摘要：目的改善商业钽箔作为钽阳极材料时比容量有限的问题。方法提出了一种利用激光刻蚀技术和电化学腐蚀相结合的工艺在商业钽箔上构筑有序孔用于提升其储电能力的方法,对处理前后钽箔的表面形貌、结构特征以及电容性能发生的变化进行表征。结果利用15 V的电压阳极氧化处理预先在钽箔表面生长一层Ta_(2)O_(5),其具有的厚度更好地适应了1064nm激光的重复扫描。Ta_(2)O_(5)层在激光的作用下被有效去除,电子显微镜的表征结果显示,钽箔表面形成有序分布的阵列型微结构,为钽箔在电化学腐蚀过程中的孔生长提供了范围,这种独特的结构也为钽箔的电化学反应提供了更丰富的活性位点。比电容量的测试结果显示,有序孔钽箔在1mol/L的H2SO4电解质溶液中具有247.4n F/mm^(2)的优异面积比容量,与未处理的商业钽箔21.7nF/mm^(2)的面积比容量相比提升了近11.4倍。结论通过对商业钽箔进行特殊的孔结构设计,可以显著提升其作为电极时的比容量,利用激光刻蚀和电化学腐蚀的双重作用来控制钽箔上孔隙生长的有序性,有望为下一代钽电解电容器阳极材料的研究提供设计思路。

摘要：通过沟槽结构和可调节的电子势垒,沟槽栅极超势垒整流器可以更为有效地实现通态压降和反向漏电流之间的良好折衷.在高压应用时,电荷耦合效应对于提高该器件的反向承压能力起到了关键作用.本文通过理论模型与器件模拟结果,分析了沟槽深度、栅氧厚度和台面宽度等关键参数对电荷耦合作用下二维电场分布的影响,归纳出了提高该器件击穿电压的思路与方法,为器件设计提供了有意义的指导.在此基础上,提出了阶梯栅氧结构,该结构在维持几乎相同击穿电压的同时,使正向导通压降降低51.49%.

摘要：滚筒洗衣机通常采用的摩擦式减振器在低载荷高频脱水时减振效果不理想,导致了洗衣机机壳产生了剧烈振动。针对这一问题,该文提出了一种新型非牛顿流体变阻尼减振器,基于非牛顿流体剪切稀化特性和阻尼器孔内一维黏性流动方程研究了其对洗衣机运行时的振动抑制效果及物理机制。相对传统的固态摩擦式减振器,非牛顿流体具有明显的剪切稀化特性,使得在高频工况下非牛顿流体变阻尼减振器的输出阻尼力显著减小,克服了传统减振器高频表观弹性系数增大的缺陷。系统研究了不同结构参数的减振器对洗衣机低负载偏心运行下的减振作用,证明了较小的间隙高度更有利于振动能量的耗散,适当增大非牛顿流体的黏度或增加阻尼头的数量可以增强振动抑制效果,同时也可以起到良好的降噪功效。结果表明,通过合理的阻尼结构设计与非牛顿流体配比,变阻尼减振器可以对洗衣机整个洗涤过程尤其是高频甩干环节产生良好的减振效果,加速度衰减比最高可达83.49%,能量衰减了98.44%,噪音降低了10.38 dB。

摘要：基于Rb的低熔点特点,提出了固/液转变+超声分散的纳米化策略,即:将熔化的液态Rb置于特定介质(甲苯)中进行超声乳化,进而冷却凝固形成固态纳米颗粒以实现其纳米化。通过这种策略,成功获得了分散在甲苯里的Rb纳米颗粒。这些Rb纳米颗粒呈近球形,平均粒径约为45 nm。金属Rb纳米颗粒的尺寸可通过调节超声功率进行控制。随着超声功率的降低,颗粒的平均粒径增加。当超声功率降至320和240 W时,平均粒径分别增加至55和70 nm。金属Rb纳米颗粒具有良好的点火作用,可实现有机物甲苯在显著低于其着火点的温度下(如120℃)快速引燃(点火时间小于1 s),且随着温度的升高,甲苯的点火时间变短。当温度为250℃时,可在0.25 s内点燃甲苯。本工作不仅为金属Rb的纳米化提供了新的途径,而且还可望为新型含能材料及点火器件的设计提供新思路与依据。

摘要：电化学方法现场检测重金属离子(HMI)独具优势,对于控制与消除重金属污染意义重大.相关研究大多依赖于经验测试或侧重于报道检测性能,对催化检测机制缺乏科学认识,导致功能敏感材料的设计缺乏指导性策略,严重影响检测的准确性和可靠性.本文综述了近几年来本课题组利用X射线吸收精细结构谱(XAFS)研究HMI催化检测机制的研究工作.主要介绍了六种不同的传感策略增强HMI检测的原理和特点,指出了各类敏感材料在电分析应用中所面临的机遇与挑战,提出了从催化的角度探究电化学检测机制的研究新思路.最后,展望了利用原位XAFS技术、数值模拟计算和机器学习等探究电化学反应动态过程的重要性和必要性.本文对开发功能型传感界面具有重要的指导意义.

