纳米压印技术在太阳能电池中应用的研究进展

对纳米压印技术原理、分类和不同领域的应用进行了简单阐述。总结了纳米压印技术在不同类型的太阳能电池,如晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、聚合物太阳能电池及其他新型太阳能电池中的应用,并重点阐述了纳米压印技术在制备太阳能电池减反膜、图案化衬底、图案化活性层和图案化电极等有效减少太阳能电池表面太阳光反射和大大提高太阳能电池光电转换效率方面的研究进展。最后,针对纳米压印技术在产业化中所面临的困难进行了分析和总结,并提出了纳米压印技术在太阳能电池领域未来的研究重点和发展方向。     

摩擦纳米发电机输出功率实现飞跃

正近日,中科院北京纳米能源与系统研究所和美国佐治亚理工学院联合研究小组设计和制作出大功率二维平面摩擦发电机,并成功展示了其通过收集环境中的机械能来实时驱动常规电子产品的能力。相关成果日前发表于《自然通讯》期刊。业内专家认为,这种被称为回转摩擦发电机的新型发电装     

基于离子交换与激光打印技术在含氟聚酰亚胺薄膜表面制备银-铜金属线

以4,4’-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)和4,4’-二胺基二苯醚(4,4’-ODA)为原料制备了含氟聚酰亚胺薄膜,然后通过水解、激光打印、离子交换、化学还原等技术得到银和铜双金属的图案化聚酰亚胺薄膜。通过X-射线衍射仪、四点探针测试仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等仪器系统研究了薄膜表面金属的形成过程及水解时间与导电性的关系。实验结果表明,随着水解时间的增加,金属线条的导电性逐渐增加,电导率最大达到500s/cm。     

Bilayer self-assembly on a hydrophilic, deterministically nanopatterned surface

We present measurements of the in situ, microscopic architecture of a self- assembled bilayer at the interface between a regularly nanopatterned surface and an aqueous sub-phase using neutron reflectometry. The substrate is patterned with a rectangular array of nanoscale holes. Because of the high quality of the pattern, using neutron reflectometry, we are able to map the surface-normal density distribution of the patterned silicon, the penetration of water into the pattern, and the distribution of a deposited film inside and outside of the etched holes. In this stud; 1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphocholine （DLPC） single bilayers were deposited on the hydrophilic patterned surface. For bilayers deposited either by vesicle fusion （VF） or by the Langmuir-Schaefer （L-S） technique, the most consistent model found to fit the data shows that the lipids form bilayer coatings on top of the substrate as well as the bottoms of the holes in an essentially conformal fashion. However, while there is a single bilayer on the unetched silicon surface, the lipids coating the bottoms of the holes form a complex bimodal structure consistent with a rough surface produced by the etching process. This study provides insight into film transfer both outside and inside regular nanopatterned features.     

男装针织预测Menswear knits

图案化 图案在各品类服装上随处可见,但毛衣无疑是图案表达的最佳载体。2015年夏季男式毛衫趋势中,图案的运用带来了全新的活力。从设计的发展来看,无论是简单的黑白图案,还是蓝色主题,图案都通过针织肌理来表现。这种方法演变成更加丰富多彩的变化,图案的主题由花色纱和混色纱,以及抽象感的条纹构成,它主要受现代主义艺术的启发,并且融入一丝卡通媚俗的趋势。新奇的圣诞毛衣在年轻市场已经不再被视为一个“卖不动”的品类,形象化的图案在整个消费群体都赢得普遍关注。     

聚乳酸表面Ⅰ型胶原纳米图案化的过程和机理

采用原子力显微镜(AFM)研究了聚乳酸(PLLA)表面Ⅰ型胶原纳米图案化的过程。发现吸附层的形态变化与干燥条件及PLLA表面的疏水性有关。经氮气快速吹干形成的吸附层较为致密;而保持较高湿度并维持较长水膜浸润时间,由于去湿作用的影响,形成纤维网状纳米图案化结构。此结构受浸润干燥时间、胶原浓度、基底疏水性等因素的影响,随浸润干燥时间延长,致密的胶原膜破裂,逐渐形成纳米图案化结构,胶原浓度由0.01mg/mL增加到1mg/mL均产生类似现象,且网状结构趋于紧密,PLLA分子量不同,胶原吸附层形成不同的结构形态,显示PLLA分子量对胶原的结构具有调控作用。     

液相下激光烧蚀快速制备图案化铜微纳结构

为了实现大面积图案化铜微纳结构的制备,基于液相下激光烧蚀技术,以硅片为衬底,将其浸没在含有Cu2O微米粒子的乙醇溶液中,采用纳秒脉冲激光进行加工。研究了激光功率、扫描速度和扫描次数对铜微纳结构的影响,分析了图案化铜微纳结构的形成机制,并研究了图案化铜微纳结构的浸润特性。扫描电子显微镜结果表明,随着激光功率、扫描速度和扫描次数的增加,图案化铜微纳结构中的铜颗粒熔融现象加剧,光斑中心区域的纳米颗粒粒径逐渐增大,光斑交界处形成呈现周期性分布的微米量级单元结构。能量色散X射线光谱证明少量Cu元素分布在光斑中心区域,大量Cu元素集中在光斑交界处。随着扫描次数的增加,样品表面粗糙度和纯净水/食用油接触角均呈现先上升后下降的趋势。当扫描次数为6时,表面平均粗糙度为（1.3±0.11）μm,纯净水接触角可达（155.2±1.5）°,食用油接触角达（100.0±1.3）°。该大面积图案化铜微纳结构制备方法简单快速,无粉尘污染,在微流体芯片、集水系统和废水处理等领域具有广泛的应用前景。     

