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射频磁控溅射工艺参数对掺钨氧化铟锡透明导电薄膜性能的影响

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复旦学报（自然科学版） 2024年第2期63卷 169-177页

作者：许阳晨张群复旦大学材料科学系上海200438

ITO薄膜是目前应用最为广泛的透明导电薄膜,通过在ITO中掺杂其他金属可以进一步改善ITO薄膜的光学和电学性能。本文采用射频(RF)磁控溅射法制备了掺钨氧化铟锡(ITO∶W)透明导电薄膜,研究了薄膜厚度、表面形貌、晶体结构以及光学和电学... 详细信息

ITO薄膜是目前应用最为广泛的透明导电薄膜,通过在ITO中掺杂其他金属可以进一步改善ITO薄膜的光学和电学性能。本文采用射频(RF)磁控溅射法制备了掺钨氧化铟锡(ITO∶W)透明导电薄膜,研究了薄膜厚度、表面形貌、晶体结构以及光学和电学性能与各溅射参数之间的关系。当溅射功率大于40 W时,制备的ITO∶W薄膜为方铁锰矿结构的多晶薄膜,此时薄膜表面光滑平整而且具有良好的结晶性。在基板温度320℃、溅射功率80 W、溅射时间15 min、工作气压0.6 Pa条件下得到了光学和电学性能优良的ITO∶W薄膜,其方块电阻为10.5Ω/、电阻率为4.41×10^(-4)Ω·cm,对应的载流子浓度为2.23×10^(20)cm^(-3)、迁移率为27.3 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)、可见光(400~700 nm)范围内平均透射率为90.97%。此外,本研究还发现通过调节基板温度影响氧元素的状态可以改变ITO∶W薄膜的电学性能。

关键词： ITO薄膜掺钨透明导电氧化物射频磁控溅射

硫化铅胶体量子点的溶剂工程及光电器件性能研究

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复旦学报（自然科学版） 2024年第3期63卷 320-328页

作者：廖凯巴坤严亚杰梁子骐复旦大学材料科学系上海200433

量子点光电器件以近红外吸收的硫化铅(PbS)胶体量子点(CQDs)为代表,因其带隙可调、吸收系数高、具备多激子效应和可溶液化加工等优点而受到广泛关注。然而,囿于胶体稳定性,PbS CQDs光电器件大规模制备困难、商业化进度迟缓。为解决该问... 详细信息

量子点光电器件以近红外吸收的硫化铅(PbS)胶体量子点(CQDs)为代表,因其带隙可调、吸收系数高、具备多激子效应和可溶液化加工等优点而受到广泛关注。然而,囿于胶体稳定性,PbS CQDs光电器件大规模制备困难、商业化进度迟缓。为解决该问题,本工作首先通过配体交换制备了溶液稳定性良好的量子点,进而开发了新型正丁胺/氯苯混合溶剂。以正丁胺为溶剂的量子点在空气条件下最多保存3 d,而以正丁胺/氯苯为溶剂的量子点可以保存至少15 d。紫外可见吸收光谱和荧光光谱结果显示混合溶剂中的量子点表现出优异的尺寸均一性。最终,通过该溶剂工程制备的PbS CQDs太阳能电池器件光电转换效率达到了5.18%,光电探测器的响应度和探测率分别为0.18 A·W^(-1)和1.05×10^(12)Jones。

关键词：硫化铅胶体量子点溶剂工程溶液稳定性光电器件

MXene在锌离子电池中的应用:研究进展与展望

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无机材料学报 2024年第2期39卷 204-214页

作者：陈泽支春义香港城市大学材料科学与工程学系中国香港999077

可充电锌离子电池(ZIBs)以其低成本、固有安全性、高比能量和环保特性而在大规模储能领域中引起了极大的关注。尽管对ZIBs的正极、负极以及电解质的研究不断取得突破,ZIBs的实际性能仍难以达到实用化的要求,关键在于缺少先进材料的开发... 详细信息

可充电锌离子电池(ZIBs)以其低成本、固有安全性、高比能量和环保特性而在大规模储能领域中引起了极大的关注。尽管对ZIBs的正极、负极以及电解质的研究不断取得突破,ZIBs的实际性能仍难以达到实用化的要求,关键在于缺少先进材料的开发。MXene作为一种新型的二维材料,具有各种优异的特性包括丰富的原料、可定制的结构和独特的理化特性。二维(2D)MXene在ZIBs中的应用已经取得了重大进展。本文简要总结了用于ZIBs的MXene的多种合成路线、MXene的环境稳定性、形态和结构特征以及化学性质的进展;详细阐述了MXene基阴极、阳极和电解质/隔膜的最新发展,丰富的成果表明MXene材料具有实现高性能ZIBs的巨大潜力;归纳探讨了增强基于MXene的ZIBs性能的策略,包括离子插层调控、表面接枝修饰、杂原子掺杂、层间距拓宽等;最后,提出了基于MXene的ZIBs面临的挑战,展望了未来前景,旨在为开发实用化MXene基储能器件指明方向。

