碳纳米管与石墨烯协同提高导热硅脂热性能

以甲基硅油为基础油,碳纳米管、石墨烯或碳纳米管/石墨烯混杂物为导热填料,制备复合导热硅脂.研究结果表明:以碳纳米管为单一导热填料,碳纳米管管径越小,管长越长,越有利于导热硅脂的导热性能提升.当总填充量在6％、碳纳米管和石墨烯配比为2 ∶1时,导热硅脂的热导率提高19％.碳纳米管对石墨烯纳米片起到了分隔和桥连的作用,提高...     

石墨烯与纳米颗粒协同提高复合体系热导率

本文详细阐述了石墨烯和球形纳米颗粒间提高复合物热导率的协同效应。石墨烯和纳米颗粒在复合物中可形成紧密堆积结构,该结构阻止了石墨烯的团聚。二维的石墨烯能够在纳米颗粒之间架桥,为复合体系提供了更加有效的声子传输通道,降低了界面热阻。当石墨烯添加量为质量分数1.0%时,导热硅脂的热导率达到了3.45 W/(m·K),EVA复合材料的热导率达到了2.41 W/(m·K);在PC/ABS基体中,石墨烯添加质量分数0.5%时,热导率达到3.11 W/(m·K);在环氧树脂基体中,当负载银的石墨烯填充量为质量分数5.0%时,热导率到达了0.95 W/(m·K)。     

石墨烯/石蜡复合材料的热物理性能研究

为改善相变蓄热用石蜡的导热性能,通过向石蜡基材中掺杂微量的石墨烯制备石墨烯/石蜡复合材料。采用扫描电子显微镜、热传导分析仪和差式扫描量热仪等获取了复合材料的表观形貌、热导率、熔点和相变潜热等关键热物性参数,讨论了石墨烯质量分数对这些参数的影响。通过动态热响应实验,揭示了石墨烯质量分数和热源温度对复合材料热响应速率的影响规律。结果表明,与纯石蜡相比,石墨烯/石蜡复合材料的热导率得到显著提高。当石墨烯的质量分数由0.2%升至2.0%,复合材料的热导率由0.266 W·m~(-1)·K~(-1)提高到0.346 W·m~(-1)1·K~(-1)。复合材料的相变潜热与纯石蜡相比并未减小,且其热响应速率高于纯石蜡。     

石墨烯制备方法及粒径对复合材料热导率的影响

石墨烯是由碳原子构成的单原子厚度的二维层状材料,具有许多优异的性能,是当前国内外研究热点之一,受到物理、化学、材料、电子、能源、生物和信息技术等领域的广泛关注。石墨烯是目前所测得导热系数最高的材料,在强化传热领域具有潜在的应用价值。较为系统地研究了石墨烯的制备方法及石墨的粒径对环氧树脂复合材料热导率的影响。实验发现,所采用的三种插层剂(硫酸、十四烷基胺及FeCl3)中,添加量较少时(如体积分数为1%),十四烷基胺插层法最为有效。而添加量较高时,硫酸插层制备的石墨烯纳米片效果最佳。制备石墨烯纳米片所采用的石墨粒径较大时,石墨烯/环氧树脂(Epoxy)复合材料的热导率越高。通过优化石墨烯的制备方法,石墨烯纳米片在体积分数为3.9%时,其热导率可达0.94 W·m~(-1)·K~(-1)),比基体材料提高了2.6倍。     

镓基液态金属热界面材料的性能研究

采采用微氧化法制备Ga基室温液态金属热界面材料。实验结果表明,微量氧化镓的存在可显著改善液态金属的润湿性,且GaIn10合金热界面材料具有较高的热导率(约19.2 W·m~(-1)·K~(-1))。搭建接触传热测试平台,分别研究液态金属Ga及其二元、三元合金热界面材料的导热性能,对比市售导热硅脂,该新型镓基热界面材料,特别是其二元合金热界面材料,在大功率下工作时热源温度相对于导热硅脂下降近14℃,界面热阻只有5.4 Kmm~2/W,显示出更加优越的导热性能。     

复合除湿剂导热系数及动态除湿性能研究

为提高硅胶除湿剂的传热性能,并且不影响其吸湿性能,本文选择高热导率的硫化石墨作为传热基质,制作不同密度的硅胶/硫化石墨固化复合除湿剂。通过激光闪光法和动态称重法对样品进行导热系数和动态除湿性能测试。结果表明复合除湿剂导热性能随着固化密度的增大先增加后减小,导热系数最高可达16.2 W·m~(-1)·K~(-1),约为纯硅胶除湿剂的230多倍。复合除湿剂的吸湿性能随着固化密度的升高而下降,密度为300 kg·m~(-3)。复合吸附剂的动态吸湿速率约为纯硅胶的2倍以上。     

