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三维多孔铜及表面修饰铋协同构筑无枝晶锂金属电极

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 85-97页

作者：王帅孙雨涵高欣宋瑞赵铭钦卢垚鲍晓冰罗巧梅苟蕾樊小勇长安大学材料科学与工程学院西安710061

以化学镀制备的具有微米级三维(3D)多孔结构的3D多孔铜为基底,在其表面电沉积铋修饰层,构建了3D Cu@Bi;将其作为锂金属电极集流体.孔径约5μm的3D多孔结构具有高表面积,有利于降低局部电流密度,电流密度分布更均匀,其大容纳空间可缓解... 详细信息

以化学镀制备的具有微米级三维(3D)多孔结构的3D多孔铜为基底,在其表面电沉积铋修饰层,构建了3D Cu@Bi;将其作为锂金属电极集流体.孔径约5μm的3D多孔结构具有高表面积,有利于降低局部电流密度,电流密度分布更均匀,其大容纳空间可缓解体积变化和释放应力,抑制锂枝晶生长.Bi的亲锂性促进了界面动力学,降低了形核过电位,增强了锂沉积/剥离的可逆性.在3D多孔结构和铋修饰层的协同作用下,锂金属沉积容量>4 mA·h/cm^(2)时,电极表面仍保持平整、光滑;由其组装的半电池经过200次循环后,库仑效率(CE)可保持在98.5%以上;由其组装的对称电池在电流密度为0.5 mA/cm^(2),面容量为1 mA·h/cm^(2)时,可稳定循环1500 h以上,循环100次后电极表面仍光滑、无枝晶;以磷酸铁锂为正极组装的LFP||3D Cu@Bi@Li全电池在1.0C倍率下经过200次循环后,显示出132 mA·h/g的高容量和约87.2%的容量保持率.

关键词：锂电池锂金属电极三维多孔集流体铋修饰层无锂枝晶

基于55 nm DICE结构的单粒子翻转效应模拟研究

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物理学报 2024年第6期73卷 295-304页

作者：张幸刘玉林李刚燕少安肖永光唐明华湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105

单粒子翻转(single event upset,SEU)是器件在辐照空间中应用的关键难题,本文以55 nm加固锁存单元为研究载体,通过三维数值模拟方法,获得了重离子不同入射条件下的线性能量转移(linear energy transfer,LET)阈值和电压脉冲变化曲线,研... 详细信息

单粒子翻转(single event upset,SEU)是器件在辐照空间中应用的关键难题,本文以55 nm加固锁存单元为研究载体,通过三维数值模拟方法,获得了重离子不同入射条件下的线性能量转移(linear energy transfer,LET)阈值和电压脉冲变化曲线,研究了双互锁存储单元(dual interlockded storage cell,DICE)的抗辐照性能和其在不同入射条件下的SEU效应.研究表明,低LET值的粒子以小倾斜角入射器件时,降低了器件间的总电荷收集量,使得主器件节点的电压峰值和电压脉宽最小,器件SEU敏感性最低;由于空穴与电子迁移率的差异,导致DICE锁存器中Nhit的入射角敏感性远大于Phit;合理调节晶体管间距可以削弱电荷共享效应,使得从器件总电荷收集量减小,仿真计算得到此工艺下晶体管间距不能小于1.2μm.相关仿真结果可为DICE锁存单元单粒子效应的物理机制研究和加固技术提供理论依据和数据支持,有助于加快存储器件在宇航领域的应用步伐.

关键词：双互锁存储单元数值模拟单粒子翻转效应电荷共享效应

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绣球花状ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)S型异质结的构建及可见光催化产氢性能

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高等学校化学学报 2024年第5期45卷 81-91页

作者：赵玉彤王仕凯赵福萍陈志合赵丽杰张大凤葛博蒲锡鹏聊城大学材料科学与工程学院聊城252059

通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为... 详细信息

通过合理设计异质结结构来加速光催化产氢反应在高效光催化材料的开发中发挥着不可或缺的作用.ZnIn_(2)S_(4)(ZIS)由于其优异的光电性能和较负的导带位置,在光催化产氢领域受到了广泛关注,但其仍存在严重的光生载流子复合和团聚问题.为此,首先通过理论计算预测了ZnIn_(2)S_(4)/CoWO_(4)(ZIS/CWO)S型异质结的能带结构及电子转移路径,并通过电子局域函数和电荷密度差分确定了异质结界面处的电子交换.随后,采用超声-搅拌-煅烧法将CWO纳米颗粒分散并负载到ZIS花球表面,获得了绣球花状ZIS/CWOS型异质结光催化剂.由于ZIS与CWO之间紧密的界面以及形成的内部电场,致使ZIS/CWOS型异质结的光生电子-空穴对得到了有效分离,进而提高了光催化产氢效率.同时,实验结果确定了S型异质结的形成和载流子的传输路径,揭示了光催化反应机理.

