基于ZnO复合材料的芯片式pH和温度传感器

可穿戴传感器可以方便地监测汗液pH、体表温度等信号, 以此判断人体的健康状况, 因而吸引了广泛注意。本研究制备了一种用于检测人体皮肤表面温度及汗液pH的芯片式传感器。pH传感器为ZnO/聚苯胺(PAni)微纳米结构, 在不同pH溶液中的表面电位不同, 灵敏度达120 mV/pH。温度传感器为ZnO/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料, 用简单的滴落涂布法在聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡(PET/ITO)导电电极表面修饰一层ZnO/rGO。随着温度的升高, ZnO/rGO复合材料的电阻下降, 其电阻变化量的灵敏度达-0.67%/℃。两种传感材料可以集成在一个微小的芯片上, 获得的多功能传感器表现出较高的稳定性, 在皮肤表面pH和温度检测方面具有潜在的应用价值。     

氧化锡纳米棒的溶剂热制备及其在钙钛矿太阳电池中的应用

本文以NaOH和SnCl_4·5H_2O为主要原料,在正己烷与水的混合溶液中合成了平均长度分别为59.2 nm和81.7 nm的金红石相氧化锡纳米棒,并将其用作钙钛矿太阳电池的介孔支撑层。用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、紫外一可见分光光度计、瞬态荧光光谱仪和电流密度-电压曲线对其表面形貌、相组成、电子传输以及光伏特性等进行测试。结果表明:交叉分布的氧化锡纳米棒结构有助于钙钛矿的渗透与结晶,一维纳米棒结构有助于电子传输。当纳米棒的平均长度为59.2 nm时,所制备的钙钬矿电池能获得12.33%的光电转化效率,高于平均长度为81.7 nm的纳米棒所制备的电池(11.14%)。     

RhO2修饰BiVO4薄膜光阳极的制备及其光电催化分解水性能

钒酸铋是最具有光电催化应用潜力的水分解光电阳极之一, 但由于表面缓慢的动力学反应速率, 其光电催化效率仍不理想。本研究通过浸渍法在BiVO₄薄膜光阳极上负载纳米RhO₂助催化剂, 研究RhO₂负载量对BiVO₄光阳极光电催化性能的影响规律及其机理。晶粒尺寸10~25 nm的RhO₂均匀负载在颗粒尺寸100~250 nm、厚度约为400 nm的BiVO₄光阳极薄膜表面。考虑到贵金属铑的昂贵成本, RhO₂的最佳负载量为质量分数1.65%, 在偏压1.23 V (vs. RHE)、1.0 mol/L Na₂SO₃溶液中(pH8.5)AM 1.5模拟可见光照射下, 光电流密度达3.81 mA·cm^-2, 相较纯BiVO₄提升了10.58倍。在没有有机牺牲剂的条件下, 光阳极同时析出了氢气和氧气, 两者比例接近2 : 1, 产氧速率为8.22 μmol/(h·cm²)。负载RhO₂有效改善了光阳极的表面水氧化动力学, 使光生空穴更快与电解质溶液进行水氧化反应, 抑制光生载流子复合, 从而显著提升光电催化性能。另外, 负载RhO₂后, 空穴更容易从光阳极表面被有效提取到电解质溶液中, 减少其在光阳极表面积累, 从而使BiVO₄/RhO₂(1.65%)光阳极可持续稳定工作10 h以上。     

EGO算法的翼型气动外形优化设计

针对随机优化算法计算量大和最优响应面法容易陷入局部最优的缺点,采用EI最优策略综合平衡响应预测值及预测精度,建立了高效的优化系统.使用该方法进行了翼型气动外形优化设计,结果表明该方法将翼型阻力系数降低22%,具有良好的优化精度,而总计算耗时与粒子群算法相比约降低68%,说明了该方法的可行性和有效性.     

增强齿科树脂的HAp/PMMA纳米复合纤维的制备及其性能

以羟基磷灰石(HAp)纳米颗粒及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为主要原料,采用静电纺丝的方法制备了直径均匀、取向良好的HAp/PMMA纳米复合纤维,并通过场发射扫描电镜、傅里叶红外吸收光谱仪、热重分析仪对复合纤维进行了表征。将研磨后的复合纤维作为填料,与微纳米二氧化硅按一定比例填充后,光固化得到齿科复合树脂。力学性能测试表明:填充质量分数为1%的HAp/PMMA复合纤维有效提高了氧化硅基复合树脂的力学性能,其弯曲模量为(8.7±0.7) GPa,弯曲强度为(113.8±5) MPa,压缩强度为(320.1±62) MPa;当复合纤维填充量从质量分数1%提高至3%、5%后,力学强度呈下降趋势。扫描电镜表征显示,当填充量提高后,高分子对填料的浸润性变差,出现部分孔隙及缺陷,导致其力学性能有所下降。     

