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低成本高结晶GaN纳米线柔性薄膜制备及其场发射性能

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北京工业大学学报 2024年第9期50卷 1038-1048页

作者：王如志张京阳杨孟骐王佳兴郑坤北京工业大学材料与制造学部北京100124 新型功能材料教育部重点实验室北京100124 固体微结构与性能北京市重点实验室北京100124

旨在探究非贵金属Cu替代贵金属Au作为催化剂在柔性碳膜上制备高结晶的GaN纳米线的可行性,并研究其场发射特性及机理。采用非贵金属Cu替代贵金属Au作为催化剂,在柔性碳膜上制备了直径为20~100 nm、长度为3~15μm的高结晶的GaN纳米线,并... 详细信息

旨在探究非贵金属Cu替代贵金属Au作为催化剂在柔性碳膜上制备高结晶的GaN纳米线的可行性,并研究其场发射特性及机理。采用非贵金属Cu替代贵金属Au作为催化剂,在柔性碳膜上制备了直径为20~100 nm、长度为3~15μm的高结晶的GaN纳米线,并通过工艺参数对其结构与尺寸进行调控,得到GaN纳米线薄膜的催化生长机制。通过对其场发射特性进行研究,发现其场发射性能与其纳米结构紧密相关,催化剂厚度以及薄膜弯曲状态可显著影响其场发射性能。结果表明,采用Cu作为催化剂所制备的GaN纳米线柔性薄膜的场发射电流具有较好的稳定性。该研究为GaN纳米线的低成本制备方法提供了可借鉴思路,同时也为场发射柔性器件的制作提供了可行的技术手段。

关键词：氮化镓(GaN) 纳米线场发射柔性薄膜 Cu催化剂低成本制备

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柔性抗冻导电凝胶的构筑

高分子材料科学与工程 2024年第6期40卷 144-151页

作者：徐艺倩卢麒麟闽江学院福建省新型功能性纺织纤维及材料重点实验室福建福州350108

为解决传统水凝胶材料在低温时发生冻结,导致其部分力学功能丧失的问题,文中利用甘油体系纳米纤维素(CNC)与α-硫辛酸之间的氢键,再以FeCl3为交联剂,进一步诱导硫辛酸聚合形成凝胶网络,构筑了柔性抗冻导电凝胶CNC/α-硫辛酸凝胶。该凝... 详细信息

为解决传统水凝胶材料在低温时发生冻结,导致其部分力学功能丧失的问题,文中利用甘油体系纳米纤维素(CNC)与α-硫辛酸之间的氢键,再以FeCl3为交联剂,进一步诱导硫辛酸聚合形成凝胶网络,构筑了柔性抗冻导电凝胶CNC/α-硫辛酸凝胶。该凝胶具有优异的力学性能、导电性能及灵敏的应变传感性能。CNC/α-硫辛酸凝胶的拉伸性能和抗冻测试表明,甘油体系纳米纤维素含量为1.5 g时,凝胶的拉伸断裂应力达到16 kPa,断裂伸长率为805.5%,且在-40℃的低温条件下电导率仍能维持在0.029S/m,抗冻导电性能良好。应变传感性能测试表明,凝胶具有灵敏的应变传感能力,在应变150%~200%时,凝胶的灵敏度系数(GF)值达到2.36,能够进行人体运动监测,表明CNC/α-硫辛酸凝胶可作为柔性应变传感器用于智能可穿戴设备。

关键词：纳米复合凝胶柔性抗冻导电应变传感纳米纤维素 α-硫辛酸

基于纳米多孔阳极氧化铝传感基底的反射干涉光谱技术灵敏度研究

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光子学报 2024年

作者：王健飞王凯歌陕西省光电技术重点实验室国家级光电技术与纳米功能材料国际联合研究中心省部共建光电技术与功能材料国家重点实验室培育基地西北大学光子学与光子技术研究所

为了明确以多孔薄膜为传感基底的反射干涉光谱技术在信号强度、检测灵敏度和判断准确性方面的特性，本研究结合实验和仿真计算，定量分析了影响灵敏度的各种条件及其作用机理。首先制备了孔径相同（80 nm）、2种孔深不同（9μm、11μm... 详细信息

