基于VO2相变特性的THz波动态调控研究进展

太赫兹(Terahertz,THz)波位于光子学向电子学的过渡区域,在高速宽带通信、雷达、成像等领域具有重要应用前景。但目前用于THz波动态调控的器件仍比较缺乏,这在一定程度上限制了THz技术的发展。VO_2具有独特的金属—绝缘体相变特性,相变过程可以应用于动态调控THz波传输。探索超材料与VO_2结合以制备高效、动态、灵活的太赫兹功能器件也是近来的研究热点。简述了VO_2的相变特性,并分析了微观结构和化学成分等因素对相变特性的影响;系统回顾了VO_2薄膜相变过程中的THz波调控性能研究进展,总结了VO_2与超材料不同结合方式在THz波动态调控方面的应用;并对基于VO_2相变特性的THz波调控功能器件发展前景与挑战进行了展望。     

耐候型聚酯粉末涂料的研究进展

针对户外用粉末涂料的老化,介绍了国内外耐候型聚酯粉末涂料的研究进展。阐述了其目前在树脂合成与改性、固化体系和固化剂选择及添加特殊助剂等方面的发展方向,并简要分析了其抗老化机理。指出作为粉末涂料的主要组成物质,聚酯和固化剂的性能对粉末涂料的耐候性起着至关重要的作用,同时添加纳米粒子改性粉末涂料也是提高其耐候性的一种新型有效的方法。     

合成条件对多孔VO2薄膜形貌和光学性能的影响

以云母(001)为衬底,采用无机溶胶-凝胶法,通过加入表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(CTAB),在不同条件下制备了多孔VO2薄膜。采用SEM、FT-IR等手段分析了薄膜的表面形貌和热致相变性能。结果表明,膜的热处理工艺参数等对薄膜的表面形貌、颗粒尺寸及光学性能有重要影响,多孔VO2薄膜的形成与退火温度、保温时间及退火环境有关。     

SiO2基底表面VO2薄膜的生长模式及相变性能分析

采用无机溶胶-凝胶法在二氧化硅基底上制备不同厚度的二氧化钒薄膜,通过X射线光电子能谱、X射线衍射和场发射扫描电子显微镜分析薄膜的化学组成和微观结构,并利用变温傅里叶变换红外光谱对薄膜在红外波段的相变性能进行检测。结果发现:薄膜均沿(110)晶面择优生长;随厚度增加,其结晶度提高,表面晶粒明显增大,大小分布越不均匀,并导致薄膜在红外波段的低温和高温透过率均降低,滞后温宽变窄,相变陡然性增强。     

W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜热滞回线的热调制现象

以单晶Si(100)为基底,采用无机溶胶–凝胶法在其表面制备W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜。采用SEM、XRD等手段分析了薄膜的表面形貌和晶体结构。在热驱动下,利用原位FTIR分析了W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜半导体–金属相变性能。结果显示:单晶Si(100)表面VO2薄膜具有(011)择优生长取向,W6+、Mo6+取代了V4+在晶格中的位置,实现置换掺杂。热滞回线分析表明,与未掺杂VO2薄膜相比,V1-x-yMoxWyO2薄膜相变温度降低,滞后温宽减小,同时相变陡然性变差,相变温宽增大;在相变温度区间内,温度路径对红外透过率具有调制效果,其调制作用受原始热滞回线的制约。     

太赫兹医学成像研究进展

太赫兹波所具有的无损性以及大量生物分子在太赫兹频段的指纹特性,使其在医学成像领域有着良好的应用前景。本文首先简要概述了太赫兹的医学成像技术手段,其次分别介绍了太赫兹在离体、活体组织中成像的研究现状。生物组织中的水会对太赫兹波产生强吸收,使得成像对比度受限。目前,为了减少组织中的水对成像的影响,针对离体组织的太赫兹成像大多需要进行切片、脱水等预处理,活体中的成像则主要应用在浅表组织。文章重点介绍了活体成像中有望提高太赫兹成像对比度的纳米粒子造影剂,最后对太赫兹医学成像的发展进行了展望。     

钨掺杂二氧化钒薄膜的THz波段相变性能的研究

通过溶胶–凝胶法制备纯的VO₂和W掺杂的VO₂薄膜, 并且进行了XPS、AFM和XRD的分析与表征, 并观察了其微观形貌和结构. 同时研究了VO₂和W掺杂VO₂在红外光谱(λ=4 μm)和THz(0.3~1.0 THz)区域的金属–绝缘转变性能. 结果表明: 室温下W掺杂的VO₂薄膜在红外和THz区域的初始透过率都比纯的VO₂薄膜低. 在THz波段, W掺杂的VO₂表现出更低的相变温度. 同时在VO₂和W掺杂VO₂相变过程中, 观察到了金属–绝缘转变和结构转变的现象, W掺杂VO₂具有明显的峰位偏移现象.     

TiO2中间层对基于溶胶–凝胶法制备的VO2薄膜光学特性的影响（英文）

为了提高VO2薄膜的热致相变性能,采用复合结构与掺杂相结合的方法,首先通过溶胶–凝胶法在云母基底上制备锐钛型TiO2薄膜,再在光致亲水性处理的TiO2/云母基底上涂覆V2O5以及掺钨V2O5水溶胶,然后经热处理获得VO2/TiO2及VxW1-xO2/TiO2复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)研究薄膜的物相、表面形貌以及热致相变特性.结果表明,VO2/TiO2复合薄膜晶体生长为(011)面择优取向;VxW1-xO2/TiO2复合薄膜产生多种取向。TiO2中间层有助于使VO2薄膜生长致密,相变温度降低,更使VxW1-xO2/TiO2复合薄膜滞后温宽降至约4℃。     

铝酸酯干法改性纳米TiO_2及其在粉末涂料抗老化中的应用EI

利用铝酸酯偶联剂F-1对金红石型纳米TiO2进行干法改性。采用红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、接触角测试及扫描电镜(SEM)对纳米TiO2的改性效果进行了表征。以改性纳米TiO2作为紫外吸收助剂,研究了其对粉末涂料抗紫外光老化性能的影响。结果表明,铝酸酯偶联剂F-1是有效的改性剂,改性后的纳米TiO2具有疏水性,从而提高了其在粉末涂料中的分散性能。通过1368h人工加速老化发现,随着纳米TiO2含量的增加,纳米改性粉末涂料的耐候性能得到较大提高。当纳米TiO2质量分数为2.0%时,光泽度保持率可提高34.7%,色差减小27.3%。     

基于硅基MXene膜层阻抗可调性的太赫兹波反射调控

对太赫兹（THz）波的传输调控是THz光学系统设计、通信、成像应用等领域的基础技术之一。界面阻抗匹配效应可以用于实现高效THz波反射调控，但尚未见硅基界面阻抗设计实现THz波调控的报道。本研究利用自组装法在高阻硅基底上制备MXene膜层，通过增加膜层厚度改变其电阻特性，进而连续调节Si/MXene/空气界面阻抗，实现高效的THz波减反射。在接近阻抗匹配态时，界面THz波反射率减少幅度达83%，透过率衰减约为30%。还利用THz波层析扫描成像技术，得到了Si/MXene/空气界面阻抗变化导致的THz波反射强度变化趋势。设计的具有高效THz波反射调控性能的Si基功能界面为THz波传输调控提供了一种新思路。