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通过离子辅助沉积法制备的HfO₂薄膜的机械和光学性能
Hafnium dioxide (HfO₂) 是一种具有独特性能的材料,广泛应用于电子和光学领域。它以其优异的机械、热和化学稳定性而著称,同时具备良好的光学透明性、高带隙能量以及高电阻率等特性。这些特点使得 HfO₂ 成为一种极具潜力的材料,尤其在现代电子器件、光学元件以及传感技术中占据重要地位。近年来,随着纳米技术和薄膜材料研究的深入,HfO₂ 薄膜的制备和性能优化成为科研热点。本文通过系统研究不同沉积方法和后续退火工艺对 HfO₂ 薄膜结构、机械性能和光学特性的影响,揭示了其在不同工艺条件下的表现差异,并探讨了其在实际应用中的可行性。在制备 HfO₂ 薄膜的过程中,采用电子束蒸发技术,并结
来源:Materials Today Communications
时间:2025-10-23
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烷基侧链对聚合物介电性能的改善作用。3. 基于卡多醇的低k材料
这项研究聚焦于一种基于生物来源的化合物——卡诺尔(cardanol)的改性与应用。卡诺尔作为一种天然存在的物质,因其可再生性和成本效益,在材料科学领域展现出广阔的应用前景。研究者通过一系列化学合成步骤,将卡诺尔氢化后引入热交联的苯并环丁烯(benzocyclobutene, BCB)基团,最终得到一种具有长链烷基侧链的新型材料。这种材料在固化后表现出优异的介电性能和良好的耐水性,为微电子工业中低介电常数(low-ε)材料的开发提供了新的思路。在微电子领域,随着高频和高速通信技术的快速发展,对具有低介电常数和低介电损耗的材料需求日益迫切。传统材料如聚四氟乙烯(PTFE)虽然具备良好的介电性能,但
来源:Materials Today Communications
时间:2025-10-23
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关于厚壁电弧熔焊NiTi合金零件的各向异性
刘如奈|史华慧|陈晓春|陈宏生|王文贤|周军山西电子科技学院,临汾041000,中国摘要通过基于冷金属转移的线弧增材制造(CMT-WAAM)工艺制备了块状NiTi合金。本研究探讨了微观结构的演变,并揭示了微观结构特征与机械性能之间的关联。结果表明,在NiTi合金熔池的中心区域,B2奥氏体长柱状晶粒沿沉积方向外延生长;在重叠区域,柱状晶粒交替垂直于熔合线生长;而在顶部区域观察到等轴晶粒。富Ti的NiTi沉淀物和Ti₂Ni沉淀物分别呈簇状分布。45°面晶体的织构强度为18.23,具有强烈的立方织构。{011} 滑移系的平均施密特因子(SF)值为0.28。NiTi合金块体沿沉积方向的显微硬度随沉积层
来源:Materials Today Communications
时间:2025-10-23
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通过与硫化物中间相的协同反应实现废旧锂离子电池的闭环回收策略
随着锂离子电池的使用寿命接近终点,高效的回收技术变得尤为重要,以减少环境污染和资源枯竭的风险。然而,锂的稳定供应使得其价格下降,这在一定程度上削弱了当前回收方法的经济吸引力,并凸显了开发更加高效和低成本技术的紧迫性。本文提出了一种硫辅助焙烧策略,用于回收镍钴铝三元锂(NCA)电池。该方法不仅简化了回收流程,还避免了使用酸性或碱性试剂。通过详细的结构表征和对比实验,研究确认了过渡金属硫化物中间相在NCA分解过程中的高效作用,促使NCA转化为氧化物。此外,实现了高效的锂选择性提取,将提取得到的碳酸锂与焙烧后的残渣结合,用于再生NCA(RNCA)。RNCA表现出较高的放电容量(156 mA·h/g在
