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响应型柔性材料系统的向光性驱动

响应型柔性材料系统的向光性驱动

摘要：光响应材料在光刺激下能改变自身的物理或化学性质，因其对电磁波多自由度的高敏感、多维度响应能力，在与传感、驱动相关的多种应用领域中备受关注. 近年来，基于光响应软材料的光驱动系统逐渐完成了从简单的感知、受激作动到持续自主反馈控制的进化，这意味着柔性材料在受到刺激发生形态变化的基础上，逐步具备接受和转化能量的能力，进而实现自主驱动. 一系列基于柔性光响应材料的软体作动系统对与方向实时改变的光源、热源、声源等能量源，表现出方向识别与准确跟踪的能力. 这种“向光性”“趋光性”实现的难点在于让光响应柔性材料识别刺激源的方向并向其作动、在对准方向时停止作动，在受外部扰动、方向失准时自主向光调整，从而在一定程度上体现类似动、植物的自主性.因此，对近年来光响应材料在传感、驱动及自适应调节领域的研究进展进行综述，总结了柔性材料作动从响应型到自控型的发展历程，从传感、驱动、反馈三个组成循环的关键过程剖析其能量转化、传递过程中的物理、化学机制，并展望自控制光响应材料系统在仿生驱动器和软体机器人等研究领域的发展方向与潜力.
光电 2025年05月19日
深度学习赋能微纳光子学材料设计研究进展

深度学习赋能微纳光子学材料设计研究进展

摘要：光子学结构设计是微纳光学器件和系统研究的核心。许多人工设计的光子学结构，比如超材料、光子晶体、等离激元纳米结构等，已经在高速可视通信、高灵敏度传感和高效能源收集及转换中得到了广泛的应用。然而，该领域中通用的设计方法是基于简化的物理解析模型及基于规则的数值模拟方法，属于反复试错的方法，效率低且很可能会错过最佳的设计参数。因此，快速得到设计参数和光谱响应信息之间的潜在关联性，是实现光子学器件高效设计的关键。在过去的几年里，深度学习在语言识别、机器视觉、自然语言处理等领域发展迅速。深度学习的独特优势在于其数据驱动的方法，可以让模型从海量数据中自动发现有用的信息，这为解决上述光子学结构设计问题提供了一种全新的方法。本篇综述从不同的微纳光子学结构设计的应用场景出发，介绍了不同的深度学习模型在光子学设计领域中的适用范围和选择依据，并对该领域未来的机遇与挑战进行了总结与展望。
光电 2024年01月22日
大尺寸金刚石晶圆复制技术研究进展

大尺寸金刚石晶圆复制技术研究进展

摘要：半导体技术的发展离不开大尺寸晶圆的高效制备。在半导体领域，晶圆复制可以通过同质外延生长后进行切割或者基于异质衬底进行异质外延来实现，从而批量生产。金刚石作为新型超宽禁带半导体材料，在电真空器件、高频高功率固态电子器件方面具有良好的应用前景。而由于金刚石材料具有极高硬度，晶圆复制也面临诸多问题。传统的激光切割方法虽然可以实现对超硬特性金刚石进行加工，但其较高的加工损耗已经无法满足大尺寸晶圆的制备需求，呕需开发损耗小、效率高的金刚石晶圆复制技术。文章介绍了目前常见的半导体晶圆复制技术，总结了金刚石复制技术的研究进展及现阶段发展水平，并对未来大尺寸金刚石晶圆复制技术的发展方向进行了分析与展望。
光电 2025年02月12日
聚多巴胺(PDA)制备的电极材料在超级电容器中的应用进展

聚多巴胺(PDA)制备的电极材料在超级电容器中的应用进展

摘要: 现今,能源短缺的严峻形势将会逐渐影响人们的生产生活,所以开发新的储能元件成为科学家的研究重点。其中,超级电容器作为一种优异的储能器件,备受关注,但受限于其能量密度和功率密度不高而不能满足大规模的实际应用需求。因此,开发新的电极材料,成为解决此问题的方法之一。聚多巴胺(PDA)作为一种新材料,具有很多优点,如,高碳化率、高粘附性、多种官能团(邻苯二酚、胺和亚胺,大π电子结构)等。将PDA 作为电极材料,是最近才出现的热门课题,PDA 利用自身的高含碳量可以作碳电极;此外,自身含有胺基官能团可进行杂原子掺杂;最重要的是可以作为粘结剂,不仅能牢牢吸附外加材料,而且能够修饰复合材料内部结构,参与赝电容反应,增加复合材料比电容。在本文中我们将根据PDA 与不同物质复合在一起的分类方式,分别介绍PDA 在超级电容器中参与一元、二元、三元复合电极材料的应用。
光电 2025年05月10日
柔性超级电容器电极材料制备方法研究进展

柔性超级电容器电极材料制备方法研究进展

摘要：随着柔性超级电容器在可穿戴、小型化、便携式、柔性消费电子产品中的潜在应用，新材料、新加工技术和新设计得到了推广。电极材料是柔性超级电容器中重要的组成部分，其优异的性能决定了整个器件的应用。通过介绍柔性超级电容器电极材料的制备方法，总结了柔性超级电容器现阶段发展所面临的挑战，期望为制备高性能的柔性超级电容器提供参考。
光电 2024年01月22日
半导体纳米晶体的冷等离子体合成: 原理、进展和展望

