感压复合材料压阻性能

随着机械装置向结构复杂化发展，常需要对复杂装置的层间挤压应力等接触应力进行研究，这需要利用薄型挤压应力传感器来进行接触测量。进行层间接触测量的传感器不但应具备良好的应力敏感特性，而且应具有优良的柔韧力学性能，选用高导电纳米炭黑、球形石墨为导电粒子，硅橡胶、天然橡胶为基材开展了颗粒填充型导电高分子复合材料的配方工艺优化研究、薄膜制备及均匀性控制方法研究及感压复合材料薄膜的压力一电阻关系研究。     

纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构薄膜内电荷传输性能研究

本文主要利用TiO₂亚微米球较强的光散射特性设计了纳米TiO₂颗粒/亚微米球多层结构光阳极, 并借助强度调制光电流谱(intensity-modulated photocurrent spectroscopy)、电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy)和入射单色光光电转化效率(incident photon-to-current conversion efficiency), 研究亚微米球的引入对多层结构薄膜内缺陷态、电子传输时间、电子收集效率和界面电荷转移性能的影响. 强度调制光电流谱反映出亚微米球表面缺陷态少, 但其颗粒间接触不紧密, 导致在接触部位形成了势垒, 阻碍了电子的传输, 导致电子传输时间增长. 电化学阻抗谱结果表明不同多层结构电池界面复合无明显差别, 同时底层采用纳米TiO₂ 透明薄膜结构的电池, 其光利用率要明显高于底层采用亚微米球薄膜结构的电池, TiO₂费米能级电子填充水平也相对增大, 使得电池的光电转换效率得到提升. 多层结构复合薄膜电荷传输和光伏特性的研究, 为高效染料敏化太阳电池光阳极设计提供了实验基础.     

分步磁控溅射ZnO和/或功能化碳纳米粒子修饰ZnO电子传输层增强聚合物太阳能电池效率

氧化锌具有良好电子传输性和高透光性,ZnO作为电子传输层已被广泛应用于聚合物太阳能电池。但采用溶胶凝胶法和真空镀膜制备ZnO电子传输层,因ZnO界面具有大量缺陷,极大增加载流子复合。抑制ZnO界面复合电流和改善ZnO界面接触性能,是提高ZnO基电子传输层聚合物太阳能电池性能关键所在。基于P3HT:PCBM反转型聚合物太阳能电池,采用磁控溅射ZnO层,研究了离子液功能化碳纳米粒子(ILCNs)修饰层或Ar/O₂混合气体溅射沉积ZnO修饰层,以及Ar/O₂溅射ZnO界面层与ILCNs联合修饰ZnO界面的聚合物太阳能电池性能。纯Ar和Ar/O₂混合气体下一步溅射沉积ZnO电子传输层,其电池效率分别为2.2%和2.8%。经ILCNs修饰或Ar/O₂溅射ZnO修饰层,电池效率分别达到3.4%和3.1%,并且分步溅射ZnO层并联合ILCNs修饰ZnO界面,聚合物太阳能电池效率可提高到3.8%。ZnO修饰型聚合物太阳能电池克服了电化学阻抗负阻效应,降低了反向暗电流并显示出更好的整流特性。研究表明,采用ILCNs修饰ZnO层和分步溅射ZnO层能有效抑制ZnO界面缺陷和改善界面接触性能,而采用分步溅射ZnO层与ILCNs联合修饰ZnO界面,这种联合修饰ZnO界面方案,更能增强ZnO层电子传输和提取能力,是提高聚合物太阳能电池效率更为有效方案。     

Al/GaN/Al_2O_3微纳米多层结构界面热阻实验重构

通过GaN基微纳米器件中纳米尺度界面的热输运成为微系统热管理和热设计的热点和难点,而通过GaN/Al_2 O_3之间界面热阻尚未测试。首先采用双波长TDTR方法测量了Al膜与GaN薄膜之间的界面热阻,然后借助热阻抗网络和参数敏感性分析,利用宽频3ω法对Al/GaN/Al_2 O_3多层薄膜结构内部界面热阻进行实验重构。两种方法测量的GaN/Al_2 O_3之间界面热阻量级相同,相互验证了测试结果的合理性。两种方法结合可实现微纳米多层结构多个热物性参数的精细描述。     

