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3d过渡金属软X射线吸收谱学的理论计算进展

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核技术 2024年第4期47卷 1-20页

作者：樊亚磊周靖胡志伟王建强张林娟中国科学院上海应用物理研究所上海201800 马克斯-普朗克固体化学物理研究所德国德累斯顿01187 中国科学院大学北京100049

3d过渡金属化合物具有部分填充的3d壳层,展现出丰富多变的物理化学性质,在传感器、磁存储器、光电子器件、光催化以及电化学方面都有着广泛的应用,因此确定和理解它们的电子结构是极其重要的。软X射线吸收谱学的定量解析依赖基于晶体场... 详细信息

3d过渡金属化合物具有部分填充的3d壳层,展现出丰富多变的物理化学性质,在传感器、磁存储器、光电子器件、光催化以及电化学方面都有着广泛的应用,因此确定和理解它们的电子结构是极其重要的。软X射线吸收谱学的定量解析依赖基于晶体场理论和杂化理论的全原子多重态的理论计算方法,可以获取过渡金属及其配体的精细电子结构信息。在这篇综述中,首先简要介绍了软X射线吸收谱学的理论计算的基本原理,关键参数以及谱学计算软件等;随后,讨论了谱学理论计算在解析3d过渡金属化合物电子结构方面的应用,并着重介绍了其在电化学领域的应用。最后,对这一领域未来的发展提出了一些展望。

关键词：软X射线吸收谱过渡金属组态相互作用自旋态晶体场

Ti-DLC薄膜压阻性能及载流子输运行为研究

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无机材料学报 2024年第8期39卷 879-886,I0001,I0002页

作者：赵志翰郭鹏魏菁崔丽刘山泽张文龙陈仁德汪爱英宁波大学材料科学与化学工程学院宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室宁波315201 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

围绕压阻传感器领域对高性能类金刚石(Diamond Like Carbon,DLC)薄膜压阻敏感材料的需求,针对金属掺杂DLC存在的载流子输运行为和实际多工况(如温度、湿度等)下压阻性能不明的问题,本工作以Ti-石墨复合拼接靶为靶材,采用高功率脉冲磁控... 详细信息

围绕压阻传感器领域对高性能类金刚石(Diamond Like Carbon,DLC)薄膜压阻敏感材料的需求,针对金属掺杂DLC存在的载流子输运行为和实际多工况(如温度、湿度等)下压阻性能不明的问题,本工作以Ti-石墨复合拼接靶为靶材,采用高功率脉冲磁控溅射技术,高通量制备出4种Ti含量(原子分数为0.43%~4.11%)的Ti掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜,研究了Ti含量对薄膜组分结构、电学性能、变湿度环境下压阻性能的影响规律。结果表明:Ti含量(原子分数)在0.43%~4.11%范围内,掺杂Ti原子均以固溶形式均匀镶嵌于非晶碳网络中,Ti-DLC薄膜电学行为表现为典型半导体特性,在200~350 K温度范围内,薄膜电阻率均随温度升高而降低。载流子传导机制在200~270 K内为Mott型三维变程跳跃传导,在270~350 K范围内则为热激活传导。Ti-DLC薄膜压阻系数(Gauge Factor,GF)最大值为95.1,在20%~80%相对湿度范围内,所有样品GF均随湿度增加而增大,这可能是引入的固溶Ti原子缩短了导电相之间的平均距离,同时吸附表面水分子导致电阻变化。

关键词： Ti掺杂类金刚石薄膜电学性能可变湿度压阻行为

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Ni含量对CrN涂层抗磨蚀性能的影响研究

表面技术 2024年第11期53卷 45-58页

作者：周升浩周小卉王振玉汪汝佳马冠水汪爱英柯培玲宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

目的探究在模拟海洋环境下,Ni的掺入对CrN涂层耐磨性能的影响,研究不同Ni含量的CrNiN涂层的磨蚀行为。方法采用磁控溅射方法对CrNiN涂层中的Ni含量进行调控,制备CrN涂层、Ni掺杂含量分别为15.85%(原子数分数)和39.06%的CrNiN涂层。通过... 详细信息

