重点实验室研究进展

中国科学院磁性材料与器件重点实验室在阻变材料探索与机理研究方面取得进展基于电致电阻效应的电阻型随机存储器(RRAM)是一种极具发展潜力的新兴存储技术,具有非易失性、低功耗、超高密度、快速读写等优势。目前开展稳定的新型电致电阻材料的探索以及阻变机理研究非常重要,也是当前的一个研究热点。     

电致变色机理的研究现状与发展

以研究比较充分的WO3电致变色薄膜为基础,讨论了电致变色机理的电化学反应模型、色心模型、价间跃迁模型、极化子模型、能级模型和配位场模型,详细分析了上述模型存在的局限,并提出了进一步研究应该解决的问题。     

三轴随机振动下电连接器的松动机理及应力-电阻映射关系研究

在多轴复杂振动环境下,电连接器结构可能发生松动,影响其电器的电接触性能,导致设备功能失效。为探究多轴随机振动环境下电连接器松动过程中的力学特性,建立了导弹电子舱段上电连接器模型,在随机振动环境下模拟了插针相对插孔松动退出过程中接触压力的变化历程,揭示了电连接器松动过程中的应力演变机理;通过对比三轴与单轴随机振动环境下应力变化的趋势,并根据3个区间差异比较了三轴振动相对于单轴振动的电连接器松动特征,提供了一种连接器松动的三轴振动应力筛选方法;运用R.Holm接触电阻与接触压力关系式,导出了电连接器应力与电阻的映射关系,将对插针与插孔间的接触应力监测转化为对接触电阻的监测,解决了针孔内部动应力难以测量的技术难题。     

WO3电致变色薄膜的研究进展

过渡金属氧化物WO3因其优异的电致变色性能而受到广泛的应用。根据近几年来国内外文献,针对有关WO3薄膜的制备方法做了综述性的介绍,概述了双注入模型这种目前广为接受的WO3薄膜的变色机理,着重陈述了薄膜光调制幅度和非晶态对于WO3薄膜的电致变色性能的重大意义。文章同时列举WO3薄膜在实际生活中的一些应用,说明由于变色响应时间过长和工作稳定性不足导致其进一步应用受到较大限制的现状。最后探讨了WO3薄膜未来的研究方向,经过分析认为以WO、掺杂有机聚合物而制备出复合材料薄膜是WO3薄膜今后一段时间的主要发展方向。     

WO3薄膜制备及其电致变色性能研究

采用直流反应磁控溅射方法在室温下制备WO3薄膜。研究溅射功率对WO3薄膜结构及电致变色性能的影响规律,考察退火后WO3薄膜的结构演变及电致变色性能变化。结果表明溅射功率为270W时薄膜表现出较好的电致变色性能,其调制幅度达78.5%,着色时间为9s,褪色时间为3.2s。将该功率下制备的WO3薄膜进行退火处理,其结构由非晶态转变为晶态,但调制幅度、响应时间特性都发生一定程度的退化。非晶态WO3薄膜相比晶态结构具有更快的响应时间和更宽的调制幅度,但晶态薄膜具有更好的循环稳定性。     

基于氧化钨和氧化镍的电致变色器件研究进展

电致变色器件(Electrochromic Devices, ECDs)是一种颜色变化受电压调控的智能装置,具有工作温度范围宽、光学对比度高、可逆双稳态性能好、驱动电压低和能耗低等优点,在智能动态调光窗、全彩色电子显示屏、防眩光护目镜、自适应双隐身伪装以及可视化储能等领域展现出了巨大的应用潜力。阴极着色材料氧化钨(WO₃)和阳极着色材料氧化镍(Ni O)是两种被广泛研究的无机电致变色材料,由WO₃和NiO薄膜组成的互补型电致变色器件在大规模智能窗的应用中具有极高的商业价值。改善电致变色器件的综合性能如光学调制范围、响应速度、循环寿命和耐候性等问题一直备受关注。本文围绕互补型电致变色器件的结构组成,综述了基于WO₃和NiO的电致变色全器件的近期研究进展。首先分别阐述了WO₃和NiO薄膜的电致变色机理和衰退机制,讨论了改进制备工艺、元素掺杂改性、设计纳米结构和引入复合材料这四种薄膜性能优化策略的作用和最新研究进展,其次,按照器件的组成成分和结构设计介绍了互补型电致变色全器件的分类体系,总结了各组分材料的...     

WO3薄膜氢致变色机理的研究进展

WO3有着良好的氢致变色效应,是一种优异的氢敏感材料.对WO3薄膜氢致变色机理的研究有助于研制出更高灵敏度的WO3基氢敏传感器.目前,关于WO3薄膜的氢致变色机理主要有3种模型,即能级模型、价间跃迁模型和色心模型.分别评述了这3种理论,同时结合作者在WO3薄膜氢敏性能方面的实验研究工作,提出WO3薄膜氢致变色机理与钨离子在W6 ～W5 之间的价间跃迁和O离子的化合环境及含量的变化有关.     

