锶离子掺杂对NiO薄膜离子传输和电致变色性能的改善作用

电致变色材料在智能显示和军事伪装等领域具有非常重要的应用前景。为了改善NiO薄膜在碱性电解液中变色响应时间长,循环稳定性差的问题,本文采用水热法制备了锶离子掺杂纳米片状NiO电致变色薄膜,离子掺杂引起的晶格畸变与微纳结构的协同作用,使NiO薄膜展现出了优异的电致变色性能。锶离子掺杂一方面改善了NiO薄膜的电化学特性,从而缩短了电致变色响应时间(着色时间约为4.5 s,褪色时间约为2.7 s),提高了着色效率(CE, 85.2 cm₂^C_-1⁾。另一方面为NiO晶体结构提供了支撑,增强了电致变色过程中晶体结构的稳定性,从而显著提升了薄膜的循环稳定性(循环次数超过了10000次)。本文的研究结果对促进电致变色材料的工程化应用具有一定的借鉴和指导意义。     

电致变色器件中WO3薄膜高温环境性能退化机理

目的研究ITO/WO_3/LiTaO_3/NiO_x/Al反射式无机全固态薄膜中WO_3薄膜在高温环境中的性能退化机理。方法采用直流反应磁控溅射法制备电致变色器件和WO_3单层薄膜,并进行高温加热试验。对电致变色整体器件进行反射率变化量的测试,对WO_3薄膜进行微观结构分析和电化学循环特性分析。结果电致变色器件经不同温度加热后,350℃以下,反射率变化量下降不明显,350℃以上反射率变化量明显降低,WO_3薄膜发生了非晶结构向晶体结构的转变。WO_3薄膜的电化学循环特性为:随着加热温度的升高,电致变色响应时间增大,350℃以上,响应时间急剧增大,电致变色性能降低明显,但电致变色循环稳定性更好。结论 WO_3薄膜疏松多孔的非晶结构能提供更多的离子(电子)注入和传输通道,电致变色性能更好,但疏松多孔结构循环稳定性较差。致密的晶体结构因通道闭合,离子(电子)不易注入和传输,电致变色性能较差,但致密结构循环稳定性较好。     

直流反应溅射制备NiO_x薄膜及其电致变色机理研究

采用直流反应溅射在ITO导电玻璃上沉积了NiOx薄膜,研究了O2流量对其光学和电致变色性能的影响,利用XRD、SEM和XPS对薄膜的微结构和成分进行了表征.通过循环伏安特性曲线和可见光透射谱对样品的电化学和电致变色性能进行了研究,并且讨论了NiOx薄膜成分与电致变色性能之间的关系.研究发现反应溅射制备的NiOx薄膜是Ni2+和Ni3+混合价态,颜色为淡棕色,随着薄膜中Ni3+成分增加,薄膜颜色变深,调色范围有减小的趋势.NiOx薄膜表现出阳极电致变色特征,作者认为其电致变色的行为是由于Li+和OH-在薄膜中的注入和拉出引起的Ni2+和Ni3+发生转化所致.     

单/双咪唑环阳离子结构对离子液体薄膜微/纳摩擦学性能的影响*

粘着、摩擦和磨损是影响微/纳机电器件稳定性和寿命的关键因素。利用浸渍-提拉法在硅基底上制备了两种具有单、双咪唑环阳离子结构的离子液体薄膜。采用热重分析仪评价了离子液体的热稳定性。利用原子力显微镜测定了薄膜的表面形貌和纳米摩擦学性能。利用球-盘式摩擦试验机考察了载荷和频率对薄膜的微摩擦学性质的影响。对比分析了基于不同阳离子结构的薄膜的微/纳摩擦学性能。结果表明:两种离子液体薄膜的纳米摩擦力随着原子力针尖扫描频率的增加而增加,且[BMIM]PF6薄膜的摩擦力低于2[BMIM]PF6薄膜。此外,[BMIM]PF6薄膜的微摩擦系数低于2[BMIM]PF6。因此,离子液体的阳离子结构对其作为薄膜的微/纳摩擦学性能有重要影响。     

