摘要：气凝胶是一类兼具重要科学研究意义和巨大工程化应用价值的纳米多孔材料,其制备过程涉及溶胶-凝胶化学转变、结构调控、界面张力消除等基础科学问题,在理化性能方面同时具有超低密度和超低热导率特性,是一类理想的轻量化超级隔热保温材料,在航空航天、交通运输等对重量要求严苛的应用领域极具吸引力.此外,得益于气凝胶的高比表面积、高孔隙率、连续开孔等结构特征,其在吸附、催化、药物载体、能源和环境修复等领域也具有重要应用潜力.因此,近年来气凝胶及其应用获得国内外学术和产业界的极大研究兴趣.本综述调研了自气凝胶首次报道以来相关文献与知识产权的概况,而后以制备方法、气凝胶种类、维度结构设计、新型应用为轴,系统概括了气凝胶的制备方法,新型气凝胶的种类,以维度为特色的气凝胶材料,以及气凝胶的独特应用.如近五年来涌现的新型超分子气凝胶、智能响应气凝胶、气凝胶纤维、气凝胶的增材制造等,都在一定程度上颠覆了传统材料、突破了传统制备方法的局限.最后对气凝胶近年来的发展做了简要总结和展望.

摘要：由于其高含量的面内氮元素、优异的化学和热力学稳定性、可调的电子能带结构和环境友好的特点,石墨相结构的氮化碳(g-C_(3)N_(4))材料作为一种非金属催化剂在光电催化领域已引起广泛关注。相较于光催化领域能带结构的调控,gC_(3)N_(4)在电催化领域的设计主要集中在活性位点的构筑和电子转移能力的调节。本文报道了一种三价Al^(3+)离子电化学插层超快制备超细g-C_(3)N_(4)量子点(QDs)的剥离策略,与传统的碱金属离子相比,Al^(3+)带电荷量大、冲击能力强,易于得到粒径和厚度更小的均一量子点材料。相应的透射电镜(TEM),原子力显微镜(AFM)和紫外吸收光谱仪(UV-vis)表征证实了所制g-C_(3)N_(4) QDs的平均粒径只有3.5 nm,厚度只有3个C―N原子层(~1 nm),并且富含C/N缺陷。这种超细且富含缺陷的量子点材料在0.5 mol L^(-1)H_(2)SO_(4)电解液中具有接近0 V的电催化析氢(HER)开口电位、优异的过电位(η_(10)=208 mV)和较低的塔菲尔斜率(b=52 mV·dec^(-1))。这项工作提出的快速制备富含C/N缺陷g-C_(3)N_(4) QDs的策略也为研究其它二维层状材料的剥离及其在电催化领域的应用提供了一条有趣的研究思路,有利于发掘二维材料更多丰富的物化性质。

摘要：设计并制作了一款直径为1.1 mm、频率为31.11 kHz的MEMS压电微镜,用于需要高速扫描且小尺寸的应用场景。该器件所需模态为扭转模态,与其他模态分离情况好,不会出现耦合。实验结果显示,电压为32 V时光学扫描角40.66°,品质因子1155。改变PZT极性,实验得到了薄膜材料的铁电性质影响。另外,完成了MEMS微镜在0℃~100℃不同温度下角度的变化实验,偏离不超过±1°。仿真模拟、实验结果和理论计算结果三者拟合情况好,表明该设计的微镜具有较高的可控性和稳定性,为实现高精度扫描提供了有力支持。该MEMS压电微镜在AR/VR等领域中具有潜在的应用前景。

摘要：设计具有丰富活性位点的低成本且稳定的电催化剂对于提高析氧反应效率仍然具有挑战性。本文采用电化学沉积的方法,在铜箔上制备了非晶-结晶共存的三元Ni-Co-Mo金属氧化物薄膜催化剂.实验结果表明,Ni-Co-Mo催化剂具有非晶-结晶异质结构,经过表面重构后,发生了显著的Mo离子析出,从而导致稳定后的催化剂中富含大量的氧空位.具有丰富氧空位的非晶-结晶异质结催化剂,能够暴露更多的催化活性位点并降低电子转移阻抗,显著提升催化剂析氧反应性能.在1mmolKOH中的电化学测试表明,重构后的催化剂驱动20mA/cm^(2)电流密度的过电位仅为308mV,塔菲尔斜率为90mV/dec.同时,该催化剂可以在20mA/cm^(2)的电流密度下连续工作超过24小时,显示出良好的稳定性.

摘要：人体微环境调控可以通过材料本身性能的调控实现穿着凉爽舒适,对提高生活品质、减少碳排放具有重要价值.然而传统材料仅能单向地实现致冷或保温,同一材料实现致冷、保温双向功能,依然是本领域重要挑战和值得及时探索的方向.本文采用冷冻-解冻制备水凝胶与冷冻干燥技术,设计合成系列以聚乙烯醇和相变微胶囊为骨架的相变气凝胶.此类相变气凝胶同时具有优异的压缩和拉伸性能,能够压缩55%以上或拉伸达25%,突破了气凝胶不可拉伸、相变材料硬脆不可拉伸的特征.比表面积最高达14.4 m2/g,密度和热导率分别低至0.11 g/cm3和0.040 W/(m·K),相变焓可进行调控,最高达到46.1 J/g.进一步的实验证明,相变气凝胶较于热导率更佳的聚乙烯醇气凝胶具有更加优异的温度调控能力,温度维持能力最高可达纯气凝胶的2.6倍.因此相变气凝胶同时具有优异的绝热和调温性能,在微环境调控领域具有重要应用价值.

