非对称银纳米柱的光学特性及制备

摘要:提出了一种新颖的非对称银纳米柱结构,并采用时域有限差分(FDTD)法对其激发的表面等离子体共振(SPR)模式进行了数值模拟。通过磁控溅射和离子束刻蚀技术,成功制备了该单层非对称银纳米柱结构,并通过透射光谱分析其光学特性。实验结果表明,该结构对环境折射率变化敏感,在生化物质的现场快速检测中显示出巨大潜力。基于这一发现,进一步设计并模拟了双层非对称银纳米柱结构,确认了其对偏振光的高度敏感性。这些研究成果为开发新型生物化学传感器提供了重要的理论和实验基础。

有机太阳能电池溶剂退火表征技术研究进展

摘要:有机太阳能电池(organic solar cells, OSCs)因其成本低及其轻量化和可调性等显著优势成为一项重要的绿色能源技术. OSCs活性层的形貌调节和结晶度关乎器件性能的优劣. 因此, 人们提出了各种优化形貌和调节结晶度的后处理策略, 如热退火(TA)、溶剂退火(SVA)、添加剂等. 但是添加剂较差的相容性会影响器件性能. TA和SVA都作为目前流行的后处理策略, 热退火是通过加热给分子提供驱动力, 进而对活性层表面形貌进行优化.而与热退火不同的是, 溶剂蒸气退火能够渗透进薄膜内部为分子运动提供自由体积, 因其操作简单和调控手段灵活等优势而引起了人们的兴趣. 然而, 由于溶剂蒸气对OSCs活性层的影响机制还不明确, 这抑制了SVA的发展. 因此, 本文总结了目前被广泛应用的几种动力学表征技术和装置, 包括拉曼荧光光谱(PL)、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、掠入射广角X射线散射(GIWAXS)和掠入射小角X射线散射(GISAXS)等, 研究人员可以通过这一综述全面了解SVA的动态过程, 从而有可能提高器件性能. 最后, 展望了SVA表征技术在OSCs中面临的挑战和未来发展方向.

共价有机框架的设计及其在催化C—H 活化领域的应用进展

摘要:共价有机框架(COFs)作为新兴多孔材料, 因其独特的可设计性、较高的孔隙度和结晶度以及可修饰的孔道环境,有望成为催化领域中一种重要的催化剂. 近年来, 随着对COFs 材料研究的逐渐深入, 人们对其结构设计更为多样化,逐渐探索出多种有关COFs 材料的构建策略, 使其在催化领域中展现出非凡的应用前景. 因此, 从COFs 材料的基本结构出发, 全面地讨论了常见的构建策略, 并列举部分COFs 材料在C—H 活化领域的实际应用, 详细介绍其在这些反应中的催化机理. 最后, 讨论了COFs 材料当前在催化领域面临的问题与困境, 期望为COFs 材料在催化C—H 活化领域未来的发展提供有益指导.

新型石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究进展

摘要: 介绍了石墨烯复合材料的防腐蚀原理,总结了国内外石墨烯和氧化石墨烯防护膜在金属防腐蚀领域的研究现状及存在的问题。简要介绍了改性石墨烯复合涂层的制备工艺及其效果。从无机纳米氧化物/石墨烯复合材料、聚苯胺/石墨烯复合材料、聚氨酯/石墨烯复合材料和硅烷/石墨烯复合材料等四方面综述了改性石墨烯复合材料在金属防护中的应用,指出目前我国石墨烯复合材料存在的主要问题,并对石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究方向进行了展望。

超高速激光熔覆技术研究现状及发展展望

摘要:作为电镀和热喷涂的替代技术,超高速激光熔覆技术自问世以来备受瞩目。通过与常规激光熔覆技术对比,阐明超高速激光熔覆的技术原理;与电镀、热喷涂、常规激光熔覆等技术对比,分析其技术特点和优势。从设备、材料、工艺、组织和应用等方面综述超高速激光熔覆技术的研究现状,分析该技术的不足,并对其研究及应用发展提出建议。

航天热防护用树脂基复合材料研制的前沿进展

摘要:近年来, 在航空航天技术不断进步的背景下, 热防护系统(TPS)的材料选择和优化显得尤为关键. 本综述针对树脂基复合材料在热防护领域的研究和应用进展, 总结了不同树脂体系在提高材料热稳定性及耐烧蚀性等方面的最新成果, 讨论了多种纤维增强材料提升界面结合强度的方式, 展望了新型纤维改性方法与树脂成型条件在新型热防护树脂基复合材料中的应用前景, 旨在为新一代航天器热防护材料的设计制备提供指导.

混合颗粒吸热器的综合光学性能研究与优化

摘要:为降低高温吸热器太阳光反射和红外辐射散热损失,提高吸热温度和效率,设计并加工了一种石英玻璃切角拉西环颗粒。结合石英玻璃球和氮化硅球,通过分层堆叠,组建了R5B0、R4B1、R3B2、R2B3、R1B4、R0B5六种混合颗粒吸热器。采用颗粒尺度光线跟踪模型,结合实验测量验证,对混合颗粒吸热器的综合光学性能及其影响因素进行研究。结果表明,石英玻璃切角拉西环颗粒能显著降低聚集太阳光反射损失,而石英玻璃球能有效抑制红外辐射损失。R5B0的聚集太阳光反射损失较R0B5低10% 左右,而R0B5的红外发射率较R5B0低3.7%~9.7%(工作温度范围为800~2500 K)。在不同工作温度下,最高热效率对应的吸热器类型不同。在低温工作段,R5B0热效率最高,而在高温工作段(>2175 K),R0B5热效率最高。由于石英玻璃对太阳辐射吸收低,石英玻璃颗粒吸收的太阳能份额仅占3.0%~6.5%,对降低石英玻璃颗粒的工作温度、维持光学性能具有重要的现实意义。

液晶分子优化给体材料组装制备高性能有机太阳能电池

摘要:活性层形貌优化是实现高效、稳定的体异质结有机太阳能电池(OSC)的关键,添加剂工程被广泛用于优化OSC活性层的膜形貌. 基于此,本文工作提出了一种利用具有简单结构的液晶分子4-氰基-4'-庚基联苯(7-CB)作为添加剂优化给体聚合物(PM6)在共混膜中聚集行为的策略. 通过掠入射广角X 射线散射、原位吸收光谱及分子动力学模拟等表征发现,7-CB通过与PM6 的烷基侧链之间的范德华力和CH/π相互作用诱导PM6 规整排列,增强了PM6 之间的相互作用,提高了活性层薄膜的结晶度. 得益于此,无任何后处理的活性层薄膜中电荷传输得到改善,电荷重组被大幅抑制. 基于7-CB处理的PM6:L8-BO制备的硬质和柔性二元OSCs效率分别从15.41%和14.90%提高到18.01%和17.26%.