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通过调控结构参数实现硅基InGaN纳米柱阵列的红绿蓝可控发光及其应用潜力
通过纳米模板选择性区域生长(selective-area growth)技术,研究人员在AlN/Si(111)衬底上制备了具有体铟镓氮(InGaN)活性层的氮化镓(GaN)纳米柱阵列。通过调控纳米柱周期(L=200-400 nm)和铟镓氮生长时间(tInGaN=5-20 min),实现了发光波长的精准调控。当tInGaN=12分钟时,在220-300 nm周期范围内观察到稳定红光发射;当tInGaN=20分钟时,发光颜色随周期增大从绿光向红光渐变。特别值得注意的是,在tInGaN=8分钟条件下,首次在单次生长过程中实现红(622 nm)、绿(544 nm)、蓝(477 nm)三色发射的可控转换
来源:physica status solidi (a)– applications and materials science
时间:2025-09-21
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新型Zintl磷化物BaCd2P2基薄膜光伏电池的器件工程与优化研究
在太阳能电池领域,尽管多种材料可作为吸收层候选,当前研究仍集中于存在环境稳定性缺陷的钙钛矿材料。本研究首次采用Zintl磷化物BaCd2P2作为吸收层材料,构建了ITO/ZnO/BaCd2P2/Cu2O n-i-p架构的薄膜光伏器件。通过阻抗谱分析(impedance spectroscopy)发现,当吸收层厚度为0.35 μm时,光生载流子复合寿命达到最高值(14 ms)。进一步通过模拟优化发现,电子与空穴迁移率对器件性能影响微弱,而吸收层厚度、缺陷密度(defect density)及载流子捕获截面(capture cross section)才是决定光电转换效率(power conver
来源:physica status solidi (a)– applications and materials science
时间:2025-09-21
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珠光体钢中热处理与塑性变形的跨尺度关联:基于介观模型的强度与微结构演化机制
1 引言珠光体钢因其优异的耐磨性和强度,被广泛用于铁路车轮和钢轨的制造。其微观结构主要由渗碳体(Fe3C)片层和铁素体(α-Fe)基体交替排列构成,形成珠光体团(Pearlite Colonies)和珠光体块(Pearlite Blocks)。在服役过程中,材料表面经历显著塑性变形,导致微观结构演变和局部力学性能变化,进而影响磨损和裂纹萌生行为。热处理工艺(如奥氏体化温度(Austenitization Temperature)和冷却速率)通过调控相分数、层间距、渗碳体厚度和位错密度等特征参数,最终决定材料的力学响应。尽管已有研究探讨了先共析铁素体(Pα)、珠光体块尺寸、层间距和渗碳体厚度对性
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-09-21
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无镉SnO2/TiO2电子传输层协同增强SnS薄膜太阳能电池性能研究
IV-VI族半导体硫化锡(SnS)因其与硅匹配的能带对齐、环境兼容性、操作安全性及优异的光吸收特性而备受关注。电子传输层(ETL)是优化SnS太阳能电池性能的关键因素。研究采用玻璃/氟掺杂氧化锡(FTO)基底,通过旋涂法制备了SnO2、TiO2、SnO2/TiO2和TiO2/SnO2四种ETL结构,用于构建玻璃/FTO/(50 nm) SnO2/(50 nm) TiO2/(≈200 nm) SnS/螺环-OMeTAD(spiro-OMeTAD)/金的器件架构。系统研究发现沉积温度与SnS薄膜特性存在关键关联,优化后的VTD工艺可形成具有增强光捕获能力的高结晶度SnS层。对ETL与SnS吸收层异
来源:physica status solidi (a)– applications and materials science
时间:2025-09-21
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铜掺杂钛酸锶与导电金属有机框架作为电荷传输层的无铅FASnI2Br钙钛矿太阳能电池计算模型研究