目的探究在模拟海洋环境下,Ni的掺入对CrN涂层耐磨性能的影响,研究不同Ni含量的CrNiN涂层的磨蚀行为。方法采用磁控溅射方法对CrNiN涂层中的Ni含量进行调控,制备CrN涂层、Ni掺杂含量分别为15.85%(原子数分数)和39.06%的CrNiN涂层。通过干摩擦试验和模拟海水磨蚀试验,对3种涂层的力学性能和磨蚀行为进行研究对比,并分析其摩擦损伤机理。结果在干摩擦试验条件下,CrNiN涂层的摩擦学性能主要由涂层的力学性能决定,Ni原子数分数为15.85%的CrNiN涂层兼具高硬度和良好韧性,磨痕最浅,其磨损率在3种涂层中最低,为9.1×10^(-7)mm^(3)/(N·m),而在模拟海洋磨蚀的开路电位(OCP)下,Ni原子数分数为15.85%的CrNiN涂层的磨损率大于CrN涂层,CrN涂层具有最低的摩擦因数以及最低的磨损率。3种涂层在正电位(+0.6 V)时的磨损率显著大于开路电位(OCP)下的磨损率,说明腐蚀降低了涂层的耐磨性。通过对腐蚀产物进行分析,表明CrN的腐蚀产物主要是CrO_(2)以及Cr_(2)O_(3),具有一定的润滑作用,而含Ni的CrNiN涂层在腐蚀过程中产生了NiO,对涂层的耐磨性产生了不利影响。结论在干摩擦试验条件下,CrNiN涂层的摩擦学性能主要由涂层的力学性能决定,Ni原子数分数为15.85%的CrNiN涂层兼具高硬度和良好韧性,从而更耐磨。在模拟海洋磨蚀试验条件下,CrNiN涂层的腐蚀产物严重影响其磨蚀性能。

关键词： Ni含量 CrNiN涂层干摩擦模拟海水溶液磨蚀磨粒磨损

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本征柔性有机电子器件的研究进展

科学通报 2024年第10期69卷 1279-1297页

作者：史文康赵志远郭云龙刘云圻中国科学院化学研究所有机固体重点实验室北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学化学科学学院北京100049

本征柔性有机电子学是近年来涌现的一项变革性的前沿交叉学科,它赋予电子材料可印刷、可折叠和可拉伸等特性,使其应用于健康医疗、柔性显示、传感探测、人工智能和脑机接口等前沿领域.为了进一步拓展本征柔性有机电子器件的应用场景,设... 详细信息

本征柔性有机电子学是近年来涌现的一项变革性的前沿交叉学科,它赋予电子材料可印刷、可折叠和可拉伸等特性,使其应用于健康医疗、柔性显示、传感探测、人工智能和脑机接口等前沿领域.为了进一步拓展本征柔性有机电子器件的应用场景,设计开发高性能、高显示度、高稳定性的本征柔性材料和有机电子器件是当前的研究重点.本文主要介绍了近年来本征柔性有机电子学相关领域的前沿研究进展,重点讨论了本征柔性材料与有机电子器件的设计和制备策略、本征柔性材料图案化工艺和集成电路,分析了本征柔性有机电子学领域的技术瓶颈和前沿问题,总结和展望了本征柔性有机电子器件的应用前景与未来发展趋势.