ZAO/WO3/PAMPS/ZAO全固态电致变色薄膜器件的制备和性能研究

采用直流反应磁控溅射法制备ZAO薄膜和WO3薄膜,PAMPSS-Li 作为离子储存层和离子导电层,ZAO薄膜作为对电极,制备成ZAO/WO3/PAMPS/ZAO电致变色器件.运用XRD、SEM、可见分光光度计、伏安特征曲线分别对薄膜的晶体结构、成分、微观表面形貌、透射光谱特性及电致变色性能进行分析,探讨了WO3薄膜的电致变色性能和微观结构之间的关系.结果表明:PAMPS-Li 离子胶体是一种很好的离子储存层和离子导电层.实验中全固态电致变色薄膜器件在可见光范围内着色态和褪色态平均透光率差值高达50%以上.     

化学溶液沉积法制备WO3•2H2O薄膜及其电致变色性能

目的研究具有不同微观结构的WO_3·2H_2O薄膜的电致变色性能。方法采用化学溶液沉积法在FTO玻璃上制备WO_3·2H_2O薄膜,通过加入不同的形貌控制剂(柠檬酸或草酸铵),制备不同纳米结构的WO_3·2H_2O薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的成分结构和微观形貌,利用紫外可见光分光光度计对薄膜在波长为200～1000nm范围内的透光性进行研究,并通过电化学工作站对薄膜进行电化学性能分析。结果采用柠檬酸作为形貌控制剂制备的WO_3·2H_2O薄膜的透光性高达82%左右,其在着色和褪色状态的透过率差值为36.2%。通过添加柠檬酸或草酸铵作为形貌控制剂制备的WO_3·2H_2O薄膜均呈现出纳米片状结构,纳米片的厚度分别为5～15 nm和50～60 nm,但是采用柠檬酸制备的WO_3·2H_2O具有较多的间隙和裂缝,使其表现出了较好的电致变色性能。结论具有间隙和裂缝的纳米WO_3·2H_2O薄膜增加了薄膜与电解质的接触面积,减少了离子扩散的路径距离,更小的纳米结构可以提供更多的化学活性位点,从而表现出较好的电致变色性能。     

La、Nd、Bi共掺杂制备TiO2电致变色薄膜及其性能研究

为了提高TiO2薄膜的光学属性和着色效率,采用溶胶-凝胶工艺,以钛酸丁酯为前驱体在ITO导电玻璃基片表面制备了La、Nd、Bi共掺杂TiO2薄膜。采用XRD、UV-vis和化学工作站等手段研究了TiO2薄膜的结构和表面的光学和电致变色性能。结果表明:在400、500和600℃热处理的二氧化钛干凝胶中形成锐钛矿型二氧化钛,且热处理温度越高,晶体发育越完整。La、Nd、Bi掺杂TiO2增加了TiO2八面体的排列无序性,导致非晶化程度提高。体积分数为12%的钛酸丁酯相应制备的薄膜具有优良的电致变色性能。500℃热处理的TiO2薄膜电致变色性能最为优异。实验进行了La、Nd、Bi单独掺杂TiO2薄膜的性能分析,单独掺杂摩尔分数为8%La、18%Nd、6%Bi的TiO2薄膜具有较优异的变色性能,单独掺杂变色效果的顺序是6%Bi<8%La<18%Nd。La、Nd、Bi共掺杂锐钛矿型TiO2仍然具有很高的非晶化程度,且当掺杂摩尔比La:Nd:Bi=4:10:2时,取得薄膜最佳循环伏安特性,掺杂TiO2非晶化程度最高。     