AgNbO_3/石墨烯复合材料的合成及其可见光催化甲基橙降解活性（英文）

采用固相法合成AgNbO_3/石墨烯复合纳米材料,利用透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对样品的形貌及光学性质进行了表征。研究发现,AgNbO_3与石墨烯复合后,带隙能明显降低,吸收光波长范围增大。以甲基橙溶液的降解为光催化模型反应评价了AgNbO_3/石墨烯复合纳米材料的可见光催化性能。结果表明:与纯AgNbO_3相比,AgNbO_3/石墨烯复合纳米材料对甲基橙的可见光催化性能明显增强。实验条件下,经300℃煅烧的AgNbO_3/石墨烯(2∶1)复合纳米材料表现出最优的催化性能,它对甲基橙的可见光催化脱色速率系数约为纯AgNbO_3的10倍。光催化降解机理研究表明,促使甲基橙降解脱色的主要活性物种为·O_2~-和h+。     

金刚石衬底原位生长石墨烯的复合结构热输运

石墨烯作为一种具有超高导热性能的二维纳米材料,不断引起人们的关注。实际应用中,石墨烯需附着在一定的衬底材料上,从而导致界面处强烈的声子散射和热导率的显著降低。为解决此类问题,本文采用一种原位催化生长技术制备出了金刚石/石墨烯复合材料。与转移到SiO_2/Si衬底的结构相比,在金刚石上生长得到的复合结构热导率被明显提高(约793 W·m~(-1)·K~(-1)),且石墨烯与金刚石衬底的界面热阻小于4.85×10~(-5)m~2·K·W~(-1)。这源于金刚石衬底为石墨烯提供了可观的热学贡献,而原位键合的生长让界面中产生有别于非键相互作用的杂化结构,使得界面热阻被降低。该结构优异的传热性能为石墨烯复合材料提供了一种新的方案。     

混合比例对复合纳米流体在微通道内的流动换热特性影响研究

采用两步法制备了不同混合比例的水基Al_2O_3和TiO_2纳米流体,总体积浓度均为0.2%,用热物性分析仪(HotDisk 2500S)测试了其导热系数。将制备好的复合纳米流体应用于硅基微通道热沉内研究了其流动换热特性。微通道水力直径为104.35μm,流道形状分别分为直线型和折线型。研究发现不同混合比例的纳米流体换热效果均强于去离子水。在Re=305时,相较于去离子水,混合比例为1:1的Al_2O_3-TiO_2复合纳米流体在折线型微通道内对流换热系数增加了9.0%。     

低浓度高热导率的石墨烯/树脂复合物及其应用

当多个LED密集排列组成大功率照明系统时,散热问题成为影响LED灯发光性能的主要技术瓶颈之一,因此解决散热问题已成为功率型LED应用的先决条件。本文将功能化石墨烯与硅树脂复合制备出了低填充量高导热性能的石墨烯/硅树脂复合材料。石墨烯(Graphene)填充质量分数为0.015时,复合材料的热导率高达2.758 W/(m·K),比纯硅脂基体提高了13倍;添加石墨烯后明显改善了硅树脂的热稳定性。将该复合材料作为热界面材料应用于大功率LED芯片模组基板与灯具冷却外壳之间的散热,能获得很好的增强效果,结果表明石墨烯填充质量分数仅为0.008时,基板与外壳之间的温度差究可达到小于5℃,满足大功率LED灯具的散热要求。     

氧化铟/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料的微结构及其热电性能研究

通过化学氧化合成的方法将纳米In_2O_3复合到聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)中得到In_2O_3/PEDOT复合材料.利用X射线衍射、红外光谱、电子显微镜及正电子湮没等方法对复合材料的微观结构进行了系统研究,同时对材料的热学和电学性能进行了表征.结果表明,当In_2O_3的含量在22 wt%以下时,In_2O_3能很好地分散到PEDOT基体中.热电性能测试则显示In_2O_3/PEDOT复合材料的导电率随In_2O_3含量增加明显增大.纯PEDOT的电导率仅为7.5 S/m,而含12.3 wt%In_2O_3的复合材料的电导率达到25.75 S/m.该复合材料相应的功率因子(68.8×10~(-4)μW/m·K~2)相对于纯的PEDOT(14.5×10~(-4)μW/m·K~2)提高了近4倍.另外,复合材料的热导率相对于纯PEDOT也有所降低.最终复合材料的热电优值由0.015×10~(-4)提高到了0.073×10~(-4).结果表明,In_2O_3/PEDOT复合材料的热电性能相对于纯PEDOT的热电性能得到了比较明显的提高.     

纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料制备及热物性研究

本文分别制备了纳米石墨烯片质量分数为0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%的纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料,并通过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等实验对其形貌结构及热物性进行表征和研究.实验表明本文制备的纳米石墨烯-正十八烷复合相变材料具有很好的相变稳定性;当纳米石墨烯片的质量分数达到2%时,复合相变材料的导热系数相对于纯十八烷高出了89.4%.     