为了明确以多孔薄膜为传感基底的反射干涉光谱技术在信号强度、检测灵敏度和判断准确性方面的特性，本研究结合实验和仿真计算，定量分析了影响灵敏度的各种条件及其作用机理。首先制备了孔径相同（80 nm）、2种孔深不同（9μm、11μm）的纳米多孔阳极氧化铝薄膜。实测表明它们对填充液的反射干涉光谱检测灵敏度分别达到了5.60×10～3 nm/RIU、8.00×10～3 nm/RIU。其次，构建了以纳米多孔阳极氧化铝为传感基底的反射干涉光谱物理模型，仿真结果显示当待测样品的折射率变化范围为1.00～1.60时，对于孔径为80 nm、孔深为9μm的传感基底，其灵敏度为6.20×10～3 nm/RIU，当孔深增加为11μm时，灵敏度为8.30×10～3 nm/RIU。实验与仿真结果具有高度一致性，孔径相同时，孔深越大，灵敏度越高。该研究方法与结果，对于以纳米多孔阳极氧化铝为传感基底的反射干涉光谱技术在原位监测生物化学药物单分子特性及其相互作用性质等方面有促进作用。

关键词：纳米多孔阳极氧化铝生物单分子传感器反射干涉光谱传感基底灵敏度

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钠离子存储器件中界面效应作用机制研究

材料导报 2024年第8期38卷 35-43页

作者：魏一帆夏会聪张佳楠郑州大学材料科学与工程学院郑州450001 郑州市能源催化功能材料重点实验室郑州450001

可充电钠离子电池被视为下一代高效能二次电池的最佳候选之一。电池充放电过程中电极表面及电极与电解质界面行为均对其性能有较大依赖性。因此,分析界面效应的特性对打造高能量密度、长期稳定的大型储能系统至关重要。虽然电极材料的... 详细信息

可充电钠离子电池被视为下一代高效能二次电池的最佳候选之一。电池充放电过程中电极表面及电极与电解质界面行为均对其性能有较大依赖性。因此,分析界面效应的特性对打造高能量密度、长期稳定的大型储能系统至关重要。虽然电极材料的特性研究已相当深入,但对钠离子电池界面效应的稳定性和高效性的研究仍显不足。现有研究成果尚未能为系统性结论提供充分的理论依据。本文回顾了钠离子储存设备中界面效应机制的研究现状,涵盖了电极材料内部的异质界面和固态电解质界面,从理论上分析了层间插入、转化反应和合金化过程中的界面效应,以及这些效应如何影响电池的整体性能。本文旨在为优化电极材料内部的异质界面及固态电解质结构提供理论基础,以提高钠离子电池的性能。同时,本文总结了几种现有的界面效应机制,并综述了目前界面效应研究面临的挑战与机遇,对其在该领域的未来发展进行了展望。

关键词：钠离子存储界面效应固态电解质中间相

石蜡@碳酸钙相变微胶囊在海藻纤维中的应用研究

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丝绸 2024年第9期61卷 55-63页

作者：徐聪珠孙润军董洁宋晓蕾李永贵西安工程大学纺织科学与工程学院西安710048 西安工程大学省部共建智能纺织材料与制品国家重点实验室(培育) 西安710048 闽江学院新型功能纺织纤维与材料重点实验室福州350108

使用石蜡作为相变的基础材料、碳酸钙为壁材,采用自组装法制备功能良好的相变微胶囊,后与海藻酸钠共混后经湿法纺丝制备具有调温功能的海藻纤维。文章通过对微胶囊制备过程中芯壁质量比、搅拌速率、乳化剂类型及配比等工艺参数优化设计... 详细信息