Au/Bi共掺二氧化硅薄膜的制备及近红外光谱调控

根据X射线光电子能谱分析和选择性光致发光谱测试结果,探讨了Bi离子掺杂非晶二氧化硅薄膜的近红外发光来源。我们认为非晶二氧化硅薄膜中Bi离子的近红外发光来源于低价态Bi~+离子从轨道~3P_1层到~3P_0层的辐射复合跃迁和Bi~0从轨道~2D_(3/2)层到~4S_(3/2)层的辐射复合跃迁。此外,本文利用限制性晶化原理,通过在掺Bi二氧化硅薄膜中引入Au离子,实现了Bi离子相关的近红外发光峰位可调,荧光强度增大了300%。高分辨透射电子显微镜截面图片证实了非晶二氧化硅薄膜厚度约为90 nm以及不同尺寸、数密度Au量子点的形成。变温光致发光谱测试结果表明,部分Au离子可有效降低Bi离子掺杂非晶二氧化硅薄膜中羟基集团等非辐射复合中心密度。Bi离子掺杂非晶二氧化硅薄膜近红外发光来源的探讨以及通过Au量子点调控Bi离子近红外发光性质的讨论将有助于未来掺Bi发光材料的相关研究。     

石墨烯/聚乙撑二氧噻吩薄膜储能特性（英）

为了有效利用石墨烯和导电聚合物材料,光雕石墨烯/聚3,4-乙撑二氧噻吩(LSG/PEDOT)复合薄膜通过一种灵巧的光雕工艺制备出来。在此复合薄膜中,每种组分对薄膜的电化学性能提升都有独特的贡献。循环伏安、交流阻抗及恒流充放电测试用来检测薄膜的电化学性能。结果显示,在引入PEDOT纳米颗粒后,LSG/PEDOT复合薄膜显示出更好的能量存储能力。复合薄膜的比容量达到64.33 F/cm3,是光雕石墨烯比容量(3.89 F/cm3)的20倍,复合薄膜经过1000次循环后仍能保持初始容量的94.6%。复合薄膜电化学性能的提升主要是由于引入的PEDOT纳米颗粒既阻挡了石墨烯的层层堆叠,又增加了整个薄膜的比表面积。此种灵活的光雕工艺还可以用来大规模制备超级电容器电极。     

Co/Co3O4/PZT多铁复合薄膜的交换偏置效应及其磁电耦合特性

本文采用溶胶-凝胶工艺并结合脉冲激光沉积技术, 在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了Co/Co₃O₄/PZT多铁复合薄膜. 对复合薄膜的微结构和组分进行了表征, 并系统研究了复合薄膜中的交换偏置效应及其对磁电耦合作用的影响. 研究结果表明, 复合薄膜在77 K具有明显的交换偏置效应, 交换偏置场达到80 Oe, 且交换偏置场及矫顽场均随温度降低而增大. 当温度降低到10 K时, 交换偏置场增至160 Oe. X射线光电子能谱(XPS)测试结果证实在Co和Co₃O₄界面处存在约5 nm厚的CoO层, 表明77 K下的交换偏置效应源自反铁磁的CoO层对Co的钉扎作用. 观察到复合薄膜的电容-温度曲线随着外加磁场大小和方向的改变而呈现出规律性的变化, 表明复合薄膜存在磁电耦合效应. 进一步研究发现, 在低温下复合薄膜呈现出各向异性的磁电容效应, 与磁场大小和方向密切相关. 复合薄膜的这种磁电耦合特性主要与复合体系的交换偏置效应及基于界面应力传递的磁电耦合作用有关, 本文对其中的物理机理进行了详细讨论与分析.     

Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3/CoFe_2O_4复合薄膜电学、磁学性能的研究

利用射频磁控溅射技术在LaNiO_3/SiO_2/Si基底上制备了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3/CoFe_2O_4和Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb TiO_3/Co Fe_2O_4/Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3两种复合薄膜.我们采取了三种退火条件对复合薄膜进行退火处理,研究两种复合薄膜的晶体结构、电学和磁学性能.通过对两种复合薄膜的结构的分析,发现两步法退火后得到复合薄膜同时存在纯钙钛矿相和尖晶石相两种结构.铁电性能测试表明,两种复合薄膜均具有较好的铁电性能,其中三层复合薄膜的剩余极化强度Pr最大可以达到14.9μC/cm2,这要归因于多层复合薄膜内部的应力-应变效应和界面耦合效应.在电场强度为80 k V/cm的漏电流密度数量级仅10-5A/cm2,其导电机制在高电场区满足Schottky机制.介频性能测试表明:复合薄膜的介频特性较差,双层复合薄膜的介电性能较好,其介电常数εr为1078,其介电损耗tgδ较大,约为0.43.此外,对复合薄膜的磁滞回线测试表明:两种复合薄膜中均存在磁学性能,且双层结构复合薄膜的铁磁性能较大,其饱和磁化强度Ms为119 emu/cm3,剩余磁化强度Mr达到31.6 emu/cm3,矫顽场Hc为1360 Oe.以上测试结果表明,铁电有序和磁有序可以存在于钙钛矿-尖晶石结构当中,通过多层复合和合适退火方式可以增强其铁电和介电性能.     

Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4复合薄膜 电学、磁学性能的研究

利用射频磁控溅射技术在LaNiO3/SiO2/Si基底上制备了Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3/CoFe2O4/Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3两种复合薄膜.我们采取了三种退火条件对复合薄膜进行退火处理,研究两种复合薄膜的晶体结构、电学和磁学性能.通过对两种复合薄膜的结构的分析,发现两步法退火后得到复合薄膜同时存在纯钙钛矿相和尖晶石相两种结构.铁电性能测试表明:两种复合薄膜均具有较好的铁电性能,其中三层复合薄膜的剩余极化强度Pr最大可以达到14.9 μC/cm2,这要归因于多层复合薄膜内部的应力-应变效应和界面耦合效应.在电场强度为80kV/cm的漏电流密度数量级仅10-5A/cm2,其导电机制在高电场区满足Schottky机制.介频性能测试表明:复合薄膜的介频特性较差,双层复合薄膜的介电性能较好,其介电常数εr为1078,其介电损耗tgδ较大,约为0.43.此外,对复合薄膜的磁滞回线测试表明:两种复合薄膜中均存在磁学性能,且双层结构复合薄膜的铁磁性能较大,其饱和磁化强度Ms为119 emu/cm3,剩余磁化强度Mr达到31.6 emu/cm3,矫顽场Hc为1360 Oe. 以上测试结果表明,铁电有序和磁有序可以存在于钙钛矿-尖晶石结构当中,通过多层复合和合适退火方式可以增强其铁电和介电性能.     

柔性SrTiO_3/Ag/SrTiO_3复合结构透明导电薄膜的制备和性能研究

为获得高性能的柔性透明导电薄膜,采用磁控溅射技术在柔性PC衬底上制备出了STO(30nm)/Ag/STO(30nm)复合结构透明导电薄膜.分别对不同中间Ag层厚度薄膜的结构、光学和电学性质进行了研究.研究发现:随着中间Ag层厚度的增加,可见光区的平均透过率先增大后减小,电阻率和方块电阻持续减小;当中间Ag层厚度为11nm时,复合结构透明导电薄膜具有最佳的品质因子为14.23×10~(-3)Ω~(-1),此时,其可见光区平均透过率为82%,方块电阻为9.2Ω/sq..     