低浓度高热导率的石墨烯/树脂复合物及其应用

当多个LED密集排列组成大功率照明系统时,散热问题成为影响LED灯发光性能的主要技术瓶颈之一,因此解决散热问题已成为功率型LED应用的先决条件。本文将功能化石墨烯与硅树脂复合制备出了低填充量高导热性能的石墨烯/硅树脂复合材料。石墨烯(Graphene)填充质量分数为0.015时,复合材料的热导率高达2.758 W/(m.K),比纯硅脂基体提高了13倍;添加石墨烯后明显改善了硅树脂的热稳定性。将该复合材料作为热界面材料应用于大功率LED芯片模组基板与灯具冷却外壳之间的散热,能获得很好的增强效果,结果表明石墨烯填充质量分数仅为0.008时,基板与外壳之间的温度差可达到小于5℃,满足大功率LED灯具的散热要求。     

纳米Ce_(0.95)M_(0.05)O_2(M=Fe,Nd, Eu)光谱特征及其催化性能研究

采用水热法制备纳米Ce_(0.95)M_(0.05)O_2(M=Fe~(3+),Nd~(3+),Eu~(3+))固溶体,系统研究了固溶体的微观晶体结构及光谱特性。X射线衍射(XRD)结果表明,掺杂样品均为单相萤石立方结构,无对应于掺杂离子氧化物的杂相存在,说明三种掺杂离子均成功掺入CeO_2晶格内而形成固溶体。计算各样品的晶粒尺寸,得到掺杂固溶体的粒度均低于20 nm。采用紫外可见光谱(UV-Vis)表征固溶体的电子跃迁性能。与纯CeO_2相比,掺杂固溶体的吸收边均发生红移;同时,拟合得到各样品能隙由大到小依次为:CeO_2(3.13 eV)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(3.04 eV)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(2.94 eV)Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(2.75 eV)。荧光光谱(PL)测试表明,掺杂样品的发射峰强度均比纯CeO_2低,其中Fe~(3+)掺杂固溶体样品的荧光强度降低最为明显。其原因在于Fe~(3+)掺杂会使固溶体晶格内引入更多缺陷,从而阻碍了电子与空穴的复合。将固溶体作为催化剂添加到Mg_2Ni-Ni中,球磨制得Mg_2Ni-Ni-5%Ce_(0.95)M_(0.05)O_2复合材料,系统测试复合材料电极的电化学和动力学储氢性能。结果表明, Ce_(0.95)M_(0.05)O_2固溶体可有效提高Mg_2Ni-Ni合金复合材料的电化学放电性能,最大放电容量分别为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(874.8 mAh·g~(-1))Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(827.8 mAh·g~(-1))Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(822.7 mAh·g~(-1))CeO_2(764.9 mAh·g~(-1))。同时,催化剂还可有效提高复合材料的电化学循环稳定性,经20次循环后的容量保持率为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(49.8%)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(49.7%)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(46.3%)CeO_2(34.1%)。对复合材料进行高倍率放电性能(HRD)表征,掺杂固溶体催化剂能够显著提高样品的大电流放电性能,如当放电电流密度为200 mAh·g~(-1)时,各样品的HRD为:Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2(59.5%)Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2(57.4%)Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2(55.7%)CeO_2(54.4%)。采用恒电位阶跃测试催化剂对复合材料中H扩散能力的影响, H扩散系数由大到小依次为Ce_(0.95)Fe_(0.05)O_2Ce_(0.95)Eu_(0.05)O_2Ce_(0.95)Nd_(0.05)O_2CeO_2。分析认为,固溶体的催化效果与其氧空位浓度、晶格缺陷及掺杂离子易变价特性密切相关。     

表面活性剂对Al_2O_3-H_2O纳米流体热物性特性的影响

本实验通过添加四种不同表面活性剂,分析对Al_2O_3-H_2O纳米流体热物性特性的影响,加入SDBS、SDS和PVP的Al_2O_3-H_2O过冷度分别下降20.17%、6.19%和3.18%,导热系数分别下降2.94%、4.63%和3.71%,相变时间分别延长4.40%、8.60%和6.18%。但添加TEA表面活性剂,反使得Al_2O_3-H_2O纳米流体的过冷度提高12.57%,导热系数下降6.33%,相变时间延长了15.05%。由于四种表面活性剂的影响,使得Al_2O_3-H_2O纳米流体的热导率均下降,相变时间延长。在一定浓度范围内,表面活性剂对相变潜热值的影响基本保持在6%的波动范围内,可认为少量表面活性剂对相变潜热值没有影响,但其相变曲线有较大的差异性。     

