氧化锌掺铝绒面薄膜在有机光伏电池中的应用

目前有机光伏电池的吸光活性层电学传输特性和光学吸收特性的不匹配是制约其能量转换效率提升的主要原因之一. 通过陷光结构对入射光进行调控, 提高电池对光的约束和俘获能力从而达到“电学薄”和“光学厚”的等效作用, 是解 决有机光伏电池电学和光学不匹配的有效手段. 本文采用湿法刻蚀技术获得了系列时间梯度的绒面氧化锌掺铝薄膜, 并将其作为有机光伏电池的入射陷光电极, 显著增强了电池的光学吸收. 研究发现, 当使用浓度0.5%的稀HCL腐蚀30 s后的氧化锌掺铝薄膜作为入射电极后, 电池的光电性能和效率显著增强. 基于此绒面电极电池的电流密度比平面结构的电池提高了8.17%, 效率改善了11.29%. 通过对绒面电极表面的修饰处理, 实现了电极与光活性层之间良好的界面接触, 从而减小了对电池的开路电压和填充因子的影响.     

液相电化学法制备类金刚石薄膜及其摩擦性能研究

采用自行设计的液相法沉积装置,以甲醇有机溶剂作为碳源,利用液相电化学沉积技术在不锈钢及Si基底上制备了类金刚石薄膜;用扫描电镜、Raman光谱仪表征了沉积薄膜的表面形貌和结构;用UMT-2M摩擦磨损试验机对两种沉积薄膜进行了摩擦性能测试。结果表明:经电化学沉积的类金刚石薄膜均匀、致密,表面粗糙度小;Raman光谱在1 332cm-1处有强的谱峰,与金刚石的特征峰相吻合,其中不锈钢基底上薄膜的sp3含量更高;不锈钢基底沉积膜的摩擦系数为0.12,Si片基底沉积膜的摩擦系数为0.10;不锈钢基底沉积膜的耐磨性较Si片沉积膜高。     

微型平面复合薄膜电爆炸开关的设计和研究

开关技术是影响爆炸箔起爆系统可靠作用、微型化、低能化、集成化的关键技术。电爆炸平面开关是利用强脉冲电流使触发极金属桥箔发生电爆炸,产生高温高压等离子体,使爆炸桥区两侧的电极导通。基于微加工技术,采用Al/CuO复合薄膜材料作为触发电极,设计制造了微型平面复合薄膜电爆炸开关。采用扫描电子显微镜、差示扫描量热法和光谱谱线测温研究了触发极Al/CuO复合薄膜的形貌、反应性和电爆炸等离子体温度,通过放电电流测试研究了开关性能。结果表明,在主回路电压2000 V时,开关输出电流峰值约为1938 A,上升时间390 ns,性能优于仅以铜薄膜为触发电极的电爆炸平面开关。     

激光沉积大面积均匀薄膜数学模型与实验

由于激光烧蚀靶材产生的等离子体呈高斯分布,其中所包含粒子密度及性能的空间分布极不均匀,因此脉冲激光沉积法难以制备性能与膜厚均匀的大面积薄膜。提出并构建了衬底自转与一维变速平移机构,衬底匀速自转的同时,进行一维平移,越靠近等离子体中心平移速率越大、反之越小,达到均匀镀膜的目的;在此基础上建立了机构运动参数对膜厚影响的数学模型,通过仿真模拟分析关键参数对膜厚分布的影响;通过运动参数优化指导实验,最终获得了直径为200mm、不均匀性不超过±4%的大面积类金刚石膜,与仿真优化结果吻合。     

超声搅拌化学浴沉积法制备大颗粒和致密的CdS薄膜

采用超声搅拌化学浴法(UCBD)在SnO2:F透明导电玻璃衬底上制备了CdS薄膜.研究了退火和CdCl2处理对UCBD-CdS薄膜的表面形貌、晶体结构和直接带隙的影响,比较了沉积时间对UCBD-CdS薄膜中CdS聚集体颗粒大小和堆积致密性的影响.结果表明,CdCl2处理可使CdS聚集体中的小颗粒重新熔合在一起,但CdS聚集体的大小并没有改变.在UCBD-CdS薄膜的沉积过程中,CdS薄膜的横向和纵向生长速率之比会随着沉积时间的不同而改变,且沉积时间是获得大颗粒的CdS聚集体和致密的UCBD-CdS薄膜的重要影响因素.当沉积时间为40min时,获得的UCBD-CdS薄膜较致密,CdS聚集体的大小为180nm,膜厚为80.8nm,适合作为薄膜太阳电池的窗口层.     

