基于聚吡咯微电极的MEMS微型超级电容器的研究

MEMS 微能源是指采用微加工技术制作实现能量的获取与转换、存储与释放的微纳器件与系统,而微型超级电容器则是一种基于电化学电容实现储能的微型能量存储器件,可作为能量存储单元在MEMS微电源系统中获得应用.设计制作了一种具有两腔并排式结构的微型聚吡咯超级电容器.该微型超级电容器南微结构,微电极功能薄膜以及酸性电解液构成,...     

珊瑚状聚吡咯的制备及其超级电容性能

采用化学氧化法以甲苯-4-磺酸钠掺杂制备了珊瑚状聚吡咯。通过FT-IR、SEM等方法对产物进行了结构表征,研究了其电化学电容性能。结果表明:制备的掺杂态聚吡咯具有表面光滑的珊瑚状结构,循环伏安曲线接近于理想的矩形,在充放电整个电位范围内,电位和时间都保持较好的线性关系,单电极比电容可达220F/g。     

超级电容器氧化锰电极材料的特点制备

分析超级电容器的制备以及其化学性能,制备出了无定型氧化锰电极,并将制得的氧化锰电极置入电解液中,在一定的电位范围中扫描绘制了循环伏安曲线,另外,将电极在一定电流下放电,分析其可逆性。从测试结果可以看出,这种电极的充放电性能良好,且具有理想的可逆性。     

超级电容器碳电极工艺研究

为了进一步完善电容器性能，研究了不同导电剂、粘结剂和电极制作工艺对压片式泡沫镍碳电极性能的影响，确定了制作高性能泡沫镍碳电极的优选方案。     

多壁碳纳米管/棉织物复合柔性电极的制备

近年来柔性超级电容器在柔性电子设备领域起到越来越重要的作用,其中电活性材料与织物的结合是制备柔性电极的关键。本文针对棉织物进行多壁碳纳米管的高密度堆积性研究,并进行循环伏安曲线测试、充放电测试和交流阻抗测试。研究表明,该复合材料具备电极的应用性质,以及良好的循环稳定性和弯曲性,为进一步制备高电容量的柔性超级电容器打下了基础。     

硅基微型超级电容器三维微电极结构制备

为增大硅基微型超级电容器电极结构表面积,以提高电极的电荷存储能力,采用感应耦合离子刻蚀(ICP)技术制备了超级电容器三维微电极结构,研究了刻蚀、钝化气体流量和射频功率及电极电压等工艺参数对所制电极结构的影响。要取得较理想的结果,须根据刻蚀的一般规律和所用设备的具体特点,结合实际要求来确定工艺参数。在掩膜宽度为25μm时,所制三维电极结构表面规则平整,比二维电极结构表面积增大8.38倍。     

石墨烯纤维无纺布电极及其超级电容器的性能

采用湿法纺丝的方法制备了石墨烯纤维无纺布电极,并将该电极应用于超级电容器。电化学测试结果表明,160μm厚的石墨烯纤维无纺布电极质量比容量高达164 F·g~(-1)(电流密度为0.1 A·g~(-1)时),面积比容量为910 mF·cm~(-2)(电流密度为1 mA·cm~(-2)时),当将两片相同大小的160μm厚的石墨烯纤维无纺布叠加作为一个电极进行测试时,面积比容量高达1 800 mF·cm~(-2)。电流密度从1 mA·cm~(-2)升高到20 mA·cm~(-2)时,面积比容量保持率为62%(560 mF·cm~(-2)),表明石墨烯纤维无纺布电极具有很好的倍率性能。在10 A·g~(-1)的电流密度下循环10 000次后,容量保持率为79.5%,表明石墨烯纤维无纺布电极具有良好的循环稳定性。因此,石墨烯纤维无纺布电极以其新颖的制备技术,在柔性电子器件中具有良好的应用前景。     

