摘要：利用扫描探针显微镜考察了硅基材料的摩擦磨损性能,同时考虑了环境因素、循环扫描次数的影响;通过实验设计,得出了该材料表面的形貌,初步分析了其摩擦磨损性能。结果表明:压电陶瓷的滞后效应和非线性效应的影响比较显著;随着外界湿度的增加,湿度对材料表面黏附力和摩擦系数有较大的影响;外加载荷和扫描循环次数直接决定材料表面的耐磨性能。

摘要：硅基半导体已广泛用于光电转化和现代通信等不同领域,新型硅基材料的发展,有助于应对功能材料在现代科技领域面临的挑战.本文主要介绍本课题组近年来在新型四配位硅基材料领域中的理论设计与计算模拟,包括新型四面体硅基材料和平面四配位硅基二维单层材料.基于Si(C≡C)4结构单元,设计了一系列类金刚石结构的宽带隙半导体材料,预测了它们的结构、光电及力学性质,分析了平面四配位硅的成键特征及其稳定化策略,探讨了含平面四配位硅的二维单层材料在锂离子电池和CO 2活化转化中的应用.

摘要：本文介绍了多孔硅（ＰＳ）二次阳极氧化（Ａ０）过程中的电致发光现象，所设计的Ｍ／ＰＳ／Ｓｉ／Ｍ肖特基结构的二极管也观察到了电致发光，本文还对它们的发光机理做了粗略地讨论。并提出要使多孔硅电致发光器件实用化，还有许多问题有待进一步解决。

摘要：硅的理论嵌锂比容量是石墨材料比容量的十倍以上,脱锂电位低,资源丰富,倍率特性较好,故高比能量的硅基材料成为了电动汽车?可再生能源储能系统等领域的研究热点?但由于其在脱嵌锂过程中巨大的体积膨胀效应会导致硅电极材料粉化和结构崩塌,并且在电解液中硅表面重复形成的固相电解质层(SEI)使极化增大?库伦效率降低,最终导致电化学性能的恶化?为了解决上述问题,加快实现硅基电极的商业化应用,本文系统总结了通过硅基材料的选择和结构设计来解决充放电过程中体积效应的工作,并深入分析和讨论了具有代表性的硅基复合材料的制备方法?电化学性能和相应机理,重点介绍了硅碳复合材料和SiOx(0<x≤2)基复合材料?最后对硅基负极材料存在的问题进行了分析,并展望了其研究前景?

摘要：为了满足高性能建筑日益增长的需求，改进其总体能源管理、健康与安全性、耐久性并降低建筑的碳排放，在近日举办的第八届国际绿色建筑与建筑节能大会上，美国道康宁公司推出了新一代有机硅材料。

摘要：硅材料因其高的理论比容量（4200 mAh/g）而成为极具发展潜力的锂离子电池负极材料之一。纳米硅负极材料可有效避免材料在循环过程中的粉化现象,同时具有较短的Li^＋和电子传输路径,相应电极的电化学性能与微米硅电极相比显著提升,但是纳米结构硅材料比表面积过大、振实密度低等特点限制了其在实际生产中的应用。近年来,使用纳米结构硅材料作为一次结构单元构建微/纳复合结构硅基负极材料的策略被广泛研究。本文综述了微/纳复合结构硅基负极材料的研究进展,总结了微/纳复合结构硅基负极材料中一次颗粒和二次颗粒的选择与结构设计要素,并对具有代表性的微/纳复合结构硅基负极材料物理和电化学性能进行了介绍,提出优化的材料结构和电极设计方案。最后,对微/纳复合结构硅基负极材料存在问题进行简单分析并展望了其研究前景。

摘要：由蚌埠玻璃设计研究院有限公司承担的省科技重大专项“硅质原料深度提纯及综合利用技术开发”项目顺利通过验收,标志着安徽省在硅质原料分级利用、微粉制备、深度提纯、污染控制等方面取得新突破,为TFT-LCD玻璃基板用石英粉的国产化提供了重要技术支撑.