关键词：柔性电子本征柔性材料本征柔性有机器件图案化工艺本征柔性有机电路

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稳定界面助力石墨实现超长储钾性能

物理化学学报 2024年第2期40卷 85-86页

作者：许涛孙伟孔天赐周杰钱逸泰中国科学技术大学应用化学系合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026

石墨作为锂离子电池的商业阳极材料,由于其高丰度、低成本和低电位的优势,在K离子电池中也显示出了的巨大潜力。然而,K离子半径(0.138 nm)大于Li离子半径(0.076 nm),会造成的明显结构损伤导致明显的容量衰减和不稳定的循环寿命。在这里... 详细信息

石墨作为锂离子电池的商业阳极材料,由于其高丰度、低成本和低电位的优势,在K离子电池中也显示出了的巨大潜力。然而,K离子半径(0.138 nm)大于Li离子半径(0.076 nm),会造成的明显结构损伤导致明显的容量衰减和不稳定的循环寿命。在这里,我们用简单有效的微波方法通过石墨烯涂层设计了石墨阳极的稳定界面。微波还原可以在10 s内有效地去除氧化石墨烯的氧基,这一点得到了X射线光电子能谱(XPS)的证实。石墨烯涂层不仅可以缓冲石墨的体积膨胀以抑制结构崩溃,还可以加速电子传输以提高倍率性能。石墨烯涂层负极(GCG)在3000次循环后表现出262 m Ah·g^(-1)的超级循环稳定性。与石墨相比GCG的倍率性能也更加优异(500 m A·g^(-1)的电流密度下容量为161.2 m Ah·g^(-1))。相反,在相同的电流密度下,石墨的容量在150次循环后衰减到小于150m Ah·g^(-1)。进一步的电化学阻抗(EIS)和恒电流间歇滴定(GITT)测试表明,与石墨相比,GCG表现出更快的电导率和离子扩散。循环后的拉曼光谱、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)图像验证了石墨烯作为缓冲界面有利于电极结构的完整性和固体电解质膜(SEI)的稳定性。这项工作为钾离子电池的大规模应用提供了新的希望。

关键词：钾离子电池负极石墨烯微波还原界面

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新高考综合改革十年回眸与反思

教育研究与实验 2024年第5期 90-98页

作者：刘希伟刘海峰宁波大学教师教育学院宁波315211 浙江大学科举学与考试研究中心杭州310030

在新高考综合改革中,高中学考纳入高校招生评价,与高考科目实现“硬挂钩”,构成一种形式上的“两依据”。“+3”“+1+2”科目具有与高考科目类似的选拔属性,故“两依据”在实质上仍为“一依据”。学生避选物理、化学科目的功利性行为表... 详细信息

在新高考综合改革中,高中学考纳入高校招生评价,与高考科目实现“硬挂钩”,构成一种形式上的“两依据”。“+3”“+1+2”科目具有与高考科目类似的选拔属性,故“两依据”在实质上仍为“一依据”。学生避选物理、化学科目的功利性行为表明,在选科层面有必要保持学生自主与国家调控的平衡。十年来,高中走班教学呈现从早期火热到整体降温的态势,教学组织形式大体上已回归至传统固定班级授课;首批省市浙江、上海的等级赋分试点为其他省份提供了有益参照。综合素质作为“一参考”纳入高校招生评价的基本前提是赋予高校一定招生自主权,根本制约则在于社会诚信机制、招生监督机制尚不完善以及人情、关系文化对于公平性的困扰。

关键词：新高考高中学考等级赋分综合素质评价

超声振动对激光熔覆高熵合金涂层组织与耐磨性能的影响

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表面技术 2024年第13期53卷 22-32页

作者：张咪娜王以珅王大锋周宇航高世阳周述东韦超李琳中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造中心浙江宁波305201 宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103

目的研究超声振动对高熵合金涂层的裂纹抑制机理与力学性能影响。方法采用自主设计的超声振动平台开展试验。使用激光共聚焦显微镜观察高熵合金涂层的截面形貌,对比超声添加前后裂纹的数量以及分布情况。采用扫描电镜、X射线衍射仪等测... 详细信息