关键词：光催化产氢 S型异质结 ZnIn_(2)S_(4) CoWO_(4) 理论计算

溶液法制备二维钙钛矿层提高甲脒碘化铅钙钛矿太阳能电池稳定性

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物理学报 2024年第6期73卷 386-395页

作者：刘思雯任立志金博文宋欣吴聪聪湖北大学材料科学与工程学院武汉430062

有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因优异的光电转换性能被广泛研究,但CH(NH_(2))_(2)PbI_(3)(FAPbI_(3))固有的化学不稳定性阻碍了其长期以来的发展.特别是薄膜表界面处因更低的活化能而具有突出的湿度敏感性,表界面的缺陷与... 详细信息

有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSCs)因优异的光电转换性能被广泛研究,但CH(NH_(2))_(2)PbI_(3)(FAPbI_(3))固有的化学不稳定性阻碍了其长期以来的发展.特别是薄膜表界面处因更低的活化能而具有突出的湿度敏感性,表界面的缺陷与薄膜稳定性具有强相关性,缺陷的处理结果是提高长期稳定性的关键因素之一.除了界面工程,还有在表面叠加二维钙钛矿层的策略用于界面钝化.然而二维钙钛矿层的制备方法多数具有局限性.本文采用全溶液法的制备工艺,通过在FAPbI_(3)钙钛矿表面均匀涂覆丁基碘化铵(BAI)溶液与热退火的后处理方式,驱动了表面二维(2D)钙钛矿的形成,以减少薄膜表界面缺陷,成功制备了混合维钙钛矿太阳能电池.与此同时,2D钙钛矿中长链分子的疏水性本质上提高了钙钛矿层对水分的容忍度.结果表明,含2D钙钛矿层的未封装器件在相对湿度(RH)为60%的室温环境空气中连续工作近1000 h后仍保持初始效率的80%以上.这种方法构建的2D钙钛矿层在不影响载流子传输性能的同时显著提高了薄膜与器件的长期稳定性,符合高质量钙钛矿太阳能电池的要求与发展趋势,是一种极具发展潜力的策略.

关键词：钙钛矿太阳能电池二维钙钛矿界面钝化稳定性

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纤维素基固态荧光传感器的研究进展

复合材料学报 2024年第1期41卷 121-133页

作者：杨青峰安聪聪张明李正辉施镭周凝宇北华大学材料科学与工程学院吉林132013

在“双碳”战略背景下,生物基荧光智能材料的研究进展及其多功能应用备受瞩目。纤维素是自然界储量最丰富的天然高分子材料,基于纤维素的固态荧光传感器不但具备绿色、成本低、可降解、亲水性好、生物相容性好、无毒等优点,相较于传统... 详细信息

在“双碳”战略背景下,生物基荧光智能材料的研究进展及其多功能应用备受瞩目。纤维素是自然界储量最丰富的天然高分子材料,基于纤维素的固态荧光传感器不但具备绿色、成本低、可降解、亲水性好、生物相容性好、无毒等优点,相较于传统的荧光分子探针,还拥有更便携、高效、寿命长、稳定性高、适用场景广泛等优势。综述了近些年来利用化学改性制备纤维素基固态荧光传感器的研究进展,阐明了纤维素与不同荧光分子结合的机制,即通过共价交联或者引入官能团,将荧光分子引到纤维素表面进行改性。分类介绍了各种纤维素基固态荧光传感器的类型,包括阳离子型、阴离子型、pH型、硝基芳香型、气体型和双(多)重响应型等,以及在环境检测、生物成像、食品安全、荧光印刷及防伪等应用领域的优势。最后,详细探讨了纤维素基荧光智能传感器的相关研究,并对其发展机遇和未来挑战进行展望。

关键词：荧光纤维素智能响应传感器检测

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荧光透明功能木质复合材料的研究进展

复合材料学报 2024年第6期41卷 2863-2873页

作者：龙寿富张明安聪聪北华大学材料科学与工程学院吉林132013

随着社会不断发展,迫切需要一种环保、成本低、韧性好、强度高、附加值高的绿色复合材料-荧光透明功能木质复合材料,以替代传统玻璃门窗、建筑及家居材料。荧光透明功能木质复合材料具有绿色、高透光率、强度高、韧性好、荧光效果优异... 详细信息