通过计算建模手段,研究人员开发了一种新型无铅钙钛矿太阳能电池(PSCs),采用甲脒锡碘溴(FASnI2Br)作为宽禁带吸收材料,以铜掺杂钛酸锶作为电子传输层(ETL),并探索以金属有机框架(MOFs)——特别是六羟基三亚苯铜(Cu3(HHTP))——替代传统空穴传输层(HTL)。利用SCAPS-1D软件进行结构优化后,氟掺杂氧化锡(FTO)/FASnI2Br/Cu3(HHTP)组合在300 K条件下实现了24.26%的最高光电转换效率(PCE),开路电压(VOC)达1.53 V,短路电流密度(JSC)为18.77 mA·cm−2,填充因子(FF)达到85.25%。该研究为高效、稳定、环境友好的
来源:physica status solidi (a)– applications and materials science
时间:2025-09-21
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金属层状复合材料中异质结构特异性增韧机制:提升循环载荷下损伤容限的设计策略
1 引言近年来,异质结构材料因其具有传统均质材料无法实现的独特功能和力学性能,已成为材料研究领域迅速发展的热点。在结构金属材料中,异质结构材料可定义为包含具有显著不同本征力学或物理性能的异质区的材料。根据异质区的空间排列,异质结构材料可分为梯度结构、谐波结构、双峰或多峰结构、层状结构(包括层状金属复合材料LMCs)等不同类别。在异质层状材料中,界面处可能存在化学、晶体学或微观结构尺度上的非均匀性。化学非均匀性通常与力学性能(如屈服强度或弹性模量)的不均匀性相关。数值研究表明,层状微观结构中强度和/或弹性的空间变化可通过在柔韧-刚硬和柔软-坚硬过渡时对裂纹尖端施加屏蔽效应,或在相反情况下产生反屏
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-09-21
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嵌入式线缆化学气相沉积法制备SiC/SiC复合接头的损伤容限设计与性能研究
通过嵌入式线缆化学气相沉积(EWCVD)技术,研究人员成功实现了碳化硅纤维-碳化硅基复合材料(SiCf/SiC)管件的连接。该方法采用局部加热策略,精准在接头区域沉积并生长碳化硅,最大限度降低对周边复合材料的热损伤。利用X射线计算机断层扫描(XCT)对制备的接头进行无损表征,评估其相对密度、结合界面及成分分布。力学测试中的原位XCT分析观察到结合层中的裂纹偏转现象,呈现出典型的陶瓷基复合材料(CMC)增韧机制。尽管概念验证型复合接头的气体渗透测试显示泄漏率高于全涂层SiC/SiC管件,但该研究首次实现了同质连接中的纤维增强焊接结构,为开发耐损伤的陶瓷接头提供了新的技术路径。当前技术瓶颈如气体渗
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-09-21
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4D打印光热响应型ε-聚赖氨酸涂层支架实现抗菌-成骨双功能协同治疗
通过将赖氨酸修饰氧化石墨烯(L-GO)与聚乳酸(PLA)复合,研究人员开发出具有近红外(NIR)光热响应特性的形状记忆骨支架。采用熔融沉积建模(FDM)3D打印技术制备具有三周期极小曲面(TPMS)结构的多孔支架,并通过表面负载ε-聚赖氨酸(EPL)涂层实现抗菌-成骨双功能协同治疗。实验表明:该支架在NIR照射下可实现85%的形状恢复率,对大肠杆菌(Escherichia coli)的抗菌效率超过80%,同时能有效促进成骨细胞增殖与分化。这种集成光热响应形状记忆、抗菌治疗和细胞促进能力的多功能支架,为复杂骨缺损修复提供了创新性治疗策略。
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-09-21
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光电化学甘油氧化中催化剂选择的关键作用:从高电流密度运行到无偏压系统的能量与选择性调控
