ITO／WO3／LiTaO3／NiOx／ITO全固态电致变色器件的制备及性能研究

利用磁控溅射法在不同流量的液氮低温冷却的条件下在ITO玻璃上制备WO3、LiTaO3、NiOx、ITO薄膜,5层薄膜组成ITO/WO3/LiTaO3/NiOx/ITO全固态电致变色器件.采用XRD、SEM、可见光分光光度计等测试手段进行对比分析.结果发现:低温制备的WO3薄膜为非晶态结构,在可见光范围内漂白态和着色态的平均透射率差△T可以达到70%以上.LiTaO3薄膜表面的颗粒度比较小,结构致密,其厚度对整个器件的光学性能有一定影响,在可见光范围内平均透射率达到95%.在低温条件下制备的NiOx薄膜比常温沉积的薄膜会提供更多的Ni2 离子参与变色反应.该器件显示出较好的电致变色特性.     

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.     

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.     

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.     

金属氧化物基电致变色器件的光透特性及其变色机理

在ITO导电玻璃基底上沉积得到WO3薄膜和NiOx薄膜,采用PMMA-LiClO4-PC胶质电解质作为离子电导层,制备得到了三明治式的电致变色(EC)器件.在300～1 000 nm波段的辐照光驱分别测试了器件在互补着色和同时着色时的光透性能.通过分析器件在互补着色和同时着色时的电色反应,给出了不同阶段的电致变色过程的电化学反应机理.特别考虑了实际应用中由于潮解和极化等因素引起的不利化学反应对器件性能的影响,对电致变色器件的实用化具有一定的指导意义.     

高长径比TiO_2纳米管阵列的制备及其电致变色与光电化学性能

采用NH4F-DMSO-甘油-H2O溶液体系的电化学阳极氧化法,经高温热处理后,在金属钛基板上制备了有序的Ti O2纳米管阵列薄膜。通过计时安培法、循环伏安曲线、光照开路电位谱和瞬态光电流谱技术对纳米管阵列电极的电致变色及光电化学特性进行了研究。结果表明,Ti O2纳米管为混晶组成,阵列薄膜具有大比表面积和高长径比。纳米管阵列电极具有稳定的阴极电致变色效应,快速的着色/褪色反应时间。与Ti O2纳米多孔膜电极相比,Ti O2纳米管阵列电极的光电流及光照开路电压都显著增加。     

氧化钨电致变色薄膜的XPS分析

采用射频磁控溅射工艺,在柔性PET衬底上低温制备电致变色WOx/ITO/PET多层薄膜;利用X射线光电子能谱(XPS)分析所制备薄膜的着、退色态中W元素的价态以及O元素的化合环境.结果表明:WOx薄膜着色态中存在W6 和W5 的混合价态,而在退色态中W元素的化合价仅为W6 ;钨离子的不同价态和氧离子的不同化合环境的变化与WOx薄膜的电致变色机制密切相关.     

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。     

无机复合纳米材料电致变色薄膜研究进展

开发循环稳定性好,着/褪色响应快,变色效率高的薄膜是电致变色材料的研究重点.与有机材料相比,无机材料的稳定性更强,实用性更好.通过构筑高孔隙率、低电阻率、大比表面积和多活性位点的微纳结构活性薄膜,能有效提高电致变色性能.本文阐述了电致变色器件的变色原理,详细介绍了介孔结构、纳米阵列结构及核壳结构等特殊微纳结构无机电致变...     

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.     