超高密度图案化磁记录介质中偶极作用与热辅助磁化研究

由于记录介质的超顺磁效应,传统的水平磁记录方式已经达到理论极限。为了实现特比(Tb,1Terabit=240bit)级的超高密度存储,各种记录方案正在探索之中,其中图案化介质和热辅助磁记录技术被认为是最有发展潜力的方向,如果将两者结合则记录密度会更高。笔者结合已有的实验数据与前人的理论工作,通过有限差分法求解动力学方程和Monte Carlo随机方法,重点研究了以下几个与图案化介质及热辅助磁化技术有关的问题:(1)针对数值微磁学中矩形网格处理复杂边界时计算精度较低的问题,利用磁体本身的几何对称性和退磁张量的性质,通过在实空间求积分的方法解析地推导了等边三棱柱的退磁张量。根据这一张量表达式,可以得到任意精度的退磁因子,把这一结果应用在微磁学的网格划分当中,可以提高对复杂边界的处理能力。(2)为了能够在数值计算中高效地求出系统中的偶极作用能,解决由于偶极作用长程性带来求和速度收敛缓慢的问题,笔者通过重新定义网格求和方程,并采取分段处理的方法,解决了Lekner求和法中由于对称性降低而导致的奇异性问题,成功地把Lekner求和法从三维周期性边界条件下的库仑作用系统,推广到了二维周期性结构的磁偶极作用系统。应用Lekner求和法,可以高效地处理图案化介质这类规则排列的磁偶极子系统中、偶极作用能的计算问题。(3)为了深入理解偶极作用能对信息位稳定性与信息写入过程的具体影响,为实际设计图案化记录系统时选择合适的图案化介质提供理论指导,笔者通过求解二维系统的动力学方程,研究了有限阵列和周期性边界条件阵列磁性颗粒间偶极作用能对系统静态与动态性质的影响。发现有限阵列的静态磁学性质,诸如剩磁状态、矫顽力等与系统的大小密切相关,而磁化动力学过程则不受系统大小的影响。发现偶极作用能对系统的磁化强度翻转模式有决定性的作用。对于有限阵列来说,在平面各向异性的水平磁化翻转过程中,由偶极作用强度决定了三种翻转模式,即一致转动、成核模式及这两种模式的过渡区域;在垂直各向异性的垂直磁化翻转过程中,由偶极作用强度决定了四种翻转模式,即成核模式、非线性激发、旋卷模式以及成核与旋卷的过渡区域。对于周期性边界条件下的阵列,由磁场脉冲持续时间和偶极作用强度共同决定了中心磁矩翻转类型相图,相图可以分为五种翻转类型,即关联翻转、过冲翻转、下冲翻转、弹道翻转以及未发生翻转区。(4)为了理解偶极作用能对系统热稳定性的影响以及温度不均匀性对热辅助写入过程的具体影响,笔者运用Monte Carlo方法研究了这两个问题。发现偶极作用能的增加,会导致系统闭锁温度的升高,从而提高系统的热稳定性。在高斯分布型的稳定温度场中,发现根据温度场的半高宽,可以把翻转过程分为三类不同的成核模式,即边缘成核而后中心扩展模式、边缘成核而后边缘扩展模式以及两种模式的混合模式,并且翻转弛豫时间的对数与半高宽导数之间成分段的线性关系,其分段点受外场和中心温度的影响。而对于给定半高宽的温度场来说,弛豫时间与温度的关系与经典成核理论描述均匀温度场中弛豫时间与温度的关系相似,只是此时的能量势垒和比例系数都与温度场的半高宽有关。     

激光结构化超疏水表面的应用与研究现状

从超疏水理论出发,基于三种典型的基本润湿性模型揭示了材料表面粗糙度与固液接触面积对于制备超疏水表面的重要性。在此基础上,综述了直接激光写入（DLW）、直接激光干涉图案化（DLIP）以及激光诱导周期性表面结构（LIPSS）方法各自的优缺点。其中：DLW方法利用高能激光束对材料表面进行烧蚀,具备较高的自由度,能在各种材料表面构建任意三维结构,但其表面加工精度较差,难以建立多层次结构;DLIP方法利用多个相干激光形成的干涉图案对材料表面进行有选择的去除,能形成更精细的周期性三维微纳米分级结构;LIPSS方法可在材料表面获得大量空间周期在数百纳米的波纹结构,但加工时间较长。最后,从制备参数、表面结构形貌以及疏水性能等方面对不同的超疏水表面制造方法进行了归纳,并对其研究现状及发展方向进行了分析和探讨。     

超高色域图案化量子点彩膜的研究

平板显示中影响色域的两个关键因素为背光源发光光谱特性和彩色滤光片的透过光谱特性。在TFT-LCD的高色域领域,为了实现BT2020标准,我们开发了量子点光刻胶替代彩色滤光片的方法。首先合成新型的量子点光刻胶,将其作为色彩转换膜制备在彩色滤光片下方,通过背光激发量子点自发光,可得到色纯度更高的红绿光。研究表明,自主开发的量子点光刻胶可以有效地进行色转换,可耐受光刻工艺,在高温烘烤和碱性显影下,可保持一定转换效率,且能实现pattern化,避免目前用白光直接搭配彩膜的漏光问题,有效地提高色域。