来源:Materials Today Chemistry
时间:2025-10-23
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用于高效光吸收及太阳能收集与利用的碳纳米管阵列结构工程
高效率的光吸收材料在多个领域中都具有广泛的应用需求,例如太阳能收集和精密光学仪器。然而,实现超宽带范围内的高吸收性能仍然是一个具有挑战性的课题。本研究通过一种简单的化学气相沉积(CVD)方法,制备了具有高吸收性能的垂直对齐碳纳米管阵列(VACNTs)。通过系统地研究VACNTs的结构与光学性能之间的关系,我们优化了其结构以提升光吸收效果。实验中通过调节催化剂溅射功率和VACNTs生长时间,实现了对材料结构的精确控制。所制备的VACNTs在近红外波段展现出高达99.94%的平均积分吸收率,同时在特定几何条件下,其镜面反射率在15至60度的范围内保持在较低水平。这一成果为太阳能的高效收集和利用提供
来源:Materials Today Chemistry
时间:2025-10-23
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从钙钛矿结构向Ruddlesden-Popper结构转变的氧电极:在质子陶瓷电池中实现更高效的可逆氢生产和发电
在当前全球能源转型的背景下,可持续能源技术的开发变得尤为重要。随着对可再生能源需求的增加,传统的化石燃料依赖模式正面临严峻挑战。因此,科学家们正在探索新的技术方案,以实现更高效、更安全的能源生产和储存。其中,可逆质子陶瓷电化学电池(Reversible Protonic Ceramic Electrochemical Cells, RPCECs)因其能够在同一设备中实现电能生成与氢气生产,展现出广阔的应用前景。然而,这类电池的商业化仍面临诸多挑战,尤其是电极材料在动态负载条件下的稳定性和性能问题。为了解决这些问题,研究人员开发了一种新型的电极材料,其结构基于 Ruddlesden-Popper
来源:Materials Today
时间:2025-10-23
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各向异性的双层晶体界面使得碱性锌电化学过程能够实现可逆性
碱性锌电池在储能技术领域展现出巨大的潜力,因其具有高电压、低成本和安全性等优势,被认为是替代锂离子电池的重要候选者。然而,这类电池在高电流密度条件下仍然面临一个关键问题:不稳定的固态电解质界面(SEI),这严重影响了其可逆性和循环寿命。针对这一挑战,研究人员受生物皮肤的启发,通过一种新型的策略,设计出一种自组装的各向异性晶体界面,作为锌金属电极的保护层,从而显著提升电池性能。这种保护层被称为“锌电极皮肤”(ZESs),它由钾脂酸(PL)通过共价开环聚合反应(ROP)形成,具备独特的双层结构。内层富含硫(S)和硫醇基团(C-S),具有疏水性,能够有效排斥水分分子,而外层富含羧酸根(COO⁻),具
来源:Materials Today
时间:2025-10-23
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具有增强极化灵敏度的上转换发光温度计
在微纳尺度的温度测量技术中,近年来出现了许多创新性的研究方向。其中,上转换纳米粒子(UCNPs)温度计因其高灵敏度、紧凑的尺寸和良好的稳定性而受到广泛关注。这些纳米粒子能够将多个低能级的近红外(NIR)光子吸收并转化为高能级的可见光发射,这一过程被称为反斯托克斯效应。由于UCNPs对局部温度变化的高响应性,它们被广泛应用于生物医学诊断、微纳电子设备的热监测等场景。尽管UCNPs在温度测量方面表现出色,但如何进一步提高其性能仍然是一个挑战。为此,研究团队提出了一种新颖的方法,通过调控激发光的入射角度来增强UCNPs的热灵敏度。具体而言,研究使用了Yb³⁺/Er³⁺/Tm³⁺三掺杂的UCNPs,并