摘要：为了提高单目视觉相机的测量精度及测试数据的可重复性,提出了一种应用于激光扫描投影中扫描镜的闭环控制方式来提高投影出的条纹位置的稳定性。利用集成在扫描镜上的压阻传感器提供的反馈信号进行闭环控制,同时针对压阻传感器的温度特性,设计了测试系统来标定压阻输出与温度关系曲线。通过记录每一个温度下压阻的反馈输出值,生成反馈输出与温度的关系表。在室温至70℃的温度区间内,扫描镜的扫描角度的变化量由3.52°减小到0.05°。通过对扫描镜的扫描角度补偿控制后,单目视觉相机的三维测试精度以及测试数据的可重复性都得到了大幅提升。

摘要：可快速连续调谐的小尺寸窄线宽外腔半导体激光器是调频连续波(FMCW)激光雷达、量子技术等领域的核心器件。通过紧凑的反馈光路设计,采用腔长为2.5 mm的法布里-珀罗腔(FP腔)反馈压窄线宽,并结合压电陶瓷(PZT)进行腔长扫描,组装了波长为1550 nm的小型化可调频的激光样机。采用光纤长度为1 m的马赫-曾德尔干涉仪,在重复频率为0.1、1.0、10.0、100.0 kHz下分别测得激光器无跳模的连续调谐范围为25.0、21.6、18.0、10.0 GHz。基于20 km长光纤的延时自外差法,测得3 dB线宽约为10 kHz。未来通过更加紧凑的光路设计,可以获得更大调频范围的超窄线宽激光。

摘要：提出了采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长无Ga且应力平衡的InAsP/InAsSb超晶格,并探索了其作为红外吸收材料的可行性。首先采用k·p理论计算了InAsP/InAsSb超晶格的带隙,发现其波长调节范围可以从中波红外到长波红外。然后通过MOCVD技术在InAs衬底上生长了InAs_(0.8)P_(0.2)/InAs_(0.7)Sb_(0.3)超晶格。XRD测试结果表明,InAs衬底峰与超晶格零级卫星峰的失配仅61",即基本实现应力平衡;AFM测试材料表面形貌显示5μm×5μm范围内均方根粗糙度为0.4 nm;低温PL光谱显示较强的发光,峰位于3.3μm的中波红外波段,接近设计值。这些结果表明采用MOCVD生长应力平衡的InAsP/InAsSb超晶格作为红外探测材料具有较好的可行性和实用性。

摘要：电子器件的微型化、集成化、大功率化发展,对小尺度空间高热流密度散热技术提出了迫切需求,如何设计开发高效冷凝传热界面材料引起了国内外广泛关注。相比于膜状冷凝,滴状冷凝是一种更为高效的能量输运方式。然而,普通光滑疏水表面的离散冷凝液滴往往靠重力驱离,其自身热阻仍相对较高,更新频率也相对缓慢。因此,通过金属材料表面的合理设计来减少冷凝液滴的驱离尺寸并同时增加成核密度以实现传热效率的大幅度提升,已成为当前研究热点。受生物灵感启发,可用于冷凝传热强化的仿蝉翼超疏水界面、仿沙漠甲虫亲疏水复合界面以及仿猪笼草超润滑界面研究体系已取得突破性进展。简要回顾了该领域的最新进展及各自存在的问题,相关总结将有助于进一步设计开发有应用前景的高效冷凝传热界面材料及相变热控器件。

摘要：本文提出了一种将衍射相位显微技术与微流体芯片相结合的方法对水源性寄生虫进行定量测量。结合干涉技术与光学显微镜搭建了衍射相位显微成像系统,实现对寄生虫的高灵敏度实时测量。基于光刻工艺,设计和制作了U型捕获结构双层微流体芯片,实现高通量的单个寄生虫捕获。将与聚二甲基硅氧烷(PDMS)折射率相同的聚蔗糖水溶液通入微腔,消除U型捕获结构边缘衍射在相位成像时产生的显著干扰噪声。利用不同直径的标准聚苯乙烯微球验证了该系统的准确性,最大相位值误差不超过3%。采用上述系统测量了100个贾第鞭毛虫包囊和100个隐孢子虫卵囊,然后从干涉图中重构出两虫的相位图。通过对定量相位图的分析得出两虫的形态学参数与定量的光体积差分布,定量的数据为了解其生理特性提供了依据。微流体衍射相位显微成像系统结构简单,稳定性好,测量精度高,在对单个微生物进行实时监测和无标记定量研究方面具有巨大的潜力。