关键词： MXene 锌离子电池储能器件水系电池准固态电池专题评述

基于功能基元序构策略提升Ag_(2)Se基柔性热电薄膜的性能

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 218-228页

作者：王子兴李佳佳刘莹蔡克峰同济大学材料科学与工程学院上海201804

热电材料是一种能够实现热能和电能相互转换的清洁能源材料。近年来,随着可穿戴电子设备的蓬勃发展,柔性热电材料成为研究热点。热电材料中载流子和声子传输表现出强耦合特性,严重制约热电性能的提升。功能基元序构是一种优化材料性能... 详细信息

热电材料是一种能够实现热能和电能相互转换的清洁能源材料。近年来,随着可穿戴电子设备的蓬勃发展,柔性热电材料成为研究热点。热电材料中载流子和声子传输表现出强耦合特性,严重制约热电性能的提升。功能基元序构是一种优化材料性能的有效策略。在材料中构筑不同作用机制的功能基元,并将功能基元进行序构,同时增强功能基元间的协同效应,可以有效地提升材料的性能。本工作主要以硒化银基柔性热电薄膜为例,介绍功能基元序构和功能基元间协同效应对电、声输运性能和柔性的作用机制。

关键词：热电薄膜硒化银功能基元序构柔性

温度和应变幅对亚稳奥氏体不锈钢S321低周疲劳行为的影响

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 604-610页

作者：何国球黎若芸周志强廖逸平刘胤孚同济大学材料科学与工程学院上海201800

在室温和650℃的环境下对S321、S321H不锈钢进行了0.5%、0.7%、0.9%应变幅下的低周疲劳试验,并在室温下对S321和S321H开展了多个寿命点的疲劳加载历史试验,结合X射线衍射定量分析测算形变诱发马氏体的含量。结果表明:形变诱发马氏体的... 详细信息

在室温和650℃的环境下对S321、S321H不锈钢进行了0.5%、0.7%、0.9%应变幅下的低周疲劳试验,并在室温下对S321和S321H开展了多个寿命点的疲劳加载历史试验,结合X射线衍射定量分析测算形变诱发马氏体的含量。结果表明:形变诱发马氏体的生成会导致奥氏体钢持续循环硬化,室温下合金在初次硬化后继续二次硬化,而在650℃下没有形变诱发马氏体生成,合金在初次硬化后进入循环稳定阶段。循环过程中,碳含量越低,形变诱发马氏体含量越多,合金的循环硬化程度更高。两种温度下,两种材料的疲劳寿命在低应变幅下都相差不大,应变幅越大,两种材料的疲劳寿命相差越大,因此,可以考虑服役条件为低应变幅时使用S321不锈钢代替S321H不锈钢。

关键词：低周疲劳行为 S321不锈钢 S321H不锈钢形变诱发马氏体碳含量温度

气相SiO_(2)复合水凝胶聚合物电解质用于近中性锌-空气电池

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物理化学学报 2024年第3期40卷 20-28页

作者：裘科王凤梅廖莫愁朱科润陈嘉威张威夏永姚董晓丽王飞复旦大学化学系复旦大学材料科学系上海市分子催化与创新材料重点实验室上海200433

近中性锌-空气电池具有对锌负极良好的沉积/剥离相容性和对空气中二氧化碳的化学稳定性,在长循环方面展现出极高的应用前景。然而,液态电解质固有的水分挥发问题和可穿戴设备所需的柔性等需求,限制了这一体系的实际应用。本研究复合了... 详细信息

近中性锌-空气电池具有对锌负极良好的沉积/剥离相容性和对空气中二氧化碳的化学稳定性,在长循环方面展现出极高的应用前景。然而,液态电解质固有的水分挥发问题和可穿戴设备所需的柔性等需求,限制了这一体系的实际应用。本研究复合了具有高离子电导率和机械强度的聚丙烯酰胺聚合物骨架、具有丰富硅羟基的保水添加剂气相SiO_(2)和对二氧化碳稳定的近中性电解液,制备了气相SiO_(2)复合水凝胶聚合物电解质(SiO_(2)-HPE)。所合成的SiO_(2)-HPE聚合程度高,表面孔道丰富且元素分布均匀。SiO_(2)表面丰富的硅羟基通过改变HPE中的氢键网络,加强了对水分子的束缚,SiO_(2)-HPE因此展现出了良好的保水性、优异的机械性能和较高的离子电导率,是一种理想的柔性锌-空气电池电解质。基于SiO_(2)-HPE组装的近中性锌-空气电池,在相对湿度为30%的条件下,循环寿命可达200 h。此外,基于SiO_(2)-HPE的柔性近中性锌-空气电池器件在弯曲和剪切等特殊条件下都展现出优异的性能,并且可作为电源为不同的用电器供电,是一种极具潜力的下一代电化学储能器件。