引言光电化学(PEC)技术将太阳能直接转化为化学能,兼具太阳能电池和电解槽的功能,在可持续能源转化中展现出巨大潜力。与传统电化学过程不同,PEC中催化剂的作用更为复杂:氧化还原反应的起始电位主要由半导体的平带电位决定,而空穴能量(表面电位)取决于价带(VB)位置,与外偏压无关。本研究聚焦甘油氧化这一关键反应,其作为生物柴油生产的主要副产物(每吨生物柴油产生100 kg甘油),具有高值化转化的迫切需求。催化剂比较与反应机制研究对比了PdAu、Au和Ni修饰硅光阳极在10倍太阳光照强度(1000 mW cm−2)下的PEC性能。PdAu/Si表现出最负的起始电位(-0.7 V vs. Ag/AgC
来源:Carbon Energy
时间:2025-09-21
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工程化纳米海绵平台通过纠正TLR7相关胞葬作用与血小板活化治疗系统性红斑狼疮不同阶段
由Toll样受体7(TLR7)异常激活驱动的系统性红斑狼疮(SLE)表现出严重的巨噬细胞胞葬作用(efferocytosis)缺陷,导致抗原性物质积累及其他免疫细胞(尤其是血小板)稳态失衡。尽管存在巨噬细胞-血小板反馈环路,仅修复巨噬细胞胞葬作用仍不足以完全恢复SLE血小板水平。为挽救免疫紊乱,研究团队设计了两类细胞膜仿生纳米系统:其一为工程化巨噬细胞膜包被的纳米海绵,负载TLR7抑制剂并特异性靶向炎症部位;其二为静息血小板膜包被的仿生纳米平台,装载血小板活化抑制剂。载药纳米海绵可选择性吸附促炎细胞因子,同时靶向修复受损的胞葬功能;而血小板膜纳米平台能精准靶向活化血小板,有效抑制其激活。联合应
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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处理完成
超低辅助磁场下电场全垂直切换亚铁磁序——实现高效自旋电子器件的新途径
电场控制的可逆垂直磁化切换对于能量高效的自旋电子(Spintronic)器件极具吸引力但极其具有挑战性。最近报道的由铁电体和补偿亚铁磁体组成的多铁异质结构为实现这一长期目标提供了有希望的途径。然而,需要巨大的辅助磁场来确保通过电场完全可逆地切换垂直亚铁磁(Ferrimagnetic)序,这阻碍了进一步向实际应用的发展。研究表明,通过化学掺杂补偿亚铁磁体可以克服这一挑战。使用二元GdFe合金作为模型体系,发现Mn掺杂剂导致在补偿温度附近磁矫顽场前所未有的降低。因此,在仅3 mT的创纪录低辅助磁场下,展示了电场控制的180°垂直亚铁磁序反转,具有高开关比(接近100%)和良好的可逆性。这种非易失性
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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基于叶片脉管仿生结构的先进液态汗液管理织物开发及其热湿舒适性提升研究
汗液蒸发(Sweat evaporation)作为人体散热与维持热舒适(thermal comfort)的关键机制,在高强度活动或高温环境中尤为重要。现有湿度管理纺织品(Moisture Management Textiles, MMTs)虽能促进汗液传输与蒸发,但在大量排汗时仍会出现皮肤黏腻不适与湿冷引发的健康风险。受植物脉管系统高效液体传输能力启发,研究人员开发出仿叶片脉管结构的凉感织物,通过将汗液扩散至更广区域增强蒸发冷却效应,同时降低潮湿不适感。实验数据显示:该脉管凉感织物的单位湿润区域蒸发速率较全湿表面提高54.2%,干燥效率提升18%,主要得益于湿-干界面产生的蒸发边缘效应(eva
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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机械可调骨支架:3D打印磷酸钙/聚己内酯墨水在体内硬化的突破及其成骨潜力
引言钙磷酸盐(CaPs)3D打印技术的出现彻底改变了定制化骨移植物的制造方式。该技术允许根据患者个体需求精确设计和制造移植物,有助于与天然骨结构的无缝整合,并提高愈合和功能恢复的成功率。尽管取得了重大进展,但3D打印CaP支架固有的脆性仍然限制其在承重解剖部位的应用。例如,颅颌面重建通常承受中等负荷条件,这使其成为这些材料临床转化的更现实目标。在这种情况下,对几何形状复杂、患者特异性支架的需求进一步支持了3D打印的潜力。然而,引入互连孔隙度(这对血管化和骨传导至关重要)不可避免地会损害机械强度。支架必须承受生理负荷,不仅是为了保持解剖稳定性,还要防止体内碎裂,因为碎裂可能导致颗粒碎片的释放和随