目的研究超声振动对高熵合金涂层的裂纹抑制机理与力学性能影响。方法采用自主设计的超声振动平台开展试验。使用激光共聚焦显微镜观察高熵合金涂层的截面形貌,对比超声添加前后裂纹的数量以及分布情况。采用扫描电镜、X射线衍射仪等测试设备,探究添加超声前后涂层的微观组织转变、元素分布趋势与晶粒尺寸等。借助显微硬度仪与往复摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度与耐磨性。结果超声振动作用下,熔池的润湿角发生变化,截面由半圆状变为椭圆状。超声振动显著细化涂层的晶粒,破碎的柱状晶增加了凝固晶核的数量,同时促进了FCC相在晶界处的析出。FCC析出相形成“网状”结构,增强了晶界处吸收应力的能力,有助于抑制涂层中裂纹的扩展。涂层显微硬度由503HV0.5提升至526HV0.5,室温摩擦因数由0.669下降至0.586,摩擦曲线更加平稳。添加超声振动后,涂层的磨损机制为磨粒磨损与氧化磨损。结论超声振动产生的空化效应与声流效应减小了熔池的温度梯度,细化了晶粒,抑制了裂纹在晶界处扩展。添加超声振动后,涂层的力学性能与摩擦性能得到提升。

关键词：超声振动高熵合金激光熔覆裂纹抑制微观组织耐磨性能

对甲醛苯甲酸构筑的Cu(Ⅱ)配合物:合成,结构及磁性质(英文)

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无机化学学报 2013年第11期29卷 2405-2414页

作者：戚金丽郑岳青许伟宁波大学应用固体化学研究中心宁波315211

采用室温溶液法合成两例新Cu(Ⅱ)配合物[Cu(phen)(H2O)(fba)(ClO4)]·H2O(1),1∞[Cu(bpy)(H2O)(fba)2](2)(Hfba=对甲醛苯甲酸,phen=1,10-邻菲啰啉,bpy=2,2′-联吡啶),通过X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、红外光谱、热重分析和元素分析方法对其表征。化合物1、2分别为单核、一维链结构,均通过非共价键作用形成三维超分子构造。1和2的变温磁化率研究表明:1中金属离子在300～7和7～2 K温度区间分别显示铁磁性和反铁磁性耦合,2中金属离子在测试温度范围内为反铁磁性耦合。

关键词：合成晶体结构非共价键作用磁性质

具有鲁棒性机械性能和高弹性的超长室温磷光共价有机框架弹性体

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高分子学报 2024年第6期55卷 709-717页

作者：徐静陈天泽邵明超郭云龙张新瑞王廷梅先进润滑与防护材料研究发展中心、中国科学院兰州化学物理研究所兰州730000 北京分子科学国家研究中心、中国科学院化学研究所、中国科学院有机固体重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

开发具有持久稳定室温磷光的弹性体材料是柔性电子学和光子学领域的一大挑战.本文报到了一种高度可拉伸、高机械强度且可持续发光的室温磷光共价有机框架弹性体(SPU-D230-UPy COF)材料.该材料由烷基链软段与含多重氢键硬段限域共价有机... 详细信息

开发具有持久稳定室温磷光的弹性体材料是柔性电子学和光子学领域的一大挑战.本文报到了一种高度可拉伸、高机械强度且可持续发光的室温磷光共价有机框架弹性体(SPU-D230-UPy COF)材料.该材料由烷基链软段与含多重氢键硬段限域共价有机框架而组成,展现出高的机械性能和高弹性.在除去365 nm的激发后,具有明亮且持续的室温磷光发射特性(发光时间持续3.0 s).力学研究表明,其具备约33.5 MPa的强度、约188.26 MJ/m3的优异韧性以及约76.6 MPa的杨氏模量.同时该弹性体即使经历反复的机械变形也能保持优异的光学性能.本研究为发光弹性体在可穿戴设备、柔性显示器和防伪设备等方面的应用奠定了基础.

关键词：弹性体共价有机框架超长室温磷光多重氢键