以进一步推算得到水体所有特征性光学特性参数,进而为海洋初级生产力、全球碳循环等基础和前端领域研究以及水色遥感、水环境监测及灾害预警、水下光场分布、目标追踪、光伏发电等军民融合领域的应用和发展提供重要的数据支撑。受限于体散射函数的强方向性,其测量技术难度大且发展不成熟。文章以高角度分辨率多角度体散射函数及衰减系数高频剖面测量为目标,研发了可同步获取17个角度体散射函数、水体衰减系数、剖面深度及温度信息的快速剖面测量仪(volume scattering and attenuation meter,VSAM),其测量频率最高可达20Hz,体散射函数测量角度范围为10°~170°,角度分辨率10°,剖面最大工作深度200m。利用VSAM对三亚湾和崖州湾水体光学特性分布进行剖面调查研究:整体上,崖州湾和三亚湾水体体散射函数及衰减系数均存在较大的水平、垂直及角度(体散射函数)变化特征;同一水层,自西向东衰减及体散射函数呈递减趋势;同一站位,衰减及体散射函数随剖面深度呈递增趋势;前向10°体散射函数最大,后向120°体散射函数最小,前后向体散射函数相差2个数量级甚至更高。结合同期获取的水体浊度和叶绿素浓度剖面调查结果发现,浊度是崖州湾水体体散射函数及衰减系数显著高于三亚湾的主导贡献者,且上述海域水体浊度与颗粒物散射βp(90°, 650)及衰减cp(6 50)具有很好的线性相关性。VSAM测得的衰减系数及后向体散射函数分别与Viper(Trios公司,德国)及ECO-VSF3 (Seabird公司,美国)测量结果在剖面分布上具有较好的一致性。

关键词：体散射函数衰减系数剖面测量三亚湾崖州湾

异质集成氧化:下一代高性能功率半导体器件的新基石

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科技纵览 2024年第3期 72-74页

作者：罗拯东韩根全王轶博欧欣西安电子科技大学杭州研究院西安电子科技大学杭州研究院后摩尔器件与芯片实验室中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所中国科学院上海微系统与信息技术研究所

功率半导体器件作为高效电能控制和转换装置的核心器件,从其诞生之初,便作为电力电子技术的“幕后英雄”持续推动人类社会蓬勃发展。从个人电脑到数据中心,从电动汽车到铁路运输,再到日益成长的风电、光伏等新兴能源产业,功率半导体在... 详细信息

功率半导体器件作为高效电能控制和转换装置的核心器件,从其诞生之初,便作为电力电子技术的“幕后英雄”持续推动人类社会蓬勃发展。从个人电脑到数据中心,从电动汽车到铁路运输,再到日益成长的风电、光伏等新兴能源产业,功率半导体在电力生产、传输、储能和日常应用全链条发挥着重要作用。近年来,随着全球气候变化和能源价格增长,能源利用效率正成为电子设备更新迭代的关键指标,主导电子设备电能转换的高性能功率器件也因此愈发受到社会关注。

关键词：功率半导体器件电子设备个人电脑铁路运输能源价格转换装置电能转换能源利用效率

考虑柔性有载调压变压器的两阶段电压无功优化协调控制方法研究

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电网技术 2024年

作者：黎家明霍群海尹靖元陆昊周静朱梅生贺伟董洪伟中国科学院电工研究所中国科学院大学电子电气与通信工程学院上海济光职业技术学院三峡电能有限公司

随着配电网中分布式光伏(distributed photovoltaic， DPV)大量并网，电压越限和电压波动越来越严重，考虑新型电能质量治理装置的电压无功优化协调控制方法需要进一步完善，以适应电网的新变化。该文考虑了新型柔性OLTC (on-load tap c... 详细信息

随着配电网中分布式光伏(distributed photovoltaic， DPV)大量并网，电压越限和电压波动越来越严重，考虑新型电能质量治理装置的电压无功优化协调控制方法需要进一步完善，以适应电网的新变化。该文考虑了新型柔性OLTC (on-load tap changer， OLTC)的电能质量调节作用，提出一种两阶段电压无功优化协调控制方法，其中一阶段为日前小时级调度阶段，根据分布式光伏和负荷的预测数据，通过潮流计算和迭代优化，获取DPV的有功出力结果、柔性OLTC分接头和电容器组的投切结果；二阶段为分钟级无功优化阶段，在第一阶段的基础上，考虑柔性OLTC和DPV的无功出力特性，调节装备无功出力的同时修正第一阶段电容器组投切组合，进一步降低各个节点最大电压偏差，使配电网电压分布更合理。搭建了IEEE33节点配电系统仿真模型，所提出的考虑柔性OLTC的两阶段电压无功优化协调控制方法能够在常规经济性最优目标下的88.07%DPV消纳水平基础上提高9.29%，同时满足全节点全时段电压偏差小于0.1p.u.，综合经济性提高7.8%，结果证明了所提方法的合理性和有效性。