半导体纳米晶体的冷等离子体合成: 原理、进展和展望

摘要：冷等离子体已发展成为纳米材料合成领域的重要技术途径. 无需化学溶剂和配体, 冷等离子体为高品质半导体纳米晶体的生长提供了独特的非热力学平衡环境: 等离子体中的高能电子与纳米颗粒碰撞使得纳米颗粒带电, 可降低或消除纳米颗粒之间的团聚; 高能表面化学反应能够选择性地将纳米颗粒加热到远超环境气体温度的温度; 气相中生长物和固相纳米颗粒表面结合物之间化学势的巨大差异, 有利于实现纳米晶体的超高浓度掺杂. 本文综述了冷等离子体合成半导体纳米晶体的研究现状, 详细讨论了冷等离子体中纳米颗粒形核、生长和晶化的基本原理, 总结了冷等离子体在单元素、化合物和复杂核壳结构纳米晶体方面的研究进展, 特别强调了冷等离子体在纳米颗粒尺寸、形貌、结晶状态、表面化学和组分等性能调变上的技术优势, 概述了超掺杂纳米晶体呈现的新颖物性, 展望了冷等离子体技术在纳米晶体合成领域的应用前景.
光电 2025年01月16日
新型WN纤维透明电极的制备及透光导电性能

新型WN纤维透明电极的制备及透光导电性能

摘要：纤维透明电极兼具高透光与高导电性，有望取代传统锡掺杂氧化铟（简称ITO）成为新一代透明电极材料。金属纤维虽具有高导电性，但在受热或酸碱腐蚀条件下其性能急剧下降，应用环境受限。针对上述问题，本文采用电纺丝结合氮化热处理工艺制备出新型WN 导电纤维，进一步通过近场直写方法实现纤维的有序排列与WN 纤维透明电极的图案化构筑，以获得高透光高导电且耐热耐腐蚀的新型高性能透明电极。研究结果表明，WN 纤维的导电性随氮化温度的升高而增大，900℃氮化制备的WN 纤维的电导率高达2189 S/cm。通过近场直写可以有效调控WN 纤维透明电极的网格结构，进而调控其透光性与导电性。当网格间距为200μm 时，对应透明电极的透光率高达94%以上，方阻低至6.0Ω/sq，性能优于目前报道的金属纤维透明电极。与金属纤维相比，WN 纤维透明电极还具有优异的耐热与耐腐蚀性，在160℃氧化16h，方阻仅增加8%，在pH 值为1~13 的酸碱溶液中腐蚀1min，方阻增幅≤3%。
光电 2025年03月28日
柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

柔性可穿戴碲化铋基热电器件的研究进展

摘要：随着全球能源的消耗加剧，热电器件的开发应用成为解决能源消耗问题的有效途径之一，其中，碲化铋(Bi2Te3) 基柔性热电器件因在可穿戴领域逐步实现应用，得到了学界和业界的广泛关注。然而，受其材料成本较高、刚性结构等多方面因素的限制，Bi2Te3 基柔性热电器件难以在保持高效热电性能的同时，实现柔性可穿戴化应用。本文系统地阐述了当前Bi2Te3 基柔性热电器件在材料复合与柔性结构设计上的研究进展，特别是在柔性结构设计上，涵盖了块状、膜类及纱线型3 种结构。最后，总结分析了Bi2Te3 柔性热电器件未来可能面临的挑战与发展趋势，以期促进热电器件在可穿戴领域实现广泛应用。
光电 2024年10月30日
光学超晶格:从体块到薄膜

光学超晶格:从体块到薄膜

摘要:光学超晶格是一种基于准相位匹配技术的非线性光学材料。通过铁电畴工程研制出不同微结构的光学超晶格,可以实现高效灵活的非线性频率转换,并对光场进行多维调控。光学超晶格的基质材料,经历了从体块到薄膜的发展,伴随着两种材料体系超晶格制备技术的突破,催生了激光变频技术、非线性光场调控和多功能集成光量子芯片等重要应用。
光电 2024年10月16日
薄膜铌酸锂光电器件与超大规模光子集成

薄膜铌酸锂光电器件与超大规模光子集成

摘要：近年来，薄膜铌酸锂光子集成技术发展极为迅速，其背后有着深刻的物理、材料、技术原因。单晶薄膜铌酸锂为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。面向未来的新一代高速光电器件与超大规模光子集成芯片应用，本文回顾了薄膜铌酸锂光子技术的起源及其近期的快速发展，讨论了若干薄膜铌酸锂光子结构的加工技术，并展示了一系列当前性能最优的薄膜铌酸锂光子集成器件与系统，包括超低损耗可调光波导延时线、超高速光调制器、高效率量子光源，以及高功率片上放大器与片上激光器。这些器件以其体积小、质量轻、功耗低、性能好的综合优势，将对整个光电子产业产生难以估量的影响。
光电 2024年09月29日