基于超材料的无标记光学生物传感

超材料(metamaterials)因为能够在亚波长尺度范围内精细调控电磁波而受到人们广泛关注。超材料具有丰富的电磁模态,在表面支持高度局域场增强且对周围介电环境极其敏感,可应用于无标记光学生物传感领域。与传统光学生物传感器相比,超材料生物传感器具有小型化、集成化、高度灵敏、多功能可定制等突出优点。本文总结了近年来超材料生物传感器在可见光、近红外、中红外以及太赫兹波段的研究进展,包括折射率生物传感、表面增强拉曼散射、表面增强红外吸收和太赫兹生物传感等。     

基于Isobam注凝成型制备碳纳米管/氧化铝及其性能研究

报道了基于Isobam注凝成型工艺制备的CNTs/Al_2O_3复合陶瓷材料。研究了Isobam对CNTs和Al_2O_3粉体分散效果的影响,CNTs含量对混合陶瓷悬浮体流变性能以及复合材料坯体和烧结体性能的影响。结果表明,当Isobam含量为5%(质量分数),pH值=9～10时,CNTs悬浮液的分散效果最佳。随着CNTs的添加量的增加,混合悬浮体的粘度逐渐升高,凝胶时间呈现先降低后升高的趋势。当CNTs含量为0.3%(质量分数)时,相比于相同条件下纯氧化铝陶瓷,CNTs增强Al_2O_3复合陶瓷的断裂韧性提高了23.7%。     

电催化氮气还原合成氨催化材料研究进展

氨是纺织、制药、化肥等领域重要的化工原料，也是一种清洁的能源载体，需求量大。目前氨的工业生产主要为Haber-Bosch法，反应条件严苛，能源消耗大且碳排放较高。电催化氮气还原(NRR)合成氨是一种在常温常压下进行的反应，工作电位低，且电能可通过清洁能源提供，是一种很有潜力的合成氨新工艺。但目前电催化NRR材料的产氨速率和法拉第效率低、工作稳定性不够高、溶液中痕量氨的定量检测困难及检测标准不统一等都为其发展带来了巨大挑战。本文首先介绍了电催化NRR的反应机理和常用研究方法，然后重点梳理了2019年以来NRR催化材料的最新研究进展，最后对该领域研究面临的挑战和机遇进行了展望。     

选区激光熔化316L不锈钢的拉伸性能

对选区激光熔化(selective laser melting,SLM) 316L不锈钢的拉伸性能及断裂机制进行了研究,并对拉伸断裂后的试样进行显微组织表征与分析,探究了拉伸变形过程中微观组织的演化规律。结果表明:采用选区激光熔化技术制备的316L不锈钢具有较好的强塑性匹配,其中晶粒内部纳米尺度胞状结构有助于强度的提升;其拉伸性能明显优于传统手段制备的316L不锈钢。选区激光熔化316L不锈钢在拉伸过程中奥氏体晶粒内部产生形变孪晶,并且形变孪晶的出现存在取向相关,在取向接近001的晶粒中不易出现,而在取向接近110-111的晶粒中较易出现。     

基于SnO2中空纳米球的低温氢气传感器的研究

采用水热法一步合成SnO2纳米材料,采用XRD、SEM、TEM和氮吸附-脱附对材料的结构和形貌进行表征。表征结果表明所制备SnO2纳米材料是由直径150~200 nm的中空纳米球组成,且具有较大比表面积(82.6 m2/g)。采用丝网印刷技术将SnO2气敏浆料涂覆到叉指电极上,制成厚膜型气体传感器器件,研究其对氢气的气敏性能。结果表明SnO2中空纳米球在较低温度(200℃)下对5~200μl/L氢气具有较高的响应值及较快的响应速度,这归因于所制备的SnO2材料的中空结构和较大比表面积,利于氢气气体的吸附与扩散。     

室温钠离子电池用高性能碳材料研究进展

随着大规模储能领域对性价比要求的日益提升,室温钠离子电池有望成为新一代能源存储器件。在多种备选材料中,出于综合性能、成本和安全性考虑,碳基材料是最具实用潜力的钠离子电池负极材料之一。值得注意的是,体相扩散型碳和表面吸附型碳在储钠位点、电化学行为和设计思路上有很大区别。综述了两类碳材料近年来的研究进展,探讨了储钠机理、电解液匹配以及关键性能提升等问题。最后,对钠离子电池碳基负极材料研究面临的挑战及未来发展方向进行了展望。     

粉煤灰空心微珠的制备及其对甲基紫的吸附研究

利用喷雾干燥法将粉煤灰制成微珠,主要探究了微珠处理温度、用量、吸附时间和甲基紫浓度对吸附性能的影响.研究表明,粉煤灰微珠为多孔结构,煅烧前后均具有完整的球形结构,其表面存在不规则的块状小颗粒,呈不规则分布.微珠对甲基紫的吸附量随着煅烧温度(800～ 1000℃)的升高而降低,经800℃煅烧后的微珠对甲基紫的吸附量和去除率分别为24.09 mg·g-1和96.4％;微珠对废水中甲基紫的吸附量随着微珠用量的增加和甲基紫初始浓度的增加而增大,吸附过程符合伪二级动力学模型.     

PEO对固态锂电池正极/电解质界面的改性

在固态锂电池正极/氧化物电解质界面处引入聚氧化乙烯(PEO)缓冲层以改善固体接触。首先,用热压烧结法制备了密度为5.25 g·cm-3、锂离子电导率为8.33×10-4S·cm-4的Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)固体电解质。其次,配制了PEO-LiTFSI-LLZTO缓冲层和LiFePO4复合正极浆料,用匀胶机旋涂法将PEO缓冲层和复合正极浆料依次涂覆在电解质表面,加热加压后显著改善界面接触,测得60℃下正极界面电阻值为509Ω·cm2。测试对称电池充/放电曲线证明界面稳定性良好,电池首次循环放电容量145.8 mAh·g-1,库伦效率大于97%。     

定向凝固多孔金属研究进展

本文从凝固理论、凝固方法与装置、凝固体系、性能及应用等方面,综述了定向凝固多孔金属的研究进展。圆柱形气孔规则排列的多孔金属是通过定向凝固方法在加压气氛中利用金属/气体共晶反应制备的。通过控制凝固方向,不仅可以制备一维藕状多孔结构,还可以制备二维放射状多孔结构。参考经典的JacksonHunt共晶模型,建立了稳态凝固条件下金属-气体共晶定向凝固的理论模型,并且给出了考虑H2逸出和定向凝固多孔结构形成的工艺参数窗口。介绍了模铸法、连续铸造法和Bridgman型定向凝固法3种制备技术。重点介绍了定向凝固多孔结构制备过程中的2个重要进展:孔结构均匀的定向凝固多孔合金的制备以及高孔隙率定向凝固多孔Al的制备。圆柱形气孔规则排列使得定向凝固多孔金属在力、热、声以及渗透等方面具有特殊的性能优势,因此在轻质结构材料、热沉、过滤器和人工骨等领域具有广阔的应用前景。