使用石蜡作为相变的基础材料、碳酸钙为壁材,采用自组装法制备功能良好的相变微胶囊,后与海藻酸钠共混后经湿法纺丝制备具有调温功能的海藻纤维。文章通过对微胶囊制备过程中芯壁质量比、搅拌速率、乳化剂类型及配比等工艺参数优化设计,使用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪研究了微胶囊的表面形貌和结构,热重分析仪、差示扫描量热仪、红外热成像仪等分析了微胶囊和调温纤维的热性能。结果表明,当微胶囊芯壁质量比为1︰1、反应转速为1000 r/min、乳化剂为Span80+Tween80(1︰2)时,可得到粒径均匀、形貌良好、具有优异热性能的相变微胶囊;将其与4%的海藻酸钠、2%的PVA混合得到纺丝原液,经湿法纺丝可制备出良好调温功能的海藻纤维。

关键词：相变微胶囊碳酸钙芯壁质量比海藻纤维湿法纺丝热焓值

基于不同谐振腔结构的有机微腔激光器的研究进展(特邀)

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光子学报 2024年第5期53卷 80-98页

作者：朱金龙付红兵廖清首都师范大学化学系光功能材料与器件北京市重点实验室北京100048

有机微腔激光器利用有机增益材料和微腔结构的优点,在先进的光学领域中取得了巨大的发展,具有广泛的应用前景。有机微腔激光器通过对增益材料和谐振腔的调控,实现对激光的频率、横向分布特性及模式选择等进行选择性输出。本文对近年来... 详细信息

有机微腔激光器利用有机增益材料和微腔结构的优点,在先进的光学领域中取得了巨大的发展,具有广泛的应用前景。有机微腔激光器通过对增益材料和谐振腔的调控,实现对激光的频率、横向分布特性及模式选择等进行选择性输出。本文对近年来报道的有机增益材料和光学谐振腔的种类及特性进行了归纳,总结了具有不同谐振腔结构的有机微腔激光的研究进展,为进一步拓展有机微腔激光器提供借鉴和启发。

关键词：有机激光增益介质晶体谐振腔微腔结构

智能二维光子晶体水凝胶精准检测Hg^(2+)

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化学学报 2024年第1期82卷 9-15页

作者：史雨晴储名珠韩波马豪杰李然侯雪艳张玉琦王记江延安大学化学与化工学院、陕西省化学反应工程重点实验室、延安市新能源新功能材料重点实验室陕西延安716000

结合二维光子晶体的德拜衍射效应和水凝胶的体积相转变特性,开发了一种智能二维光子晶体水凝胶,用于精准检测Hg^(2+).采用“三明治”法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列嵌入的聚(丙烯酰胺-烯丙基硫脲)水凝胶.水凝胶链上功能基团的N、O、... 详细信息

结合二维光子晶体的德拜衍射效应和水凝胶的体积相转变特性,开发了一种智能二维光子晶体水凝胶,用于精准检测Hg^(2+).采用“三明治”法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列嵌入的聚(丙烯酰胺-烯丙基硫脲)水凝胶.水凝胶链上功能基团的N、O、S等原子与Hg^(2+)选择性配位,缩短了水凝胶链之间的距离,增加了水凝胶的交联密度,使其收缩,导致二维光子晶体的聚苯乙烯微球间距缩小,德拜衍射环直径变大.通过监测二维光子晶体水凝胶响应前后的德拜衍射环直径,获知微球间距变化,实现了高灵敏、高选择性、快速、可逆检测Hg^(2+).线性检测范围为10~100nmol/L和25~200μmol/L,最低检测限3.32nmol/L.所制智能二维光子晶体水凝胶已成功应用于化妆品及水样中Hg^(2+)的检测.该方法测试简单,只需激光笔和刻度尺,无需精密的仪器设备,可实现便携式检测,为金属离子检测提供了新思路.