关键词：锌-空气电池水凝胶聚合物电解质近中性气相SiO_(2) 保水性

基于光热纳米材料的热信号侧向层析技术研究进展

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材料导报 2024年第8期38卷 89-94页

作者：成翊榕李万万上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

侧向层析检测(LFA)由于简单、快速、便携、成本低廉等优势在疾病快速诊断筛查领域得到了广泛应用。然而,随着医学检验的发展,传统的LFA越来越难以满足其对高灵敏度检测的需求。许多新型功能纳米材料已被引入LFA作为信号标签来实现其高... 详细信息

侧向层析检测(LFA)由于简单、快速、便携、成本低廉等优势在疾病快速诊断筛查领域得到了广泛应用。然而,随着医学检验的发展,传统的LFA越来越难以满足其对高灵敏度检测的需求。许多新型功能纳米材料已被引入LFA作为信号标签来实现其高灵敏度检测,其中基于光热纳米材料的热信号LFA技术具有信号稳定、可探测检测线内所有标签信号、成本低、灵敏度较高等优势,近年来得到了快速的发展。建立热信号LFA的核心问题是用于热信号标签的理想光热纳米材料的开发与应用。本文介绍了光热效应的机制和几种典型光热纳米材料的性能特点,然后综述了近年来基于光热纳米材料构建的热信号LFA及其读卡设备设计开发的研究进展,最后总结了热信号标签材料的评价标准和LFA读卡设备开发改进的方向。希望本文的系统介绍可以助力基于光热纳米材料的热信号LFA技术的未来发展。

关键词：侧向层析检测光热纳米材料光热效应体外诊断

基于介观模型的锆合金辐照变形数据挖掘库的建立与应用研究

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核技术 2024年第6期47卷 76-88页

作者：黄俊张自康刘桂森沈耀上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

在核工业领域,锆合金作为结构材料在辐照过程中承受热、力和中子辐照等综合影响,发生辐照变形,从而影响其使用可靠性。对锆合金的辐照变形进行研究和预测对保障反应堆的安全、经济运行具有关键作用。本研究收集公开发表的文献中的锆合... 详细信息

在核工业领域,锆合金作为结构材料在辐照过程中承受热、力和中子辐照等综合影响,发生辐照变形,从而影响其使用可靠性。对锆合金的辐照变形进行研究和预测对保障反应堆的安全、经济运行具有关键作用。本研究收集公开发表的文献中的锆合金辐照变形实验数据,建立了一个包含实验数据及其详细描述信息的数据库;在此基础上,利用数据库进行规律探索,结合自研介观模型进行模型验证和数据挖掘。特别地,对数据库中的50余组初步数据进行数据挖掘,探讨了模型参数与控制变量之间的关联要素。通过数据挖掘发现,随着Nb含量的增加,滑移系的临界分切应力增加;随着温度升高,锆合金的辐照蠕变柔度增加。相比于传统的数据归纳方法,该研究引入了基于物理机制的介观模型拟合和数据挖掘的新思路,为锆合金辐照变形研究带来新的方法和启示,在收集的数据充分扩充后,其效益将会更显著。

关键词：锆合金辐照变形介观模型数据挖掘库黏塑性自洽模型

金@介孔碳核壳和空腔结构纳米材料制备及其催化氧化性能

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科学通报 2024年第16期69卷 2265-2277页

作者：朱小娟李昀倬牛荣荣张立万颖上海师范大学化学与材料科学学院上海200234

采用表面活性剂自组装技术合成了金@介孔碳核壳纳米球及蛋黄-蛋壳空腔纳米催化材料.高温碳化后,尺寸为15 nm的Au核被限制在碳壳层或空腔内;其壳层或空腔碳层的平均厚度分别约为38和10 nm.核壳和空腔材料都拥有开放的介孔结构(孔径为2.0~... 详细信息

采用表面活性剂自组装技术合成了金@介孔碳核壳纳米球及蛋黄-蛋壳空腔纳米催化材料.高温碳化后,尺寸为15 nm的Au核被限制在碳壳层或空腔内;其壳层或空腔碳层的平均厚度分别约为38和10 nm.核壳和空腔材料都拥有开放的介孔结构(孔径为2.0~2.8 nm)、高的比表面积(>640 m^(2)g^(–1))和大的孔体积(>0.55 cm^(3)g^(–1)).高温碳化过程中,C原子沉积导致Au的d电荷密度增加.在苯甲醇氧化为苯甲酸反应中,d电荷密度增加的金@介孔碳核壳纳米球具有优异的活性,转化频率高达5468 h^(–1).同时,催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次后,未见明显Au的流失和活性降低.

关键词：核壳纳米材料空腔结构介孔碳壳层 Au纳米核催化氧化