pH响应性聚合物抗菌涂层的制备及性能研究

目的 制备一种具有pH响应性的智能聚合物抗菌涂层,能按需实现涂层从防污到杀菌功能的转换.方法 以季铵盐甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛烷基溴化铵(DMAEMA-8C)、对-(2-甲基丙烯氧乙氧基)苯甲醛(MAEBA)和甲基丙烯酸异辛酯(EHA)作为共聚单体,通过自由基聚合制备了一种季铵盐聚合物PMQE-CHO,并将其利用浸涂技术在不锈钢316L(SS)表面制备季铵盐聚合物涂层SS-PMQE-CHO.随后,使用PEG-NH2对季铵盐涂层SS-PMQE-CHO表面进行接枝改性,得到pH响应性聚合物涂层SS-PMQE-PEG.对涂层的基本性能进行了表征.通过大肠杆菌和荧光素偶联的牛血清白蛋白(FITC-BSA)的附着力测试,评估涂层的防污和抗菌性能.利用抗菌实验表征涂层在不同pH条件下的抗菌效果.进行体外细胞毒性分析和溶血试验,评估涂层的生物相容性.结果 涂层结构致密规整、机械性能优异,具有良好的生物相容性和低溶血率,并且可以有效地防止BSA和大肠杆菌的粘附.在菌液里培养10 h后,涂层SS-PMQE-PEG-30和SS-PMQE-PEG-40表面的细菌与SS表面的细菌相比,分别减少了94％和96％.此时,PEG显示出有效的防污作用.在菌液里培养24 h后,菌液的pH值降低.涂层SS-PMQE-PEG-30和SS-PMQE-PEG-40的功能从防污转化为杀菌,杀菌效率分别为93％和92％.即使是在PBS中浸泡两周后,涂层仍呈现出良好的功能转化性能.结论 在正常条件下,涂层SS-PMQE-PEG中的PEG可以有效抵抗蛋白质和细菌的粘附.当涂层附近的微环境变为弱酸性时,席夫碱键发生断裂,此时涂层底部的杀菌层暴露出来,以杀死细菌并抑制感染的发生.     

基于微磨削方法的微织构刀具制备与切削性能研究

目的研究表面微织构对硬质合金刀具切削性能的影响。方法采用微磨削方法在硬质合金刀具前刀面加工出具有不同结构参数的横向、纵向和交叉微织构,通过AL6061切削试验和有限元切削仿真,研究表面微织构对硬质合金刀具的切削温度及刀具磨损的影响。结果采用V形金刚石砂轮微磨削方法能够加工出几何形状规则且表面质量良好的表面微织构。与无织构刀具相比,微织构刀具的切削温度明显降低,高温区域明显减少,其中横向织构刀具降温效果最为显著。微织构刀具的切削温度随沟槽间距的增大而升高,沟槽间距为150μm时,切削温度最低。表面微织构能够有效减轻刀具前刀面的粘结磨损,横向织构刀具减摩抗粘效果最好,且采用较小的沟槽间距更利于减轻刀具的粘结磨损。随着切削速度的增加,表面微织构的抗粘结作用更加明显,当切削速度为150 m/min时,沟槽间距为150μm的横向织构刀具的切屑粘结面积最小。结论在横向、纵向和交叉织构刀具中,沟槽间距为150μm的横向织构刀具切削性能最好,即降温效果、抗粘结性能最为显著。     

基于多孔黏结层的超疏水复合涂层制备及其耐磨性研究

目的 提高超疏水涂层的耐磨性。方法 采用底面复合方法增强超疏水涂层的附着性和耐磨性,通过发泡剂在树脂底漆表面形成均匀孔隙结构,使喷涂于底漆表面的部分超疏水纳米颗粒嵌入孔隙中,通过硬化树脂的凸起结构有效保护超疏水纳米颗粒,从而提高涂层整体的耐磨性。在摩擦磨损试验机上开展橡胶磨损测试,综合评价涂层的耐磨性能,并通过扫描电子显微镜和同轴光学显微镜对涂层表面的原始形貌及磨损形貌进行分析,通过接触角测量仪对涂层磨损前后的表面润湿性进行测试。结果 当异构十六烷的质量分数为50%、预热温度为130℃、预热时间为100 s时,在底漆表面可形成较深且分布均匀的孔隙结构,基于该底漆制备的超疏水复合涂层的耐磨性相对更好。在30 N载荷下,优化涂层经橡胶磨损700次后,仍能保持较好的疏水性。结论 通过发泡剂对底面复合涂层进行改进,可有效提高超疏水纳米涂层与基底之间的黏结强度;底漆表面的孔隙结构有利于超疏水颗粒的嵌入,充分利用硬化树脂的凸起结构对嵌入的超疏水颗粒进行保护,可有效提高底面复合超疏水涂层的整体耐磨性。     

不锈钢表面聚苯胺基复合涂层的制备与防腐蚀性能研究

目的 制备一种新型复合防腐涂层,增强316L不锈钢在中高温硫酸溶液中的耐蚀性.方法 首先使用化学氧化法在石墨(G)颗粒表面原位聚合聚苯胺(PANI),制得PANI/G复合材料,再使用环氧树脂(EP)作为粘结剂,制备PANI/G/EP复合涂层.对比了PANI/G/EP复合涂层与PANI/EP复合涂层及添加氧化石墨烯(GO...     