水、甲醇和乙醇液体微结构性质的Car-Parrinello 分子动力学模拟

采用Car-Parrinello 分子动力学(CPMD)方法分别研究了水、甲醇和乙醇的液体微结构性质.研究结果显示:在水、甲醇和乙醇三个体系中O…O径向分布函数曲线的第一个峰位置分别为0.278、0.276 和0.275nm; O…H径向分布函数曲线的第一个峰位置分别为0.178、0.176和0.177 nm.表明基团(氢原子、甲基、乙基)的差异对O…O第一个峰的位置影响很小.但基团的差异对径向分布函数峰高的影响却很显著,由水到乙醇第一个峰的高度逐渐变高.空间分布函数表明氧原子和氢原子在溶剂分子周围有取向地分布,这与径向分布函数所表现出尖锐的第一个峰相一致.氢键分布分析显示,水、甲醇和乙醇的平均氢键数分别为3.62、1.99 和1.87,表明水形成了网状氢键结构,而甲醇、乙醇形成链状氢键结构.     

十二烷基硫酸钠微乳色谱体系中pH值对其电渗流行为与微结构的影响

以十二烷基硫酸钠(SDS)/正己烷/正丁醇/硼砂微乳液为毛细管电色谱运行研究体系,以甲醇峰为微乳体系电渗流峰(EOF),考察不同pH值条件下微乳体系电渗流出峰时间(tEOF)和变化趋势.以微乳液滴粒径和ξ电位考察pH值对SDS缓冲溶液微乳体系微结构的影响,用微乳体系的电导值分析pH值条件下微乳液滴与氢氧根离子之间的相互...     

Bauschinger and size effects in thin-film plasticity due to defect-energy of geometrical necessary dislocations

The Bauschinger and size effects in the thinfilm plasticity theory arising from the defect-energy of geometrically necessary dislocations (GNDs) are analytically investigated in this paper. Firstly, this defect-energy is deduced based on the elastic interactions of coupling dislocations (or pile-ups) moving on the closed neighboring slip plane. This energy is a quadratic function of the GNDs density, and includes an elastic interaction coefficient and an energetic length scale L. By incorporating it into the work- conjugate strain gradient plasticity theory of Gurtin, an energetic stress associated with this defect energy is obtained, which just plays the role of back stress in the kinematic hardening model. Then this back-stress hardening model is used to investigate the Bauschinger and size effects in the tension problem of single crystal Al films with passivation layers. The tension stress in the film shows a reverse dependence on the film thickness h. By comparing it with discrete-dislocation simulation results, the length scale L is determined, which is just several slip plane spacing, and accords well with our physical interpretation for the defect- energy. The Bauschinger effect after unloading is analyzed by combining this back-stress hardening model with a friction model. The effects of film thickness and pre-strain on the reversed plastic strain after unloading are quantified and qualitatively compared with experiment results.     

空间薄膜阵面结构褶皱的实验研究

阵面薄膜上的褶皱会显著影响航天器性能,褶皱控制也是薄膜航天器研发的难点。本文采用白光扫描技术,测试了一个正方形薄膜阵面结构在纯剪切作用下的褶皱特性。测试结果显示,随着剪切力的增大,结构膜面褶皱数增加,褶皱幅度增大,膜面平整度降低。随着膜面预应力的增大,膜面上的褶皱数略有增大,褶皱幅度有所减小,膜面平整度有所提高。测试结果还显示,膜面上粘结缝的存在、以及粘结缝与剪切力间的方位关系对膜面褶皱有复杂的影响。论文所得结论对薄膜阵面结构设计研发具有参考价值。     

聚合物分子链微结构-力学性能关系的数据驱动模型

聚合物一般由随机分布的大分子链组成,分子链的分布、缠绕、交联等微结构状态显著影响聚合物的力学和物理性能。本文通过数据驱动方法,建立了聚合物分子链微结构-力学性能关系。使用有限元方法建立了两种分子链的随机微结构模型并得到了其力学性能。基于微结构-力学性能关系建立数据集,以聚合物的随机分子链微结构为输入,以聚合物的弹性刚度为响应输出,进行数据驱动模型的训练和验证。得到了精度满意的微结构-力学性能关系的分析结果。结果表明,通过数据驱动方法研究聚合物的弹性刚度问题是可靠的。