Electroless plating of silver on cenosphere particles and the investigation of its corrosion behavior in composite silicon rubber

In this paper, silver coating on the surface of cenosphere particles was prepared by electroless plating method. The adhesion, oxidation resistance and corrosion resistance properties of silver coating mixed in silicone rubber were investigated. The corrosion characteristic of silver coating was evaluated by anodic polarization curves of the silicone rubber composite in sulfuric acid solution. The results showed that the silver coating on the surface of cenosphere particles was smooth and uniform. The silver film was not oxidized and peeling off during preparation of composite silicone rubber. The adhesion between the cenosphere particle and silver film was good enough. The anodic polarization curves of the silicone rubber composite showed typical activation and passivation transformation. The values of corrosion potential, the initiating passive potential and maintaining passivity potential of composites filled with different contents of Ag-coated cenosphere particles were the same and related to the nature of silver coating. The passive current density of composite increased with increase of the amount of Ag-coated cenosphere particles and was inversely proportional to the resistance of silicone rubber composite. The better the conductivity of silicone rubber composite is, the higher corrosion rate will be.     

二次渗滤现象对镍基导电硅橡胶屏蔽性能的影响

通过对镍粉填充RTV硅橡胶的电阻率的测量确定了镍基导电硅橡胶的渗滤值点. 在此基础上 添加不同含量的炭黑，发现了有别于单一导电填料填充两相体系的渗滤值规律，即二次渗滤 现象. 根据导电机理模型推测了二次渗滤现象产生的原因，并对实验结果进行了拟合. 同时 针对高导电硅橡胶的屏蔽性能，发现可用Schelkunoff理论较好地描述其屏蔽效果. 结合二 次渗滤现象，分析了其对屏蔽性能的影响. 关键词： 镍粉 渗滤阈值 二次渗滤现象 导电机理     

nmSiO2对聚合物光纤光栅封装材料的改性研究

分析了刚性纳米粒子改性聚合物的原理，重点分析了nmSiO₂/硅氧烷（硅橡胶）复合材料的改性机理,采用120号溶剂性汽油为分散剂，通过共混法制得nmSiO₂—乙烯基硅氧烷、含氢硅氧烷硫化而成的复合材料,用AJ-Ⅲ_a型原子力显微镜分析研究了该材料的组团结构并测试了其力学性能,结果表明，硅氧烷橡胶改性后，材料的弹性模量增加了15.4%；拉伸强度增加了19.4%；扯断伸长率增加了30%,用改性后的硅氧烷聚合物材料封装光纤Bragg光栅(FBG)压力传感器，可有效改善封装材料与光纤光栅的耦联性能；通过粒子含量控制可以增韧增强硅氧烷，从而可制作变量程压力传感器，同时可以延长传感器的使用寿命,     

复合型导电硅橡胶的电阻温度特性研究

研究了复合型导电硅橡胶的电阻温度特性,分析了升温过程中导电硅橡胶电阻特性的详细变化过程.研究了导电粒子含量对导电硅橡胶电阻温度特性的影响,测量了在不同热处理温度下电阻率的变化及加力时电阻的弛豫时间.分析了热处理对电阻特性影响的机理. 关键词：     

纳米碳化硅/硅橡胶复合物非线性电导特性研究

将纳米碳化硅填加到硅橡胶中,可以获得具有非线性电导特性的纳米碳化硅/硅橡胶复合物. 本文研究了质量分数分别为5 wt%,15 wt%,30 wt%,45 wt%的纳米碳化硅/硅橡胶复合物的非线性电导特性,建立了电导率与场强的函数关系,分析了复合物的非线性电导机理,并测试了复合物的介电谱特性和击穿特性. 为了探讨非线性碳化硅/硅橡胶复合物应用于电缆终端和复合绝缘子以均匀其电场分布的可能性,应用COMSOL Multiphysics软件,对电缆终端和复合绝缘子中的电场分布进行了仿真分析. 仿真结果表明,将纳米碳化硅/硅橡胶复合物应用于电缆终端应力锥的绝缘部分,以及应用于复合绝缘子的端部,可以有效地降低其最大场强. 关键词： 纳米碳化硅/硅橡胶复合物 非线性电导特性 电场仿真     