来源:Materials Research Bulletin
时间:2025-10-23
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综述:结构功能化的TiO₂介导的光催化剂作为染料降解剂:系统综述
水污染问题,特别是染料污染,对人类健康和水生态系统构成了严重威胁,因此已成为全球性挑战。染料污染主要来源于纺织业和其他工业活动,这些污染物不仅具有毒性,而且在自然环境中难以降解,能够长期残留并影响水质。随着工业化进程的加快,染料的使用量不断增加,其污染问题也日益突出。面对这一挑战,研究人员探索了多种污染治理方法,其中光催化降解被认为是具有巨大潜力的解决方案之一。光催化技术利用光能激活催化剂,进而产生高活性的氧化物种,如羟基自由基和超氧自由基,这些物种能够有效地分解有机污染物。其中,二氧化钛(TiO₂)因其非毒性、化学稳定性、高催化活性以及在环境中的广泛可用性,被认为是理想的光催化剂。然而,Ti
来源:Materials Research Bulletin
时间:2025-10-23
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设计用于温度传感和白光LED照明的绿色发光Li₃Gd₃Te₂O₁₂:Er³⁺石榴石型碲化物荧光粉
这项研究围绕一种新型的Er³⁺掺杂Li₃Gd₃Te₂O₁₂(简称LGTO)磷光材料展开,探讨了其在光致发光、光热测量和白光发光二极管(w-LED)中的应用潜力。LGTO作为一种具有广泛应用前景的材料,其晶体结构和光学特性使其成为一种理想的基质材料,特别适用于激光系统和发光二极管中的发光性能优化。Er³⁺作为一种常见的稀土离子,因其丰富的能级结构,能够实现从紫外到近红外范围的荧光发射,这使其在光热测量领域具有独特的优势。通过掺杂Er³⁺,研究人员成功开发出具有高热稳定性和高相对灵敏度的LGTO磷光材料,为光热测量技术提供了新的选择。研究团队采用高温固相反应法合成LGTO:Er³⁺磷光材料,并对不
来源:Materials Research Bulletin
时间:2025-10-23
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具有纳米工程导电界面的电化学适配体传感器,用于超灵敏检测癌症相关生物标志物
近年来,癌症的早期诊断和临床监测成为了生物医学研究中的热点。微小RNA(microRNA, miRNA)作为一类非编码的小分子RNA,在癌症等疾病的发生和发展过程中发挥着重要作用。其中,miR-21因其在多种恶性肿瘤中频繁的高表达,成为研究最为广泛的miRNA之一。miR-21不仅与肿瘤的进展和转移密切相关,还与较差的临床预后有关。因此,开发一种能够快速、灵敏地检测miR-21的分析工具,对于提高癌症诊断的准确性具有重要意义。然而,miRNA的分析面临诸多技术挑战。首先,miRNA分子体积小、含量低,这使得其在生物样本中的检测变得困难。其次,miRNA之间存在高度的序列相似性,导致交叉反应的可
来源:Materials Research Bulletin
时间:2025-10-23
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温度依赖的结晶性、密度泛函理论(DFT)计算以及NiFe₂O₄/还原氧化石墨烯纤维电极在高性能超级电容器中的电化学行为
