具有高耐蚀性和导电性的掺Cr类金刚石非晶碳的化学式解析

Cr掺杂的类金刚石非晶碳具有良好的导电性和耐腐蚀性,这对于燃料电池金属双极板涂层改性特别重要。使用团簇加连接原子模型对其非晶结构进行了详细解析,在该模型中,良好的玻璃形成材料由覆盖特征性最近邻团簇加上几个下一壳层原子的结构单元来表述。根据文献,在Cr掺杂的类金刚石非晶碳中占优势的团簇是Cr中心和C壳层的[Cr-C4]四面体团簇,然后将该团簇与适当的连接原子匹配,以满足电子轨道饱和原理。由此推导出了两个最优组成式,即[Cr-C4]CrC3(22.2%Cr)和[Cr-C4]Cr3C2(40%Cr),它们显示出良好的非晶态结构稳定性。实验结果显示,所提出的这两组化学组成的涂层材料兼具低电阻率(低至10-4Ω·cm)和优异的耐腐蚀性(腐蚀电流密度~10^-2μA/cm^2)。在sp2键含量和渗流理论的框架内讨论了导电和耐蚀的协同行为。这项工作验证了团簇加连接原子模型在具有高耐腐蚀性和高导电性的涂层材料成分设计中的可行性。     

基于毛纽扣的垂直互连技术研究进展

垂直互连技术具有互连路径短、空间利用率高、速度快等诸多优点,对星载、舰载、弹载等实现微型化、轻量化、多功能化具有重要战略意义。毛纽扣连接器作为一种弹性连接器,常用于低矮化多层印制板间的垂直互连,其自身体积小、微波性能好、工作频段宽、易拆卸、低延迟,且可以有效抑制连接器内部信号的互感效应,减小信号传输的路径长度和高频信号的趋肤效应,在射频微波领域具有重要用途。重点综述了材料类型及电镀金厚度对毛纽扣连接器性能的影响,归纳了通过建立理论模型分析毛纽扣连接器的电学性能及力学本构模型的方法,并揭示了高、低温(?55~85 ℃)冲击下毛纽扣连接器的可靠性,总结了其在印制电路板和微型连接器中的应用。总体来说,我国对毛纽扣垂直互连技术研究较少,特别是在宇航领域,还需积极地进行技术攻关,确保其在真空、温度交变、辐射及原子氧等苛刻复杂的宇航服役环境中的可靠性。对此,综述了基于毛纽扣连接器的垂直互连技术的基本原理,以及影响毛纽扣性能及可靠性的服役环境,分析了近年来国内外在毛纽扣连接器领域取得的研究进展,并展望了毛纽扣连接器的发展方向,可为基于毛纽扣连接器的垂直互连技术的发展提供有益的参考和启示。     

嵌入式相变材料对热电发电器件性能的影响

热电器件(thermoelectric generator, TEG)能够直接将热能转化为电能,且具有体积小,无运动部件,寿命高,运行成本低等优点。相变材料(phase change material, PCM)在相变时能够恒温吸收、释放大量热量,因此被广泛应用于热电发电领域以稳定热端温度。设计了一种嵌入式的相变-热电(PCM-TEG)系统,探究了热源停止供热后的一段时间内,相同体积不同长度的PCM对TEG发电性能的影响。结果表明,被PCM包裹的长度与总长度的比值为40%时, PCM-TEG系统产生的电能最多,与不使用PCM相比,热电发电器件的输出电能增加了76.06%。PCM的使用能够提高热电发电系统对热能的利用率,且在使用的PCM的体积一定时,需要优化PCM包裹热电臂的长度以提升热电发电器件的输出热能。     

氧化石墨烯/纤维素/氧化锌水凝胶的制备 及其吸附-光催化性能

采用水热法制备环境友好型氧化石墨烯/纤维素/氧化锌水凝胶复合材料, 研究了该复合材料对亚甲基蓝 (methylene blue, MB) 的吸附-光催化降解性能。利用扫描电子显微镜、X 射线衍射等对复合水凝胶材料进行结构表 征。结果表明, 氧化石墨烯的引入抑制了氧化锌的团聚, 同时与纤维素结合增大了表面积, 有助于固定光催化剂以 及能够与污染物更好地结合。水凝胶独特的多孔结构具有很好的吸附效果, 将其作为光催化剂, 经500 W 氙灯照射 300 min 基本可将MB 分子完全降解。经过5 次循环使用后水凝胶的形状与第1 次使用时外观形状基本相同, 同时 催化效率也没有明显降低。因此, 制备的石墨烯/纤维素/氧化锌可作为一种环保、稳定、易回收的光催化剂和吸附 剂用于去除MB, 该水凝胶在块状催化剂降解染料废水中具有广阔的应用前景。     

表面负载金属纳米粒子的氮化物陶瓷导热填料的制备与表征

采用直接混合加热法制备氮化物陶瓷复合导热填料, 这是一种可以批量生产, 并且不使用溶剂、对环境友好的制备方法。通过扫描电镜、X 射线衍射仪、TCI 导热仪研究不同金属纳米粒子(镍、钴和银) 在氮化物(氮化铝、氮化硼) 上的负载情况以及负载量, 并考察了复合陶瓷导热填料对聚乙烯醇基复合导热膜导热性能的影响。结果表明,金属纳米粒子成功负载到氮化物上而不改变氮化物的晶体结构。且负载金属粒子的尺寸随乙酸盐含量的增加而增大。另外, 负载金属粒子的陶瓷导热填料能有效提高聚乙烯醇基复合导热膜导热能力, Ag/AlN-0.05 导热膜的导热率能达到0.752 W/(m·K)。     

TiO2/ML-Ti3C2复合纳米材料的制备及其光催化性能

通过水热技术在二维(2D)多层材料Ti_3C_2 (multi-layer Ti_3C_2, ML-Ti_3C_2)的表面及层间原位晶化和生长锐钛矿相TiO_2纳米球,制备出TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料。采用XRD、SEM、氮吸附等表征技术对TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料进行分析表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,对纯TiO_2和TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料的光催化性能进行了评价。实验结果表明,两种材料的耦合抑制了Ti O_2中光生电子-空穴对的湮灭,延长了复合光催化剂中载流子寿命,拓宽了复合材料的光谱响应范围。在紫外光照射下,以TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料为光催化剂,200 mg/L的MB溶液在20 min内几乎完全脱色,降解率为98.98%。TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料的光催化性能优于纯TiO_2和Ti_3C_2, Ti_3C_2优异的电子传输能力和超强的吸附性能优化了TiO_2的光催化性能。本研究为使用光催化技术处理废水提供了一种新的思路,具有一定的实际应用前景。