一种基于静电纺丝技术线状超级电容器的制备

为满足轻薄化、柔性化和可穿戴化电子产品对柔性储能器件的需求，运用静电纺丝技术与滚筒接收方法得到PAN/MnCl2复合纳米纤维膜，再经特定装置加捻、预氧化、碳化生成复合碳纳米纤维束CNFs/MnO2，利用恒电位沉积方法在其表面形成一层聚苯胺PANI，制备了以CNFs/MnO2/PANI为电极材料的线状超级电容器，搭建三电极测试体系平台，运用恒流充放电、循环伏安法测试，数据显示本方法制备的超级电容器比容量可达到 142.31Ｆ/ｇ，且具有一定的柔韧性和循环性。     

20伏高电压型碳纳米管超级电容器的研制

通过催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管膜片式电极.基于该种材料的超级电容器电极比容量达到42F/g并表现出良好的大电流放电特性.本文采用多种研究方法对基于该种材料的双电层电容器的电化学特性进行了详细的研究.本文还开发了全新的超级电容器组装工艺,采用该工艺组装的碳纳米管超级电容器工作电压可以达到20V并具有良好的容量特性和阻抗特性.     

超级电容器电极材料研究最新进展

超级电容器是介于传统电容器与化学电源之间的一种新型储能元件,它具有充电时间短、循环寿命长、功率特性好、温度范围宽和经济环保等优势,目前在很多领域都受到广泛关注。概述了超级电容器电极材料研究的最新进展,包括碳基材料、金属氧化物材料及导电聚合物材料等,并在此基础上对其未来发展趋势进行了展望。     

Switchable-multi-wavelength fiber laser based on dual-core all-solid photonic bandgap fiber

In this paper, we propose and demonstrate a switchable multi-wavelength fiber laser based on a dual-core all-solid photonic bandgap fiber (PBGF) comb-like filter. The transmission properties of the dual-core all-solid PBGF are theoretically and experimentally investigated. Then the fiber ring laser based on the PBGF is realized and its wavelength-selective mechanisms are studied. By adjusting the polarization controller (PC), the number and location of the laser wavelength can be tunable.     

基于多谐振耦合的异质包层全固光子带隙光纤的研究进展

针对人们对特种光纤的不断增长需求,介绍了基于多谐振耦合机理的异质包层(HC)结构全固光子带隙光纤(AS-PBGF)的工作原理,以及该种结构光纤在实现大模场面积、单模运转和低弯曲损耗等特性的优势.从无源光纤和有源光纤角度分类,着重总结并分析了近些年国际上相关课题组对此种结构光纤的研究报道与进展.最后,展望了基于多谐振耦合...     

大模场抗弯曲全固态光纤的结构设计

提出了一种具有对称结构的大模场面积和低弯曲损耗的新型结构光纤,运用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤特性。该光纤由纤芯中的梯形折射率环和包层中的多层下陷层组成,仿真结果显示该光纤具有低弯曲损耗大模场单模传输的特性。对比分析了梯形谐振环、矩形谐振环、三角形谐振环结构光纤的弯曲损耗以及电场模式分布,实验结果显示梯形折射率环更具优越性。多层下陷层结构将模场限制在纤芯中,下陷层的数量大于2时模场面积基本上保持不变。研究结果表明,在波长为1 550 nm、弯曲半径为20 cm时,基模(FM)弯曲损耗只有0.056 868 dB/m,而高阶模(HOMs)损耗为3.58 dB/m,有效模场面积可达2 313.67μm²。该光纤对弯曲方向不敏感,在高功率光纤激光器放大器等光通信器件领域具有广阔的发展前景。     

基于FBG柔性传感器的滑觉信号特性识别

针对目前为智能仿生体柔性皮肤领域提供支持的光纤布拉格光栅传感器研究对滑觉信号特性识别手段的不足,提出了一种通过人工学习网络对基于分布式光栅传感单元所检测的滑觉速度与滑觉载荷进行预测的方法。设计了由四支光栅构成的传感阵列,采用封装技术制成柔性传感器,并搭建实验平台对滑觉信号进行采集。给出了滑觉过程对布拉格光栅波长偏移曲线的作用原理,对经验模态分解与小波分析的去噪效果进行比较,信噪比分别达到15.99与16.15。搭建了滑觉实验系统,对采集的不同速度与载荷分度的滑觉信号的特征值设定提取标准,构建滑觉样本集,引入随机森林与神经网络两个回归模型进行训练,并对比了预测效果。实验结果指出,速度特性预测中,两种模型的R²系数分别为0.974 6和0.968 1,平均误差分别为5.22%和4.31%;载荷特性预测中,两种模型的R²系数分别为0.998 2和0.983 5,平均误差分别为1.12%和3.02%。该研究方法基本实现了对滑觉样本两种特征的准确识别,在柔性仿生皮肤传感领域对滑觉信号的研究具有一定价值。     