摘要：电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化性能方面展现出巨大潜力,且受到越来越多的关注。本文概述了用于电催化合成的CMFCs的最新研究进展,并讨论了其催化机理和设计策略。此外,简要总结了电催化合成过氧化氢、氨、氯以及各种碳基和氮基化合物的研究现状,并重点阐述了CMFCs目前面临的挑战和未来前景。

摘要：着陆缓冲机构是“天问一号”火星探测器在行星表面软着陆时的关键部件之一,需要采用吸能效率高、耐高低温的能量吸收材料。介绍了火星探测器着陆缓冲机构中采用高锰奥氏体孪生诱发塑性钢(Twining Induced Plasticity,TWIP)制拉杆的能量吸收设计。给出了TWIP钢的高塑性变形微观机理和力学特性。试验结果表明,TWIP钢具备600 MPa拉伸应力和72%拉伸应变的高塑性变形能力。通过仿真分析和试验验证方法,验证了TWIP钢制拉杆在火星探测器着陆缓冲机构中的应用效果。结果表明,着陆缓冲机构能够在各种复杂着陆工况下保证稳定的能量吸收性能。

摘要：目的改善传统的激光诱导石墨烯薄膜电极本身储电能力差、应用范围有限的问题。方法利用CO_(2)激光扫描自制的高含氧酚醛树脂薄膜制备了一种富氧的多孔石墨烯薄膜电极,并对其进行电化学活化处理,用以增强内部含氧基团的活性和含量,对石墨烯薄膜的形貌、组成以及电化学性能进行了表征。结果在激光的高温高压下,酚醛树脂分解释放的大量气体会使石墨烯薄膜内部形成丰富的纳米孔隙结构,氮气吸附解吸曲线的结果显示其比表面积达到了324m^(2)/g。此外,在酸性电解质下采用电化学激活的方式,能够使石墨烯薄膜内部碳原子上的含氧基团发生转化反应,并且它们与碳原子的键合也为电极提供了更稳定的结构。在电化学性能测试中,石墨烯薄膜上的氧官能团发生高效的可逆氧化还原反应,在0.5 mA/cm^(2)的电流密度下具有高达342.8 mF/cm^(2)的面积比容量,组装成超级电容器后也保持了优异的储能特性和循环稳定性,在0.0589mW/cm^(2)的功率密度下具有5.93μWh/cm^(2)的能量密度。结论利用该方法制备的富氧多孔石墨烯电极材料兼具高稳定性和高比电容的优势,有望在实际应用中为后续赝电容材料的可靠负载和异原子的高含量稳定掺杂提供一种更可靠的石墨烯骨架,为构筑新型高性能储能器件提供了设计思路。

摘要：光催化是一种理想的洁净能源生产和环境污染治理技术,在推动未来“碳达峰,碳中和”的实现和调整我国能源结构具有重要意义。层状结构的铋基催化剂因其具有合适的禁带宽度所以在光催化领域中备受关注。然而,低效率的光生载流子的分离与传输过程却限制了其光催化活性。本文简要地总结了通过表界面调控增强铋基催化剂光生载流子分离与传输效率的策略,包括形貌调控、缺陷工程、杂原子掺杂和异质结构建等。特别地,从电子和几何结构角度分析了上述策略对增强铋基催化剂内建电场的强度、构筑内部高效载流子传输通道和延长载流子寿命的作用机制,为进一步研究设计具有高效载流子分离和传输效率的催化剂提供理论参考依据。最后,分析了不同表面界面策略提高载流子分离和传输效率的具体原因以及铋基催化剂在工业应用中面临的挑战和发展前景。

摘要：电化学析氯反应(CER)是氯碱工业电解池和海水电解池的重要阳极反应,具有优异活性与稳定性的尺寸稳定阳极(DSA)是目前主要使用的CER阳极材料.然而DSA电极面临着Ru和Ir等贵金属稀缺性和昂贵价格等问题,故发展非贵金属基高性能CER电催化剂具重要意义.但当前针对非贵金属基CER催化剂相关研究仍然较少,主要挑战在于难以兼顾CER高活性和酸性电解质高氧化电位下的稳定性.本文提出对尖晶石结构的Co_(3)O_(4)进行晶面调控来提高其CER活性和稳定性的策略.通过诱导{112}晶面的形成以取代较为稳定{111}晶面,从而暴露出更高密度的八面体位点(Cooct).在4 mol L^(-1)NaCl(pH 2)作为电解质的条件下,暴露{112}晶面的Co_(3)O_(4)在电流密度为100 mA cm^(-2)时的CER过电位仅为170 m V,远低于{111}晶面Co_(3)O_(4)的330 mV,并优于商业RuO_(2)的320 mV.此外,其具有接近100%的法拉第效率以及优异的稳定性(在10 mA cm^(-2)持续17 h的恒电流测试后,溶解钴浓度仅为8 ppb(1 ppb=1μg L^(-1))).密度泛函理论(DFT)计算也表明{112}面具有对Cl^(-)更优的吸附能.该研究为如何利用晶面合理设计高效的Co基非贵金属CER催化剂提供新的途径.