中频磁控溅射制备氧化钨薄膜及电致变色性能研究

采用中频磁控溅射方法,在氧化铟(ITO)玻璃上采用氧化钨(WO3)陶瓷靶沉积薄膜,研究溅射气压对WO3薄膜结构与光学性能的影响规律,并对其电致变色行为进行了探讨.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了WO3薄膜的成分结构和表面形貌,紫外可见分光光度计和电化学工作站对薄膜的光调制性能、电致变色伏安特性、...     

PEG改性氧化钨薄膜的电致变色特性

为改善WO₃薄膜的电致变色性能, 采用溶胶-凝胶法制备了聚乙二醇(PEG)改性的WO₃电致变色薄膜, 并对其着色态与漂白态的光学特性以及循环伏安特性进行了研究。研究表明: PEG改性的WO₃薄膜具有良好的电致变色性能, 循环5000次伏安曲线无明显衰减, 对可见光的最大透过率调制幅度可达71%。PEG的加入改变了WO₃薄膜的微结构, 形成了平均直径为9 nm的介孔, 提高了离子在其中的扩散速率, 因此改善了WO₃薄膜的电致变色性能。由于循环稳定性对于电致变色材料的实际应用至关重要, 因此这种低成本的湿化学法有望用于制备高性能的WO₃基电致变色器件。     

La0.4Ca0.6Mn0.98Ru0.02O3中的电致电阻效应研究

单相多晶锰氧化物样品La_0.4Ca_0.6Mn_0.98Ru_0.02O₃具有典型的电子相分离基态, 即低温下铁磁金属相与电荷有序绝缘相共存并竞争, 这为我们研究电致电阻效应提供了很好的模型。本论文基于此目的, 采用固相合成法制备了La_0.4Ca_0.6Mn_0.98Ru_0.02O₃的多晶陶瓷样品, 用X射线衍射证明了样品是单相, 并详细测量了样品的电致电阻效应。实验结果表明, 该体系的电阻率能够在大范围内被输入电流调控, 获得的电致电阻效应高达80%以上。此外, 低温下该样品的电阻态可以通过改变电流输入强度进行连续转换, 反映了样品基态在电流的激发下发生了改变。通过讨论, 我们认为这些观测到的物理效应起源于输入电流提升了样品中的铁磁金属相的稳定性。     

退火温度对聚乙二醇改性氧化钨薄膜结构及电致变色性能的影响

为改善氧化钨薄膜的电致变色性能,通过溶胶-凝胶法钨粉过氧化路线制备了聚乙二醇改性的氧化钨电致变色薄膜,并对其进行了不同温度的热处理,研究了不同退火温度对聚乙二醇改性氧化钨薄膜结构及电致变色性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、光谱椭偏仪(SE)、紫外-可见分光光度计、电化学工作站对薄膜的微观结构、光谱调制能力、着色效率、离子扩散能力、可逆性和响应时间及循环稳定性进行了表征和分析。结果表明,适当温度的热处理可以得到一种多孔的纳米晶/非晶复合结构薄膜,从而更有利于离子在薄膜中的扩散与迁移;300℃热处理PEG改性WO3薄膜表现出较高的光学调制幅度、着色效率以及良好的循环可逆性。     

电致变色材料的变色机理及其研究进展

电致变色材料是目前公认的最有发展前途的智能材料之一.简要介绍了无机电致变色材料(如WO3、MoO3、NiO、IrOx等)和有机电致变色材料(如紫罗精、稀土酞花菁、聚苯胺等)这两种不同类型的变色材料及其研究现状,阐述了电致变色现象及其变色机理,并展望了其应用前景和发展方向.     

电致变色材料的变色机理及其研究进展

电致变色材料是目前公认的最有发展前途的智能材料之一。简要介绍了无机电致变色材料（如WO3、MoO3、NiO、IrOx等）和有机电致变色材料（如紫罗精、稀土酞花菁、聚苯胺等）这两种不同类型的变色材料及其研究现状，阐述了电致变色现象及其变色机理，并展望了其应用前景和发展方向。     

电致变色材料及器件的研究进展

电致变色材料被认为是目前最有应用前景的智能材料之一,在过去几十年里被广泛研究,相关的电致变色器件也已经上市。本文在总结了各种电致变色材料的变色机理及其成膜方法(重点介绍了本实验室采用射频溅射制备的WO3膜和NiO3膜)的基础上,研究了材料的应用及器件的组装，并对器件组装中所需要的部分其它关键材料进行了介绍。最后对未来电致变色材料及其应用进行了展望。     

中频磁控溅射NiO_x电致变色薄膜(英文)