封面故事

正通过溶胶—凝胶法结合乙醇超临界干燥法,我们制备获得了ZrO_2-Al_2O_3复合气凝胶隔热材料。ZrO_2极低的热导率配合Al_2O_3的高温热稳定性使得ZrO_2-Al_2O_3复合气凝胶材料在高温隔热领域具有很好的应用。封面图中的"贵宾犬"是使用SEM扫描电镜拍摄的ZrO_2-Al_2O_3复合气凝胶结构的电镜照片。图中的结构是由     

Enhanced interface properties of diamond MOSFETs with Al_2O_3 gate dielectric deposited via ALD at a high temperature

The interface state of hydrogen-terminated(C–H) diamond metal–oxide–semiconductor field-effect transistor(MOSFET) is critical for device performance. In this paper, we investigate the fixed charges and interface trap states in C–H diamond MOSFETs by using different gate dielectric processes. The devices use Al_2O_3 as gate dielectrics that are deposited via atomic layer deposition(ALD) at 80℃ and 300℃, respectively, and their C–V and I–V characteristics are comparatively investigated. Mott–Schottky plots(1/C~2–VG) suggest that positive and negative fixed charges with low density of about 1011 cm~(-2) are located in the 80-℃-and 300-℃ deposition Al_2O_3 films, respectively. The analyses of direct current(DC)/pulsed I–V and frequency-dependent conductance show that the shallow interface traps(0.46 e V–0.52 e V and0.53 e V–0.56 e V above the valence band of diamond for the 80-℃ and 300-℃ deposition conditions, respectively) with distinct density(7.8 × 10~(13) e V~(-1)·cm~(-2)–8.5 × 10~(13) e V-1·cm~(-2) and 2.2 × 1013 e V~(-1)·cm~(-2)–5.1 × 10~(13) e V~(-1)·cm~(-2) for the80-℃-and 300-℃-deposition conditions, respectively) are present at the Al_2O_3/C–H diamond interface. Dynamic pulsed I–V and capacitance dispersion results indicate that the ALD Al_2O_3 technique with 300-℃ deposition temperature has higher stability for C–H diamond MOSFETs.     

基于Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层的倒置聚合物太阳能电池的研究

采用旋涂Al_2O_3前驱体溶液和低温退火的方法在活性层上形成Al_2O_3薄膜,并与MoO_3结合形成Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层,制备了以聚3-己基噻吩:[6.6]-苯基-C_(61)-丁酸甲酯(P3HT:PC_(61)BM)为活性层的倒置聚合物太阳能电池,并通过改变Al_2O_3前驱体溶液的浓度来分析复合阳极缓冲层对器件性能的影响.结果发现,Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层能有效调控倒置聚合物太阳能电池的光电性能及其稳定性.当Al_2O_3前驱体溶液的浓度为0.15%时,器件光伏性能达到最优值,与MoO_3单缓冲层的器件相比,光电转换效率(PCE)由3.85%提高到4.64%;经过80天老化测试后,具有复合阳极缓冲层的器件PCE保留为初始值的76%,而单缓冲层的器件PCE已经下降到50%以下.器件性能得到改善的原因是Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层增强了倒置太阳能电池器件阳极对空穴的收集能力,同时钝化了器件活性层,从而提升了太阳能电池器件的光伏性能及其稳定性.     

Fe_3O_4@SiO_2@TiO_2复合纳米结构的尺寸与磁性调控

采用共沉淀法和溶剂热法制备了不同尺寸的Fe_3O_4纳米粒子,通过Stber法和溶胶-凝胶法在Fe_3O_4磁核上包覆SiO_2和Ti O2壳层获得不同尺寸的Fe_3O_4@SiO_2@Ti O2复合纳米结构.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其结构、形貌和磁性进行了研究.结果表明,大尺寸复合纳米粒子包覆均匀,分散性好,饱和磁化强度较大,有利于TiO_2光催化剂的磁回收与再利用.     

Al_2O_3:Ce薄膜的制备及其光致发光特性

应用回流浸渍法对非晶的纳米多孔Al_2O_3薄膜进行掺杂,制备了非晶的Al_2O_3:Ce薄膜。用场发射扫描电子显微镜观察了样品掺杂前后的形貌,且从EDS结果可以看出薄膜中铈的含量是随着掺杂液浓度的增加而增加的。X射线光电子能谱(XPS)表明Al_2O_3:Ce薄膜中有三价的铈离子形成。Al_2O_3:Ce薄膜的光致发光谱和激发谱与掺杂前相比明显发生了变化,且发射谱中出现了双峰结构,峰位分别位于380nm和400nm,本文分析讨论了掺杂前后光谱发生变化的原因和发光机制。另外,比较了不同浓度下掺杂的Al_2O_3:Ce薄膜的光致发光谱,得出随掺杂液浓度的增加光致发光强度呈先增加后减小的趋势,且最佳掺杂浓度为0.2mol。