MRF和MRE磁流变夹层梁振动控制性能测试分析

分别设计了中间层结构为磁流变液(MRF)和磁流变弹性体(MRE)的两种磁流变夹层梁结构;搭建振动响应性能测试台,在外加局部磁场和不同磁场区域的条件下对MRF夹层梁和MRE夹层梁的固有频率和动态响应特性进行了测试及对比分析。实验结果表明,随着外加局部磁场强度的增大,MRF和MRE夹层梁的固有频率均呈下降趋势;随着磁场区域从夹层梁的固定端移动到自由端的过程中,MRF和MRE夹层梁的固有频率同样呈趋势下降;且MRE夹层梁的固有频率下降幅度比MRF夹层梁的要大。     

硅对定向凝固Ni3Al基合金IC6A微观组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)技术研究了硅对定向凝固Ni3Al基合金IC6A微观组织的影响。结果表明在IC6A合金中添加0．10％～0．20％Si(质量分数,下同)会使合金的枝晶间区析出块状的Mo1.24Ni0.76相和Mo6(Ni0.75Si0.25)7相,当硅的添加量达到0．30％时,合金的枝晶间区除了析出这两种相外,还有针状的δ-NiMo相析出。这相的析出不利于合金的高温持久性能,它们的硬度较大,只能通过孪晶的方式变形。硅有利于提高IC6A合金的高温抗氧化性能,而对合金的抗腐蚀性能和瞬时拉伸性能无明显影响。     

基于孔隙率的Cr2O3涂层工艺优化及回归分析

孔隙率是评价Cr2O3涂层质量的重要指标之一。根据Box-Behnken二阶响应曲面法设计了3因素3水平的回归分析试验,采用大气等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了Cr2O3涂层,以不同工艺条件下的涂层孔隙率作为响应值,建立了喷涂电流、等离子气体和喷距影响因子与响应输出之间的数学模型,讨论了3种影响因子的显著性及交互作用影响,得到涂层孔隙率的连续变量响应曲面和等高曲线。模型可以用于大气等离子喷涂Cr2O3涂层的工艺优化和性能预测,最小孔隙率的预测参数是电流I=500A,氩气流量QAr=40L/min和喷距d=80mm,能获得的最小孔隙率为1.5%。     

基于第一性原理的石榴石型Li7La3Zr2O12 固态电解质的设计与合成

基于密度泛函理论（DFT）的第一原理方法计算了四方相和立方相中2种不同的Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）固体电解质材料的能带结构,晶格参数,态密度和成键特性。基于理论计算结果,通过电子结构特性解释了四面体相的离子电导率低于立方相的离子电导率的原因。基于LLZO的第一性原理计算,设计了2种晶体结构的LLZO材料,并通过高温固相法制备并分析了不同烧结时间的LLZO颗粒的性能。探索了合成工艺参数对Li₇La₃Zr₂O₁₂性能的影响。立方晶Li₇La₃Zr₂O₁₂（C-LLZO）的平均晶格大小为a=b=c=1.302 246 nm,而四方Li₇La₃Zr₂O₁₂（T-LLZO）的平均晶格大小为a=b=1.313 064 nm,c=1.266 024 nm。在1000 ℃下烧结12 h的C-LLZO为纯立方相,在室温（25 ℃）下最大离子电导率为9.8×10^-5 S·cm^-1。T-LLZO在室温（25 ℃）下的离子电导率为5.96×10^-8 S·cm^-1,在800 ℃下烧结6 h具有纯的四方相结构,与计算结果基本吻合。