关键词：分布式光伏柔性有载调压变压器电压无功优化协调控制方法无功补偿

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微/纳米反应器及纳微界面催化反应机理

中国科学：化学 2024年第1期54卷 21-34页

作者：李海涛田江立刘健中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室大连116023 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 内蒙古大学化学化工学院呼和浩特010021

学习自然是科学创造和科学生产的最佳驱动力.微/纳米反应器作为介观尺度下人工细胞仿生微纳结构材料代表,其微观形貌具有界限明显的中空腔室、丰富的纳米孔道等结构特征,在多相催化、能源存储和生物医药等领域具有重要的潜在应用价值.... 详细信息

学习自然是科学创造和科学生产的最佳驱动力.微/纳米反应器作为介观尺度下人工细胞仿生微纳结构材料代表,其微观形貌具有界限明显的中空腔室、丰富的纳米孔道等结构特征,在多相催化、能源存储和生物医药等领域具有重要的潜在应用价值.本文系统总结了微/纳米反应器定制策略开发、活性位精准锚定、纳米反应器效应探究及应用等方面的进展,重点集中在本课题组的代表性成果,以期为新型功能微纳米材料研制、介观尺度空间/界面反应过程及纳微界面理论探索提供良好的借鉴.

关键词：人工细胞仿生微/纳米反应器中空/多孔材料纳微界面

溶液法原位大面积制备钙钛矿光电薄膜成膜的同步辐射可视化结晶过程研究

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物理学报 2024年第6期73卷 184-192页

作者：杨迎国冯尚蕾李丽娜复旦大学微电子学院上海201433 复旦大学光伏科学与技术全国重点实验室上海201433 中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源上海201204 中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

溶液法是新型光电器件制备的重要手段,然而以钙钛矿半导体材料为代表的薄膜样品制备通常需要在手套箱环境下完成,传统的实验表征大多在空气环境下进行,这显然很难反映薄膜结构与器件性能间的真实关联,因此急需对溶液成膜过程的微结构演... 详细信息

溶液法是新型光电器件制备的重要手段,然而以钙钛矿半导体材料为代表的薄膜样品制备通常需要在手套箱环境下完成,传统的实验表征大多在空气环境下进行,这显然很难反映薄膜结构与器件性能间的真实关联,因此急需对溶液成膜过程的微结构演变开展原位实时研究.为了实现溶液法成膜中的结构与形貌的同步辐射掠入射广角散射实时观测,本文结合上海同步辐射光源线站布局,报道了一种基于手套箱的原位成膜观测装置,可实现标准手套箱环境(c(H_(2)O,O_(2))<1×10^(-6))下远程控制薄膜旋涂、涂布及样品后处理,并实时可视化监测微结构和形貌演变.基于该装置进行的钙钛矿薄膜狭缝涂布大面积成膜结晶过程的原位GIWAXS/GISAXS(gtrazing incidence wide and small angle X-ray scattering)可视化测试揭示了薄膜微结构转变的内在驱动力:钙钛矿薄膜沉积界面层的优化对提升钙钛矿成核速率、诱导结晶择优取向、形成晶粒有序堆叠等具有“共性作用”,同时在成膜过程中的新生中间相显著提升软晶格薄膜质量和稳定性.基于各层均采用卷对卷全溶液狭缝涂布方法制备的大面积全柔性三维钙钛矿薄膜太阳能电池转换效率提升至5.23%(单个器件面积约15 cm^(2)),为迄今报道的这一体系该尺寸的全溶液狭缝涂布柔性钙钛矿器件的最高器件效率之一.因而,基于该同步辐射原位GIWAXS/S/GISAXS装置可以获得控制薄膜生长界面特性和薄膜品质的关键工艺,指导优化制备薄膜的最佳工艺条件.

关键词：同步辐射掠入射X射线散射手套箱环境钙钛矿薄膜软晶格微结构演化