摘要：质子交换膜燃料电池具有绿色、可持续、功率高等优点,是解决环境与能源问题的一个重要途径.膜电极是其核心部位,是反应时电子、质子、反应气体和产物水等多相物质传递及电化学反应的重要场所.设计和制备具有高活性和高耐久性的膜电极对提高质子交换膜燃料电池的性能、降低制造成本至关重要.因此,从催化剂本征活性提高、催化剂层结构设计和气体扩散层/催化剂层/质子交换膜界面结构设计3个方面总结了提升膜电极性能的相关方法,并对其未来的相关研究和发展做了述评及展望.

摘要：近年来,层状钙钛矿材料中存在的非常规铁电性为新型铁电体设计提供了新的途径.基于第一性原理,本文系统研究了具有Ruddlesden-Popper (RP)(n=2)结构的Sr_(3)B_(2)Se_(7) (B=Zr, Hf)化合物的基态结构、电子结构和非常规铁电性.研究表明, Sr_(3)B_(2)Se_(7) (B=Zr, Hf)基态均为具有A2_(1)am极性相的直接带隙半导体;其非常规铁电性来源于BSe_6八面体的两种旋转模式的耦合.而且,因具有较强的铁电极化值与可见光吸收带隙, Sr_(3)B_(2)Se_(7) (B=Zr, Hf)有望成为新一代铁电光伏材料.

摘要：近年来,如何提高红外探测器的光子吸收率是目前红外探测的重点研究之一,增加入射光的透射率是其中重要的一环。传统的多层减反膜受到粘附性,热失配和稳定性不足等问题在应用上受到一定限制。光子晶体是一种直接在光学表面加工微结构实现增透效果,不存在上述等问题,并且表现出较好的增透效果。但目前光子晶体设计结构复杂,对工艺加工带来困难。基于此本文设计了几种简单的ZnS光子晶体几何结构,包括长方体、圆柱体、六棱柱体和金字塔结构,在长波红外8~10μm波段内每种光子晶体结构的最佳平均透射率均在90以上,其中金字塔的增透效果最好。设计了金字塔阵列结构,透射率仿真结果表明金字塔阵列间隙在一定范围内均能保持98以上的透射率。最后探究了不同基底材料碲镉汞厚度和温度对光子晶体透射率的影响。本文研究可为光子晶体增透研究和微纳光学器件设计提供一定的借鉴意义。

摘要：石墨烯基复合材料在红外探测隐身方面具有广泛的应用前景,但如何提升其宽带全方位红外吸收特性还缺少系统的研究工作。设计了一种光学介质层与石墨烯层交替分布的二元石墨烯基复合微纳结构红外吸收器,并采用传输矩阵方法系统地研究了其红外吸收特性。结果表明,可通过调控石墨烯层数以及结构周期使红外电磁波在该结构中产生显著的增益和损耗共振耦合效应,在8~14μm全波段内的吸收率高于80%,在10.0~13.3μm波段内的吸收率高于90%,带宽最大为3.3μm。此外,该微纳结构在大角度(0°~60°)斜入射下表现出红外吸收偏振不敏感特性。该研究结果将为新一代石墨烯基柔性宽频带大角度可调谐红外吸收微纳结构的设计与应用提供新思路,也为实现新一代柔性轻质隐身或伪装薄膜材料提供了可行的技术方法与实现途径。

摘要：微通道散热器在集成电路中具有重要应用,但目前传统的长直微通道散热过程导致温度不均匀,散热效率较低.本文设计了一种周期性分流微结构并与传统微通道进行集成,实现了一种高效率的周期性分流微通道散热器.基于以上周期性分流微通道,系统研究了单根微通道内微结构数目、微结构的排布方式及结构参数对其散热性能的影响.结果表明,引入的分流微结构可增大换热面积、打破原有层流边界层、促进冷/热冷却液混合、显著改善微通道散热性能.在100 W/cm^(2)的热流密度下,入口端冷却液流速为1.18 m/s时,单根微通道内引入9组微结构后,其最高温度下降约24 K,热阻下降约44%,努塞尔数增大约124%,整体传热性能(PEC)达1.465.进一步地,微结构采用交错渐变的周期排布方式,沿流动方向逐渐变宽的扰流元使得冷却液被充分利用,减少了高/低温区的存在且缓解了散热面沿流动方向存在的温度梯度,压降损失相较于均匀排布也有一定程度的降低,有效提升了散热效率.本文提出的周期性分流微通道将在大功率集成电路及电子冷却领域中具有广阔的应用前景.

摘要：针对大面阵碲镉汞芯片热应力仿真分析过程中计算量与准确性不能兼容的问题,通过在芯片互联区的不同位置引入小规模铟柱阵列建立了耦合热应力的优化仿真模型。借助此模型进行热应力分析,发现在铟柱的上下表面附近区域产生了较大的热应力,同时边缘及角落处的阵列单元内部所产生的热应力更大(最高达225.69 MPa)。进一步对芯片的结构进行了优化,获得了最优读出电路及碲锌镉衬底厚度。此外,仿真结果表明,单面铟是热应力较低的铟柱结构,减小铟柱的半径可以进一步减小其内部的热应力。所提出的热应力仿真优化模型为大面阵碲镉汞芯片内部的热应力分析提供了更准确有效的分析方法以及器件设计方面的理论指导。