导电炭黑／硅橡胶复合材料介电常数与压应力的关系

以填充了导电炭黑的导电硅橡胶和绝缘硅橡胶为主体材料,分别采用质量比1：9;3：7配比进行混炼、制备,研究了压力下复合材料的介电特性．实验结果表明：在恒压下样品介电常数实部ε’随外加电场频率的增加而减小;在恒压、同频率时导电硅胶含量大的样品介电常数大;在同频率时,增大压应力,样品介电常数实部ε’都会增加,导电硅胶含量大,增幅大．     

Microstructure and tribological performance of self-lubricating diamond/tetrahedral amorphous carbon composite film

In order to smooth the rough surface and further improve the wear-resistance of coarse chemical vapor deposition diamond films, diamond/tetrahedral amorphous carbon composite films were synthesized by a two-step preparation technique including hot-filament chemical vapor deposition for polycrystalline diamond (PCD) and subsequent filtered cathodic vacuum arc growth for tetrahedral amorphous carbon (ta-C). The microstructure and tribological performance of the composite films were investigated by means of various characterization techniques. The results indicated that the composite films consisted of a thick well-grained diamond base layer with a thickness up to 150 μm and a thin covering ta-C layer with a thickness of about 0.3 μm, and sp³-C fraction up to 73.93%. Deposition of a smooth ta-C film on coarse polycrystalline diamond films was proved to be an effective tool to lower the surface roughness of the polycrystalline diamond film. The wear-resistance of the diamond film was also enhanced by the self-lubricating effect of the covering ta-C film due to graphitic phase transformation. Under dry pin-on-disk wear test against Si₃N₄ ball, the friction coefficients of the composite films were much lower than that of the single PCD film. An extremely low friction coefficient (∼0.05) was achieved for the PCD/ta-C composite film. Moreover, the addition of Ti interlayer between the ta-C and the PCD layers can further reduce the surface roughness of the composite film. The main wear mechanism of the composite films was abrasive wear.     

全湿法制备聚合物电致发光器件

利用全溶液方法制备了聚合物电致发光器件并研究了器件的性能。器件的所有膜层,包括发光层和上电极层均采用溶液湿法获得,完全摒弃了真空蒸镀工艺。利用二次溶剂掺杂获得的PEDOT∶PSS聚合物薄膜的电导率达到608.7 S/cm。在240 nm的厚度时,聚合物电极膜层的面电阻约为68 Ω/□; 当膜层厚度为1 μm时,薄膜的面电阻可低于16 Ω/□。采用溶液滴涂方法制备的高电导PEDOT∶PSS聚合物薄膜作为上电极替代通常所用的铝电极,所制备的聚合物发光器件的开启电压约为4 V。     

Polymer composites for thermal management: a review

The aim of this review article is to consolidate the important research works dedicated to polymers which are mainly used target material for heat transfer applications. The requirement of present day heat transfer equipment is compactness, lightweight, manufacturability, and lower cost. Materials like copper and aluminum though have better thermal conductivity but they are expensive and also heavy. Polymers are cheaper and easy to manufacture, recycle though they have sufficiently lower thermal conductivity compared to copper and aluminum. Polymer materials are thermally insulating material. It is too difficult to improve the amorphous nature of polymer material in order to achieve high thermal conductivity. One key path to increase the thermal conductivity of a polymer is to reinforce high thermal conductive fillers in the host matrix. In this review paper, an attempt is made to explore and summarize various key paths suggested by the researchers to develop high thermal conductive polymer composites.     

Electronic transport properties of double layer metallic films

Size effect modifications of the normal and Hall resistivities for copper and copper-ferromagnetic amorphous double layer metallic films are studied vs. the thickness of copper deposited on the top of the amorphous substrate. Experimental data are compared with calculations derived from the Fuchs-Sondheimer theory, as developed by Bergmann. For copper, one can see that the size effect on the resistivity tends to approach the theoretical behaviour when the deposition of the copper film on the substrate is uniform, as on an amorphous metallic film. The calculation of the Hall resistivities for the double layer samples reproduces quite well the experimental values obtained in correspondence to a magnetic field higher than the saturation induction of the samples. These results suggest that the theory could achieve better results than those found by Bergmann if certain simplifications are avoided.