La、Nd、Bi共掺杂制备TiO_2电致变色薄膜及其性能研究（英文）

为了提高TiO_2薄膜的光学属性和着色效率,采用溶胶-凝胶工艺,以钛酸丁酯为前驱体在ITO导电玻璃基片表面制备了La、Nd、Bi共掺杂TiO 2薄膜。采用XRD、UV-vis和化学工作站等手段研究了TiO 2薄膜的结构和表面的光学和电致变色性能。结果表明:在400、500和600℃热处理的二氧化钛干凝胶中形成锐钛矿型二氧化钛,且热处理温度越高,晶体发育越完整。La、Nd、Bi掺杂TiO 2增加了TiO 2八面体的排列无序性,导致非晶化程度提高。体积分数为12%的钛酸丁酯相应制备的薄膜具有优良的电致变色性能。500℃热处理的TiO 2薄膜电致变色性能最为优异。实验进行了La、Nd、Bi单独掺杂TiO 2薄膜的性能分析,单独掺杂摩尔分数为8%La、18%Nd、6%Bi的TiO 2薄膜具有较优异的变色性能,单独掺杂变色效果的顺序是6%Bi8%La18%Nd。La、Nd、Bi共掺杂锐钛矿型TiO 2仍然具有很高的非晶化程度,且当掺杂摩尔比La:Nd:Bi=4:10:2时,取得薄膜最佳循环伏安特性,掺杂TiO 2非晶化程度最高。     

铁电材料的研究进展

铁电材料的优秀电学性能孕育了它广阔的应用前景,其电子元件有着集成度高、能耗小、响应速度快等众多优点。而且目前研究者将铁电材料同其它技术相结合,使新诞生的集成铁电材料性能更为优秀。介绍了铁电材料的发展历史和当前的研究概况。详细描述了几种铁电材料的性能特点与研究进展,包括压电材料及在微机电系统中的应用,储能用铁电介质材料,有机铁电薄膜材料,具备2种以上初级铁性体特征的多铁材料,铁电阻变材料等。最后,总结了铁电材料研究中尚未解决的技术问题,并展望了铁电材料的发展趋势。     

不同溶胶-凝胶镀膜技术制备的电致变色WO3薄膜的影响

研究了不同溶胶-凝胶镀膜技术对电致变色WO3薄膜的影响.采用过氧化聚钨酸法配制溶胶,然后通过脉冲电泳沉积和浸渍提拉两种镀膜技术在ITO导电玻璃基底上分别制备WO3薄膜,对比研究了薄膜的微观形貌、结构、光学和电化学性能.结果表明,两种镀膜技术制备的薄膜均为非晶态且厚度相近,约为252 nm;在可见光范围内,脉冲电泳沉积制备的薄膜的光学调制幅度可达80％,比浸渍提拉制备的薄膜高25％;与浸渍提拉法相比,脉冲电泳沉积制备的薄膜具有更高的电化学活性、更快的响应时间和相对低的循环可逆性.     

基于光固化的全固态电致变色器件制备与性能

目的使用聚乙二醇400(Polyethylene Glycol 400,PEG400)掺杂直接将光固化树脂溶于电解液,并通过光固化先液后固制备全固态电解质。方法使用溶胶-凝胶法制备掺杂了聚乙二醇400的WO_3薄膜,用高氯酸锂粉末、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)粉末和光固化树脂(UV-cured resin)配制了凝胶态的电解液。采用毛细封装法对制得的WO_3薄膜进行光固化封装。对制得的电致变色器件进行循环响应时间、光透过率和记忆效应测试,使用扫描电子显微镜对薄膜表面形貌进行分析。结果掺杂了聚乙二醇400的WO_3薄膜表面裂痕明显减少,平均粗糙度为3nm,疏松孔隙结构较多,制得的电致变色器件完全着色时只需要0.5s,而未掺杂PEG400制得的电致变色器件完全着色需要4 s,掺杂了PEG400制得的器件完褪色需要0.5 s,而未掺杂的器件需要1.5 s,且掺杂组比未掺杂组的光调制幅度要高出20%,记忆效应也要更好。结论掺杂PEG400可以使WO_3薄膜表面更加均匀,有效地提升了光调制幅度和降低了循环响应时间,记忆效应也有明显的提升。同时,利用光固化技术制备全固态电致变色器件,制备工艺简单,且易于保存。     