关键词：二维光子晶体德拜衍射效应智能水凝胶体积相转变汞离子

两亲型Janus片的制备及提升水性涂料防护性能

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精细化工 2024年

作者：冯军张馨予张琳林王飞孙大吟王娜沈阳化工大学辽宁省特种功能材料合成与制备重点实验室沈阳化工大学沈阳市新型功能涂层材料重点实验室辽宁顺风新材料科技有限公司清华大学化学工程系

利用氨丙基三乙氧基硅烷(APTMS)和苯基三乙氧基硅烷(PETS)提供亲水性—NH2和疏水性苯基(—Ph)，采用水包油乳液界面诱导相分离的溶胶-凝胶一步法制备了两亲性Janus片(α-Janus-β)。将α-Janus-β作为功能填料加入到水性环氧树脂(WEP)... 详细信息

利用氨丙基三乙氧基硅烷(APTMS)和苯基三乙氧基硅烷(PETS)提供亲水性—NH2和疏水性苯基(—Ph)，采用水包油乳液界面诱导相分离的溶胶-凝胶一步法制备了两亲性Janus片(α-Janus-β)。将α-Janus-β作为功能填料加入到水性环氧树脂(WEP)中，制备了α-Janus-β/WEP复合涂层。通过FTIR、Zeta电位、SEM和EDS对Janus片进行了表征，采用水、油乳化性能测试评价了Janus片的两亲性；通过盐雾耐腐蚀、电化学和水接触角测试，考察了APTMS和PETS用量对α-Janus-β/WEP复合涂层防护性能的影响。结果表明，APTMS、PETS用量分别为0.40、0.20 g时制备的α4-Janus-β2具有最佳的各项性能；α4-Janus-β2用量为WEP质量的3%时制备的复合涂层3% α4-Janus-β2/WEP疏水性、耐腐蚀性等防护性能最佳，水接触角为90°，电化学阻抗在30 d后仍可达到3.7×107Ω·cm2，经过60 d盐雾测试后仍具有防护能力。α4-Janus-β2在WEP内分散性良好，疏水侧自取向构筑阻隔保护层，显著提升了WEP涂层的疏水性、耐腐蚀性等防护性能。

关键词：两亲性Janus片水性环氧涂料功能填料疏水性能耐腐蚀性能建筑用化学品

含有石墨烯阵列的SiC基陶瓷材料的制备与力学性能

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无机材料学报 2024年第3期39卷 267-273页

作者：孙川何鹏飞胡振峰王荣邢悦张志彬李竞龙万春磊梁秀兵军事科学院国防科技创新研究院北京100071 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

碳化硅陶瓷是一种重要工程材料,但具有一定的脆性,这限制了其进一步应用。二维石墨烯具有诸多优良特性,可以作为第二相对碳化硅陶瓷材料进行性能改善。然而石墨烯在陶瓷基体中存在分散性较差等问题,难以发挥其对陶瓷基体的改性作用。为... 详细信息

碳化硅陶瓷是一种重要工程材料,但具有一定的脆性,这限制了其进一步应用。二维石墨烯具有诸多优良特性,可以作为第二相对碳化硅陶瓷材料进行性能改善。然而石墨烯在陶瓷基体中存在分散性较差等问题,难以发挥其对陶瓷基体的改性作用。为解决以上问题,本工作以陶瓷有机前驱体聚碳硅烷和工业可膨胀石墨为原料,通过前驱体–纳米插层技术制备了少层石墨烯纳米片(GNPs)的体积分数分别为1%、3%和5%的SiC/GNPs陶瓷基复合材料。GNPs在SiC陶瓷基体中呈阵列态平行排布,显示出极高的取向性;随着GNPs含量增加,阵列中GNPs的间距依次递减,表现出一定的微观组织拓扑可调节性;加入GNPs显著提高了SiC陶瓷的断裂韧性,当GNPs含量为3%时,样品的相对密度为98.5%,抗弯强度为445 MPa,断裂韧性达到最高值5.67 MPa·m^(1/2),相比纯SiC陶瓷提高了40%,由GNPs引发的裂纹偏转与桥连是主要的增韧机制。而进一步提高GNPs含量,断裂韧性下降至4.37 MPa·m^(1/2)。这种含有石墨烯阵列的复合材料可以用于新型“结构–功能一体化”SiC基陶瓷器件的设计与开发。

关键词：碳化硅石墨烯微观组织断裂韧性陶瓷增韧