近年来,随着科技的迅速发展,对高效、高性能超级电容器的需求日益增长。超级电容器因其高功率密度、快速充放电能力和长循环寿命等优势,被广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及智能电网等领域。为了进一步提升超级电容器的性能,研究人员不断探索新型电极材料,其中过渡金属氧化物(TMOs)因其优异的导电性、丰富的氧化还原反应活性以及良好的结构稳定性,成为备受关注的候选材料之一。然而,TMOs本身存在导电性较差、比表面积有限等缺点,限制了其在实际应用中的表现。因此,将TMOs与导电性优异的碳材料相结合,形成复合电极结构,成为提高超级电容器性能的有效策略。在众多碳材料中,还原氧化石墨烯(rGO)因其高比表
来源:Materials Research Bulletin
时间:2025-10-23
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一维FeCoNiCuMn高熵合金纳米线用于增强氧气析出反应
高熵材料因其独特的原子结构和卓越的性能,近年来受到了广泛关注。其中,高熵合金(HEAs)作为典型代表,因其多元素组成的单相固溶体特性,在多个领域展现出了巨大的应用潜力。特别是在电催化反应中,高熵合金因其优异的性能被视作一种重要的研究方向。在这一背景下,研究人员致力于探索通过降低电催化剂的维度来优化其性能的方法。例如,一维结构的电催化剂能够提供更大的比表面积,从而增强其与电解液的接触效率,提高催化活性。在本研究中,科学家首次通过两步法——静电纺丝和高温还原——成功合成了FeCoNiCuMn高熵合金纳米线。这种新型材料不仅展现出优越的氧析出反应(OER)性能,还在碱性环境中表现出良好的稳定性,为高
来源:Materials Research Bulletin
时间:2025-10-23
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Mo–N–Cu掺杂对用于低温应用的厚ta-C涂层微观结构、力学性能和摩擦学性能的影响
在现代工业和科技发展中,随着对低温环境应用的不断拓展,例如在氢气运输、液氮(LN₂)储存以及液化天然气(LNG)处理等场景中,机械部件的工作温度逐渐降低至111 K以下。这种低温环境对材料的性能提出了新的挑战,尤其是在摩擦和磨损方面。传统材料在低温下的脆性增加,导致其在低温条件下的磨损加剧,影响设备的使用寿命和运行效率。因此,研究如何改进材料在低温环境下的摩擦学性能,成为当前材料科学和表面工程技术的重要课题之一。本研究聚焦于一种新型的四元金属氮化碳涂层(Mo–N–Cu–ta-C),该涂层结合了钼(Mo)、氮(N₂)和铜(Cu)的协同作用,旨在提高其在低温环境中的摩擦学性能和机械稳定性。通过使用
来源:Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy
时间:2025-10-23
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通过原子层沉积工艺制备具有纳米厚Al₂O₃层的新型表面处理:用于先进半导体封装的焊点性能
作者:Eun-Chae Noh、Min Jeong Kim、Seyoung Oh、Byungjin Cho、Jeong-Won Yoon韩国忠北国立大学先进材料工程系,地址: Chungbuk 28644,忠州市Seowon-gu,1 Chungdae-ro摘要本研究探讨了通过原子层沉积技术制备的纳米级Al2O3层作为新型表面处理方法,对焊点冶金性能和机械性能的影响。当沉积的Al2O3层厚度分别为0、5和10纳米时,随着Al2O3层厚度的增加,焊点处形成了薄薄的金属间化合物层。这种现象归因于Al2O3层在初始焊接过程中分解并扩散到焊料中,从而延缓了Cu与Sn之间的反应。扩散的Al2O3层充当了
来源:Materials Advances
时间:2025-10-23
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BaSn1–xInxO3–δ钙钛矿材料具有显著的高水合能力:关于复杂氧化物中的质子,我们需要了解哪些知识?