不同维度的银微纳米材料研究进展

微纳米材料的性能受到其形貌的影响,以维度为分类原则,综述了不同类型银微纳米的制备和应用进展。零维的银纳米材料包括银原子和粒径小于15 nm的银纳米粉,主要提高催化性能、抗菌及光性能;一维的银纳米线由化学还原法制备,主要用于透明纳米银线薄膜制备的柔性电子器件;二维的银微纳米片可用球磨法、光诱导法、模板法等方法制备,其在导电浆料及电子元器件等方面有广泛的应用;三维的银微纳米材料包括球形和异形银粉,球形银粉主要用于导电浆料填充物,异形银粉主要应用催化、光学等方面。改善制备方法,实现微纳米材料的形貌控制,提升产物稳定性,是银纳米材料研究的发展方向。     

超快激光制备材料表面微纳结构的研究进展

超快激光具有脉冲宽度短、峰值功率高的特点,相对于长脉冲对材料造成的热影响几乎为零,这使得利用超快激光加工材料逐渐受到科学界的重视。 文中综述了超快激光辐照材料表面产生微纳结构的机理,总结了超快激光制备材料表面微纳结构的主要特点以及特殊性能的表现,针对超快激光加工不同种材料和采取不同种加工工艺两个方面进行论述,对材料表面结构的形貌形成、展现的性能及研究结论加以说明,并对各个工艺的优缺进行了讨论。 最后对超快激光制备仿生功能表面和生物医学材料表面等最新发展趋势进行了总结,并对超快激光制备材料表面微纳结构在未来研究发展中会遇到的问题进行了展望。     

原子层沉积技术在微纳器件中的应用研究进展

原子层沉积(ALD)是一种新型的精确表层薄膜制备技术,具有沉积面积大、薄膜均匀、膜厚纳米级可控生长、低温性等特点,适用于纳米多孔和高深宽比基底材料,可应用于三维微纳结构器件的功能薄膜材料制备,广受国内外学术界和工业界的关注。综述了ALD技术发展历史和技术原理,介绍了ALD技术在微纳器件中的应用进展,涉及半导体微纳集成电路、微纳光学器件、微纳米生物医药等高新技术领域,对ALD技术当前存在的问题进行了分析,并展望了未来发展方向。     

特种润滑材料研究进展简述

虽然有些情况下使用气体润滑,但一般认为润滑材料主要包括液体和固体润滑材料。根据使用环境和润滑材料特性,润滑材料可以划分为许多类。特种润滑材料顾名思义是指具有比常规润滑材料更为优异特性的润滑材料。通过分子结构、体相结构设计和复合提升润滑特性一直是制备新型润滑材料的主要途径。对于液体润滑剂和有机分子薄膜,常常将新型分子结构设计和摩擦化学机理探讨结合在一起以发展润滑材料。比如,作为可能的新型润滑剂,离子液体的评价主要通过考察不同官能团和摩擦过程中发生的摩擦化学机制,以指导合成新型离子液体。有机薄膜的摩擦学特性强烈依赖于薄膜分子结构和构造结构。对于经典固体润滑材料,常考虑体相结构设计和复合方法提高或调整摩擦磨损特性。类富勒烯结构的出现赋予类金刚石薄膜更高的弹性和更低的摩擦系数,而金属掺杂能够降低内应力并在有些情况下改善薄膜环境敏感度。由于合成新型聚合物润滑材料比较困难,因此,共混和无机纳米颗粒的添加成为制备良好力学性能和耐磨损特性聚合物润滑材料所采取的方法。高温润滑材料,特别是从室温到高温（1000℃及以上）均具有良好润滑特性的润滑材料的发展依然是一个大的挑战。具有高温稳定性的稀土和陶瓷填充金属是目前设计制备高温润滑材料的主流方法。通过摩擦磨损特性的考察可以获得对润滑材料的表观判断,而基于磨损表面反应物质的分析对摩擦过程中发生在表面的摩擦物理化学机制的探究则是了解润滑材料服役特性和机制的主要手段,也是设计制备新型润滑材料依赖的主要思想来源。     