摘要：硅是目前已知比容量(4200 m Ah·g-1)最高的锂离子电池负极材料,但由于其巨大的体积效应(>300%),硅电极材料在充放电过程中会粉化而从集流体上剥落,使得活性物质与活性物质、活性物质与集流体之间失去电接触,同时不断形成新的固相电解质层(SEI),最终导致电化学性能的恶化。本文介绍了硅作为锂离子电池负极材料的储能及容量衰减机理,总结了通过硅材料的选择和结构设计来解决充放电过程中巨大体积效应的相关工作,并讨论了一些具有代表性的硅基复合材料的制备方法、电化学性能和相应机理,重点介绍了硅炭复合材料。另外,介绍了一些电极的处理方法和其提高硅基负极材料电化学性能的可能机理。最后,对硅基负极材料存在的问题进行了分析,并展望了其研究前景。

摘要：随着环境问题和能源问题的日益突出,传统汽车逐渐走向新能源化。锂离子电池具有放电电压平台高、自放电小、环境友好等优点,被认为是最有前景的新能源汽车动力之一。然而,随着人们对新能源汽车续航能力要求的逐渐提高,进一步提高汽车动力电池的能量密度成为当今社会研究的热点。目前,商业化车用动力锂离子电池的正极材料以磷酸铁锂(LiFePO4)和三元材料(Li(Nix Coy Mn1-x-y)O)为主,负极以石墨为主,其能量密度仅为200~300 Wh·kg^-1。因此,提高汽车动力电池的能量密度,研发高能量密度的正负极材料是动力电池的研究方向之一。硅具有4200 mAh·g^-1的超高理论比容量,是制备车用高能量密度型锂离子电池最有前景的负极材料之一。然而,硅在充放电反应中的剧烈体积变化严重阻碍了其商业应用。硅采用合金化反应方式储存锂离子,合金化反应在提供高比容量的同时伴随着300%的体积膨胀。剧烈的体积变化导致活性物质脱落、SEI膜持续形成等问题,进而导致实际使用时电池容量的快速衰减。此外,纯硅属于半导体,本征载流子浓度很低,无法满足电极对导电性的要求。解决上述问题最常用的方法有以下三种:(1)硅的纳米化。锂离子在固体中的扩散较为困难,在外加电场作用下,锂离子在硅中的扩散速度依然很慢。通过硅纳米化的方式可以缩短锂离子从硅表面到中心的扩散距离,有效缩短电池充电时间。(2)硅/碳复合。碳材料具有良好的循环稳定性和导电性,将硅与碳复合,碳可以缓冲硅在合金化反应中剧烈的体积变化,提高整个负极的电子电导率,外层碳壳能阻止硅和电解液的直接接触,形成稳定的SEI膜。(3)微观结构设计。中空核-壳结构、3D多孔结构等特殊结构可以缓解硅的体积膨胀效应,有效抑制电极材料的脱落。研究中经常综合使用上述三种方法来制备高性能纳米硅/碳负极材料,如3D多孔纳米硅/碳材料、中空核-壳纳米硅/碳材料等。本文先阐述了硅锂合金的电化学反应机理与容量衰减的原因,以及纳米硅的制备方法,然后从表面包覆、结构制备、掺杂、MOFs改性等方面对硅/碳复合材料的常见修饰方法进行了综述,并进一步分析了中空核-壳结构、多孔结构等在提高电化学性能上的优势。最后,本文总结了纳米硅/碳作为负极材料的优点与当前遇到的问题,归纳并分析了不同包覆材料、不同包覆方法和不同离子掺杂带来的性能差异及原因,提出未来纳米硅/碳产业化道路上的关键突破点,并展望了其在纯电动汽车领域的应用前景。

摘要：具有特定功能的半导体材料的计算设计,是计算材料科学的一个重要研究领域.由于半导体的诸多性质取决于价带顶和导带底的电子态及其中的载流子分布,因此带隙的大小和能带极值的对称性便成为半导体材料设计最受关注的问题.为了进一步解决硅基光电子集成(OEIC)技术发展的瓶颈,设计具有直接带隙特性的硅基新材料并使其成为有效的光发射体,是一项富有挑战性的工作.本文在分析大量半导体能带结构的基础上,给出类sp系列半导体由间接带隙过渡到直接带隙的主要物理机制,并以对称性概念、芯态效应和电负性差效应为基础,提出一种新的直接带隙半导体材料设计方案.根据这个方案所表达的设计思想,我们对当前十分受关注的硅基光发射材料进行了计算设计.结果发现,用VI族元素在硅生长时进行周期性插层的、具有正交和四角点群对称性的人工微结构材料VIA/Sim/VIB/Sim/VIA具有直接带隙特性.其中当m=5或奇数时,材料有四角结构对称性,而m=6或偶数时是正交结构对称性.VIA(B)是在生长方向生长的单层VI族元素.这类材料的优点在于可自然地与硅实现晶格匹配,与微电子技术相兼容,并可较容易的用现行的MBE、MOCVD或UHV-CVD生长方法实现.预期这类新材料及其相应器件的研制开发,将大大开拓全硅OEIC和硅光子集成(PIC)技术的进一步发展.