本研究围绕含质子氧化物的水吸附行为展开,特别关注了基于固态氧化物质子电解质的材料在低至中温范围内的应用潜力。质子导电性是这类材料的重要特征,它们在潮湿气氛中表现出显著的质子迁移能力,从而成为高效、清洁能量转换的关键候选材料。质子的形成通常涉及水分子在气相中的解离吸附过程,这一过程依赖于材料中已有的氧空位。通过分析这些氧空位与水分子之间的相互作用,研究揭示了质子浓度如何随外部条件的变化而变化,并探讨了其与多种功能特性之间的潜在关系。这项研究不仅为理论探索提供了支持,也对实际应用中的材料选择和优化具有重要意义。质子导电性在固体氧化物质子陶瓷燃料电池(PCFC)和电解池(PCEC)中尤为重要。与传统
来源:Materials Letters: X
时间:2025-10-23
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使用纳米Al₂O₃颗粒稳定并辅以聚丙烯短微纤维增强的粘土的微观力学研究
在土木工程领域,黏性土的力学性能优化一直是一个重要的研究方向。黏性土因其低强度、高压缩性和对水分变化的敏感性,给实际工程应用带来了诸多挑战。为了克服这些局限性,科学家们不断探索新的材料和技术,以提高其力学性能。近年来,纳米材料与纤维的结合成为一种有前景的解决方案,这种多尺度增强机制在提升土壤强度和刚度方面展现出显著的潜力。本文通过实验室测试与微力学建模相结合,深入探讨了纳米氧化铝(Al₂O₃)颗粒与聚丙烯(PP)短纤维对黏性土的影响,并提出了一个能够准确预测三元复合材料有效刚度的微力学模型。纳米材料由于其独特的物理化学特性,能够有效改善土壤的微观结构。纳米氧化铝具有极大的比表面积和丰富的表面羟
来源:Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy
时间:2025-10-23
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金属微纤维增强聚合物复合材料的增材制造:加工工艺、力学性能及层压行为
本文探讨了一种新型的金属微纤维增强热塑性复合材料的开发与应用。这种材料通过调制辅助加工(MAM)技术制备出具有独特形态、尺寸、表面纹理和微观结构的金属合金微纤维,并将其添加到PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯)聚合物基体中,采用直接挤出的方式形成复合纤维丝。随后,这些复合纤维丝通过熔融沉积成型(FFF)技术进行3D打印,用于制造层压样品以评估其材料性能。研究发现,这些微纤维在打印路径方向上具有一定的对齐倾向,从而影响了复合材料的整体性能表现。在单轴拉伸测试中,层压材料的强度取决于各打印层的取向,而弯曲性能则主要由最外层的取向所决定。当测试材料处于拉伸方向时,其断裂表面表现出延展性断裂和脆性断裂两种
来源:Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy
时间:2025-10-23
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石蜡对铝泡沫相变复合材料动态和静态力学性能的影响
铝泡沫相变复合材料因其在冲击吸收和高效热传导方面的优异性能,成为未来先进应用中极具潜力的轻质材料。这些材料通常由闭孔铝泡沫与相变材料(如石蜡)填充而成,通过这种方式,可以有效防止石蜡在熔化后流出,从而提升其在热管理方面的表现。研究团队通过实验与数值模拟相结合的方法,对铝泡沫和其复合材料在准静态和动态载荷下的机械性能进行了深入分析。研究结果表明,对于密度为0.5 g/cm³的铝泡沫,准静态压缩时其复合材料的机械性能略有下降,但在动态载荷(5 m/s)下则提升了约30%,这种性能差异主要归因于石蜡在静态载荷下的挤出行为以及在高应变率下的协同压缩效应。同时,石蜡的加入不仅增强了材料的应变率敏感性,还
来源:Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy
时间:2025-10-23
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Pauwels III型股骨颈骨折中股骨颈系统的失效:一种断口分析及有限元研究
### 研究背景与意义股骨颈骨折是下肢最常见的骨折类型之一,占所有髋部骨折的一半以上。随着人口老龄化趋势的加剧,髋部骨折的发病率逐年上升,预计到2050年将达到每年626万例。这种骨折的治疗方法通常是在保留髋关节与置换手术之间进行选择,具体取决于患者的年龄。对于年轻患者,通常更倾向于采用髋关节保留手术,以恢复骨骼结构的完整性;而对于老年患者,关节置换则可能是更优选择,因为其对骨折的稳定性需求较高,且患者可能无法承受长期的骨骼修复过程。髋关节保留手术通常包括解剖复位和内固定,这需要植入物在复杂的生理负荷下保持足够的稳定性。近年来,随着材料科学与外科技术的进步,新型的股骨颈固定系统(Femoral
来源:Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy
时间:2025-10-23