采用中频孪生非平衡磁控溅射技术,制备了纳米晶结构NiOx电致变色薄膜。利用原子力显微镜、掠射X射线衍射、电化学设备、紫外分光光度计等测试手段分析薄膜结构及电致变色特性。结果表明:室温沉积获得表面质地均匀的NiOx薄膜;在±3V致色电压下,薄膜电致变色性能优异,对可见光透过率调制范围达30%以上,但薄膜寿命低。获得的薄膜为结构疏松的纳米晶结构,易于离子的注入和抽取,变色性能优异,但易发生Li+不可逆注入,薄膜寿命低。     

电致变色性和智能窗的发展及应用

对电致变色现象及机理、电致变色器件的构成、电致变色使用的材料等方面的国内外研究现状及发展趋势作了介绍和论述。最后对电致变色器件的应用前景作了展望。     

掺杂氧化钨薄膜的电致变色特性

掺杂氧化钼对氧化钨薄膜的电致变色特性有一定的影响,本文介绍了用电子束蒸发制备不同MoO3掺杂比例的氧化钨膜,对其着色态与漂白态的光学特性以及循环伏安特性进行了实验研究,通过对循环伏安曲线的分析,对杂氧化钨薄膜电致变色的机理进行了讨论。     

一种新的跟踪滤波器设计方法及其应用

本文提出了一种基于开关与电阻串联的调制方法,从能量等效的角度给出了开关电阻支路等效电阻的计算方法。讨论了基于开关电阻调制的跟踪滤波器设计方法,采用Proteus对跟踪滤波器的特性进行测试,其结果与理论分析吻合,为跟踪滤波器的实际应用提供了可靠的依据。     

稀土掺杂锰氧化物的电致电阻效应

用固相烧结法制备Nd0.67Sr0.33MnOy（y=2.85）多晶样品。样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征。对含量低于化学计量y=3.0样品，当温度高于某一特征温度时，电阻变化符合线性欧姆定律；但低于这一特征温度时，电阻大小与负载电流或电压有关，I-V曲线偏离线性规律；在绝缘体．导体相转变点附近，样品电阻随负载电流或电压增大而迅速减小，表现出巨大电致电阻效应。这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系。     

金属触头电接触性能研究进展

日常生活中,所有的电力传输和分配、大部分控制系统和大多数信息交换,都依赖于通过电接触实现电流传输。触头承担这种接通、承载和分断电流的作用,其电接触性能影响甚至决定着整个电路系统的质量、性能、使用寿命与技术水平。触头一旦失效将导致严重的后果,小到家电开关如电灯无法点亮,大到电力系统无法正常供电,使一个大都市的交通、生活等瘫痪。基于电接触性能的重要性,自20世纪50年代电接触形成一门独立的学科以来,该领域一直是相关学者研究的重点。电接触的产生、持续和消除是一个复杂的物理、化学过程,是力、热、电、磁及材料冶金效应互相作用的结果,其复杂性使得人们对很多电接触现象、过程的本质和作用机理认识不够深入和透彻,需要进一步的研究探索。同时,随着时代发展和科技进步,不断涌现的新材料(例如针对碳纳米管和石墨烯材料接触电阻的研究)、新的使用要求(例如在特高压输电领域进一步提高动态接触电阻测量模型的精度和有效性)以及新的服役条件和应用环境(例如针对我国高速铁路轮轨的接触电阻研究),对电接触性能的研究提出了新的挑战,促使相关研究亟需在深度上进一步深化,同时在广度上进一步拓展。近年来,电接触性能在不同方面都取得了不少研究进展。在接触电阻方面,引入了一些新的计算方法,使数学模型得到不断的改进和优化。在中高压电领域,学者不断改进高压断路器动态接触电阻的测量方法和计算模型,获得了更为精准的动态接触电阻,对各种影响因素的研究也更加深入,利用动态接触电阻对设备状态的评估和预测进行了初步的探索。材料转移方面,伴随微机电系统的发展,在微观及更小尺度上,研究者利用一些异于传统的新方法、新设备和新模型,发现了与宏观尺度不同的材料转移机理。低压电器领域以替代"万能触头"银氧化隔为目标,高压和真空电器领域以提高Cu基电接触材料性能为目标,学者们主要通过合金化和复合化研发了众多新材料,电侵蚀性能的研究主要围绕这些新材料展开。研究发现,不论对银基还是铜基电接触材料,新型可加工陶瓷材料MAX相是一种改善电弧侵蚀的潜在增强相。此外,增强相颗粒尺寸减小可以提升抗电侵蚀性能。本文对近年来金属触头电接触性能的研究进展进行了归纳总结,分别从普遍关注的接触电阻、材料转移、电侵蚀性能三个方面阐述了国内外对触头电接触性能的研究现状,最后,对电接触性能未来的研究趋势和热点进行了展望。