柔性衬底WOx-Mo薄膜电致变色性能研究

采用射频磁控溅射工艺,在镀有ITO薄膜的柔性PET衬底上低温制备WOx-Mo薄膜,利用电化学工作站测试薄膜的循环伏安曲线和计时电流曲线来分析薄膜的电致变色性能.结果表明:随Mo掺杂量的增加,薄膜的氧化峰峰位往电压正方向移动,并且氧化峰电流峰值增加,薄膜着色响应时间缩短,退色时间延长.当Mo掺杂量为15.4%时,着色时间最短达到4.53 s,退色时间最长达到9.8 s.薄膜的可逆性与电荷在薄膜中的滞留量有关,在Mo掺杂量为7.6%时,薄膜可逆性最好,达到51.2%左右,电荷滞留量为2.4E-3C.     

High contrast solid-state electrochromic devices from substituted 3,4-propylenedioxythiophenes using the dual conjugated polymer approach

Solid-state electrochromic windows from 3,4-propylenedioxythiophene (ProDOT) derivatives using dual polymer electrochromic architecture were fabricated and their electro-optical characteristics were recorded. DibenzylProDOT (DiBz-ProDOT) and biphenylmethyloxymethyl ProDOT (BPMOM-ProDOT) were used as cathodically coloring polymers, whereas bis(2-(3,4-ethylenedioxy)thienyl)-N-methyl carbazole (BEDOT-NMCz) was used as their complementary anodically coloring polymer. Straightforward assembly of the devices was designed by means of using a UV photo-curable gel. These devices exhibited response speeds of approximately 1 s with photopic contrasts as high as 52% for the complete device, and were found to exhibit good stability under open circuit conditions. Convenience of reporting photopic values to characterize electrochromic devices compared to reporting contrasts at a single wavelength is remarked.     

High-resolution electron microscopy analysis of microstructural changes in WOx electrochromic films

The microstructural changes in WO_x electrochromic (EC) films of bleached and colored states have been studied by high-resolution electron microscopy (HREM) analysis. The results reveal that drastic changes in microstructure occur during the coloring process of WO_x EC films. Although X-ray diffraction analysis indicates that the phase changes of a WO_x film are reversible between its bleached and colored state, HREM analysis shows that the microstructural change in such films is an irreversible process.     

生物医用钛植入体表面微纳结构与生物活性离子对生物相容性影响研究综述

生物医用钛植入体的表面微观形貌及化学组成作为影响植入体生物相容性的重要因素,决定了植入的稳定性和使用寿命, 得到广泛研究,对钛植入体的表面改性研究现状进行系统梳理变得极为重要。针对钛植入体表面微纳米复合结构的构建及添加典型生物活性离子的研究现状进行综述,以及二者的结合对促进细胞黏附、增殖、分化和促进动物体内成骨的协同效应,简述微纳米复合结构对细胞行为的内在调控机制。结果表明,钛植入体表面的微纳米复合结构及生物活性离子对细胞的行为均表现出积极作用,兼具二者的植入体能够更好地促进细胞的黏附、增殖及分化,植入动物体内后更有利于植入体与周围组织的骨性整合。最后,根据当前生物医用钛植入体表面改性研究中存在的抗菌性能较差、对细胞的影响机制不明确等问题,提出植入体在表面改性领域的研究趋势。提出了钛植入体表面改性领域微纳结构构建和生物活性离子添加的研究现状和未来的发展方向,填补了钛植入体表面改性领域目前缺少综述文章来引领的空白,可为未来钛植入体的表面改性的发展提供借鉴。