基于银纳米线的柔性透明电极的制备及性能研究

有机发光二极管(organic light emitting diodes, OLEDs)可以柔性制备,在未来的可穿戴应用上有广阔的发展前景,而柔性透明电极(flexible transparent electrode, FTE)的性能直接影响着柔性OLED的性能。本文基于银纳米线(AgNWs)和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)制备了FTE,并采用甲醇浸渍、氩等离子处理、紫外辐射3种不同的方式对该电极进行处理,优化FTE的光电性能。研究发现：甲醇浸渍,可减少AgNWs上聚合物的包覆;等离子体处理和紫外辐射,可对AgNWs进行焊接;而两种方式的协同作用则可以对FTE的光电性能进一步优化。实验获得最优FTE的方阻为14.18Ω/sq,在550 nm处的透过率可达到84%以上。经过500次弯曲测试后,FTE的方阻变化率低于15%。本文的工作对FTE的制备及优化提供了可行性方案。     

Theoretical investigation of highly birefringent all-solid photonic bandgap fiber with elliptical cladding rods

We theoretically study for the first time the waveguiding properties of an all-solid photonic bandgap fiber with elliptical cladding rods. High birefringence in the order of 10/sup -3/ is easily achievable in such fibers. The contributions of the cladding rod's ellipticity, the lattice ratio of the cladding microstructure as well as the index contrast of two soft glasses to the birefringence are systematically evaluated. The evolutions of birefringence with the structure and material variations show that our highly birefringent fiber design can be tailored.     

超级电容器用石墨烯纳米片的制备及性能

通过在低温、常压条件下热剥离氧化石墨(GO)前驱体制备了石墨烯纳米片,然后用其制成了超级电容器。利用XRD、FT-IR、SEM和TEM对所制石墨烯纳米片的物相组成和形貌进行了分析,另外,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗谱技术对所制超级电容器的超级电容性能进行了研究。结果表明:GO在200℃、常压下即可被有效热剥离;所制超级电容器在6 mol/L KOH体系中的最大比电容约为276 F/g。     

Visual reconstruction of flexible structure based on fiber grating sensor array and extreme learning machine algorithm

A visual reconstruction method was proposed based on fiber Bragg grating (FBG) sensors and an intelligent algorithm, aiming to solve the problems of low accuracy and complex reconstruction process in conventional reconstruction methods of flexible structures. Firstly, the wavelength data containing structural strain information was captured by FBG sensors, together with deformation displacement information. Subsequently, a predicted model was built based on an extreme learning machine (ELM) and further optimized by the particle swarm optimization (PSO) algorithm. Different deformation patterns were tested on an aluminum alloy plate, indicating the ability of the predicted model to produce the deformation displacement for reconstruction. The experimental results show that the maximum error can be as low as 0.050 mm, which verifies that the proposed method is feasible and satisfied with the deformation monitoring of the spacecraft structure.     

超级电容器用竹炭的制备及其电容性能

以竹材为原料,在高温Ar保护下制备了高比表面积超级电容器用竹炭材料。用XRD和SEM对所制竹炭进行了物相分析和形貌观察;用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗谱研究了炭化温度对所制超级电容器性能的影响。结果表明:所得竹炭为无定形结构,随着炭化温度的升高,竹炭中石墨微晶向有序态结构发展。炭化温度为500℃时,制备的竹炭电性能最佳。在125mA/g电流密度下的首次放电比电容为226F/g;即使在500mA/g的大电流密度下,其放电比电容仍高达184F/g,第1000次循环时其放电比电容为138F/g,每次循环电容衰减仅为0.046F/g。