随着社会不断发展,迫切需要一种环保、成本低、韧性好、强度高、附加值高的绿色复合材料-荧光透明功能木质复合材料,以替代传统玻璃门窗、建筑及家居材料。荧光透明功能木质复合材料具有绿色、高透光率、强度高、韧性好、荧光效果优异、紫外屏蔽性好、抗菌和良好力学性能等优点,应用领域广阔。本文综述了荧光材料的发光原理及影响因素、木质基材的各种制备方法及荧光透明功能木质复合材料的应用,并介绍了荧光透明功能木质复合材料在LED灯、传感器、加密防伪及紫外转换和甲醛检测等方面的应用,最后展望未来的应用场景并提出了目前亟待解决的问题。

关键词：荧光透明木质复合材料发光原理木模板设计智能传感光阻隔与转换

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基于数值模拟的新拌混凝土竖直泵送流动行为

建筑材料学报 2024年第6期27卷 551-558页

作者：徐支松袁世军刘加平东南大学材料科学与工程学院江苏南京211189 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

借助数值模拟研究了3种流动性的混凝土在竖直向上泵送时的管内流动行为,分析了混凝土内部压力和流速的分布规律.结果表明:泵送压力主要受润滑层性质的影响,其纵向分布与管壁阻力沿程变化规律有关,截面中心的泵送压力略高于管壁处;混凝... 详细信息

借助数值模拟研究了3种流动性的混凝土在竖直向上泵送时的管内流动行为,分析了混凝土内部压力和流速的分布规律.结果表明:泵送压力主要受润滑层性质的影响,其纵向分布与管壁阻力沿程变化规律有关,截面中心的泵送压力略高于管壁处;混凝土在管内的流动存在“前进—扩散—滞留堆积—汇聚”的行为特征,并据此分析了润滑层的形成和粗骨料的迁移,解释了泵送离析和堵管的原因.

关键词：泵送混凝土流动行为压力分布速度分布数值模拟润滑层骨料迁移

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通过调控表面石墨烯-环氧树脂复合涂层的仿生界面和取向以提高镁合金的防腐和热/电性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 157-170页

作者：隋普升刘成宝张爱猛孙聪崔蓝月曾荣昌山东科技大学材料科学与工程学院青岛266590 郑州大学材料科学与工程学院郑州450002

通过旋涂方法制备具有“砖泥”结构的仿生石墨烯−环氧树脂复合涂层。合成咪唑基离子液体修饰的石墨烯(GI)以改善石墨烯(G)和环氧树脂之间的界面相容性。通过扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱观察和分析其表面... 详细信息

通过旋涂方法制备具有“砖泥”结构的仿生石墨烯−环氧树脂复合涂层。合成咪唑基离子液体修饰的石墨烯(GI)以改善石墨烯(G)和环氧树脂之间的界面相容性。通过扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱观察和分析其表面形貌和化学结构,利用热成像仪记录表面温度变化,通过体积表面积电阻率测试仪和激光闪点法分别测定涂层的表面电阻率和导热系数,通过电化学阻抗谱和盐雾腐蚀试验表征其耐蚀性。复合涂层中的GI层呈现出近似平行的取向,从而提高热传导和静电耗散效率。穿过平面的导热系数和表面电阻率分别为0.77 W·m^(−1)·K^(−1)和1.6×10^(6)Ω·cm。电化学阻抗谱测试表明,经过40 d的浸泡,涂层的低频模量达到6.76×10^(10)Ω·cm^(2),比纯环氧涂层提高约2个数量级,表现出优异的耐腐蚀性。

关键词：仿生结构复合涂层镁合金石墨烯取向耐蚀性

镁合金电弧增材技术基本工艺及工艺因素影响综述

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材料导报 2024年第7期38卷 189-197页

作者：凌子涵王利卿张震赵占勇白培康中北大学材料科学与工程学院太原030051 太原科技大学材料科学与工程学院太原030024

轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm^(3),是实际工程应用中最轻的金属结构材... 详细信息

轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm^(3),是实际工程应用中最轻的金属结构材料之一。这两点使电弧增材镁合金大型复杂构件的生产研究受到重视。然而,电弧增材涉及电磁、传热、流体等复杂物理变化,同时镁合金又存在易氧化、易挥发等问题,这对电弧增材的工艺控制提出严峻考验。为此本文归纳总结了镁合金电弧增材技术基本工艺类别,分析了主要工艺参数对电弧增材制造镁合金成型质量、微观组织、力学性能的影响规律和深层机理,指出了镁合金电弧增材技术的现有问题,最后对镁合金电弧增材技术的未来研究方向提出了一些建议和展望。

关键词：镁合金电弧增材制造工艺因素成型质量微观组织力学性能