基于组件的组件库管理系统

为了解决组件快速检索的问题,提出了一种组件库的存储数据结构和分步检索的策略,通过标准化组件分类信息和逐步缩小检索范围实现组件快速检索。利用GenVoca模型及其扩展,建立了组件库管理系统的层次模型,提高了组件的重用性能。     

多功能电致变色器件:从多器件到单器件集成

电致变色是在外加电场驱动下通过材料氧化还原反应可逆地改变颜色或光学性质的现象。自发现电致变色现象以来,由于其具有色彩丰富、节能环保和智能可控等优点,电致变色技术已应用于智能窗、智能显示、防炫目后视镜等领域。随着近些年光电技术的快速发展,涌现了一系列具有高度集成特性的产品,电致变色技术也朝着功能化智能化的方向发展:结合绿色能源技术,使自供能电致变色系统进一步降低了建筑能耗;利用电致变色可视化的优点,电致变色与其他功能器件的集成使信息读取更加快速便捷;由于电致变色器件与多种功能器件具有相似的结构、电化学原理和活性成分,电致变色器件也逐渐从单一的色彩变化,向变色红外调控、变色储能及变色致动等多功能的方向发展。电致变色多功能集成也极大地推动了电致变色技术的进一步发展。本文详细综述了电致变色原理的多器件/单器件多功能集成系统的前沿进展,例如自供能电致变色、电致变色传感、电致变色红外调控以及电致变色储能等方向,并介绍了不同类型多功能电致变色器件集成模式、结构设计和性能优化,同时也针对电致变色多功能应用所面临的挑战与未来可能的发展方向进行了总结与展望。     

单金属Ni-MOF材料的制备及在无酶葡萄糖催化的应用

金属有机框架(MOF)是一种结构多样且易于修饰的多孔性材料。凭借超高的空隙率和巨大的表面积，人们认为MOF在电催化、储氢、传感器和超级电容器等领域都有着良好的应用前景。以单金属镍为团簇，对苯二甲酸(H₂BDC)为有机配体制备了全新的金属有机框架材料，并将它作为电极修饰材料。此时该葡萄糖传感器的灵敏度为0.884μA·L·mmol^-1,检测限为2.647 mmol/L(S/N=3)。这种金属有机框架材料为无酶汗液检测提供了一种高效、快速且高灵敏度的检测平台，但是单一金属团簇的长期稳定性较差，不适合长期长时间监测，未来有待进一步改进。     

基于Cu3(HHTP)2薄膜的离子液体电致变色电极

室温离子液体具有宽电化学窗口和良好的环境稳定性, 是电致变色器件的理想电解质。然而传统电致变色材料的晶格间隙较窄, 限制了离子液体中大尺寸离子的扩散, 且大离子反复脱/嵌会破坏传统电致变色材料的结构, 导致性能衰减。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有拓扑结构的多孔晶态材料, 有望为离子液体中大尺寸离子的传输提供通道。本工作在导电玻璃表面制备了三亚苯类Cu₃(HHTP)₂ (HHTP=2,3,6,7,10,11-六羟基三苯并菲) MOF薄膜, 并研究了Cu₃(HHTP)₂薄膜在离子液体电解质中电化学和电致变色行为和性能。结果表明, 相对于传统的LiClO₄/PC和NaClO₄/PC电解质, Cu₃(HHTP)₂薄膜在离子液体[EMIm]BF₄中表现出更低的接触电阻和更高的离子扩散效率, 电极的着色/褪色速度得到了显著提高(着色时间由10.3 s缩短至8.0 s, 褪色时间由23.6 s缩短至5.2 s)。同时, Cu₃(HHTP)₂薄膜在[EMIm]BF₄中也具有更高的光调制范围和着色效率。这项工作展现出MOFs/离子液体电化学体系在电致变色领域中的潜在应用价值。     

石墨烯修饰的柔性多彩电热致变色薄膜的制备及性能研究

通过化学氧化还原法并辅以抽滤法制备RGO导电薄膜, 通过丝网印刷法制备变色层, 构筑了多层结构的多彩(红-蓝-白以及橙红-黄-白等)柔性电热致变色薄膜。采用SEM、XRD以及Raman等分析薄膜的结构性质。采用红外热成像以及吸收光谱研究了薄膜(红-蓝-白)的热学以及变色性能。结果表明：当加热时间为3.4 s时, 薄膜温度能达到38℃, 变为蓝色; 当加热时间为6.3 s时, 薄膜温度达到45℃, 变为白色。在较低电压下(6 V), 该薄膜能实现多色彩可逆变色, 其变色时间约为6.3 s, 褪色时间约为9.2 s。该柔性电热致变色薄膜以混合纤维素滤膜为基体, 保证了薄膜良好的柔性, 在可穿戴显示领域有着一定的应用价值。