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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废弃织物衍生气凝胶纤维实现高灵敏度自供电触觉传感
具有独特离子选择性传输特性的纳米流体纤维可实现渗透能发电与自供电传感,然而其极端纳米限域通道会导致高内阻,限制能量收集效率和纤维基传感器的检测灵敏度。本研究创新性地利用废弃织物制备芳纶纳米纤维(Aramid Nanofibers, ANFs)气凝胶纤维作为离子传输体用于能量转换与自供电传感。得益于三维纳米多孔结构,该气凝胶纤维在500倍浓度梯度NaCl溶液中仅呈现约10 kΩ的内阻,显著低于传统能量发生器(通常为数万欧姆量级)。这种低内阻特性使其在500倍NaCl梯度下实现17.6 W m−2的增强输出功率密度。值得注意的是,ANFs气凝胶纤维在溶液中保持30天以上的结构完整性与发电能力稳定性
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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可溶性锰(II)催化剂与冠醚电解质协同实现超高电压锂-二氧化碳电池
锂-二氧化碳(Li-CO2)电池中的二氧化碳还原反应(CO2 Reduction Reaction, CO2RR)涉及气-液-固三相反应,缓慢的反应动力学一直是该领域发展的主要瓶颈。近期研究通过引入可溶性锰(II)氧化还原介体(Mn(II) Redox Mediator, Mn(II)RM)作为分子催化剂,成功优化了CO2RR反应路径。该催化剂可主动捕获CO2分子并促进其分子内电荷转移,形成稳定中间产物,随后在电极表面发生电化学还原,最终生成放电产物碳酸锂(Li2CO3)。研究还采用15-冠醚-5(15C5)作为电解质溶剂,其强锂离子(Li+)亲和力可协同调控Mn(II)RM的CO2捕获过程。
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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MXene调控PTFE释放实现PEEK复合材料超低摩擦的性能突破
聚醚醚酮(Poly(ether-ether-ketone), PEEK)作为轻量化机器人的关键结构材料,其较差的自润滑特性严重限制了在运动部件中的应用。本研究通过热压烧结技术设计制备了以聚四氟乙烯(poly(tetra-fluoroethylene), PTFE)为润滑相、Ti3C2Tx MXene为转移膜调控剂的新型PEEK基复合材料。采用压缩试验评估力学性能,并通过线性往复球-平面摩擦学测试系统考察其与ZrO2球对磨时的摩擦学行为。通过协同调控PTFE与MXene的含量,研究获得了实现超低摩擦的临界组分配比。当PTFE含量优化至10 wt.%时,MXene的添加使工程应变提升100%,同时
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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仿驱动蛋白离子导向剂实现水系电池中锌的高度定向沉积
受驱动蛋白(kinesin)定向运输功能的启发,研究人员开发了一种模拟离子导向剂——3-(脒基硫代)-1-丙磺酸(APSA),用于调控水系电池中的锌沉积行为。该分子通过类硫脲基团选择性锚定在Zn(002)晶面,模拟驱动蛋白的微管结合域;同时其磺酸基团在锚定位点附近富集Zn2+离子,仿效货物结合域。这种"锚定-捕获"协同作用实现了Zn2+离子通量的动态自适应调控,引导锌定向沉积并抑制枝晶形成。APSA还能同步降低界面和体相水活性,有效抑制副反应。采用超薄锌负极(20µm)和低N/P比(≈6)构建的Zn//NaV3O8·1.5H2O全电池表现出卓越稳定性,400次循环(超600小时)后容量保持率达
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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通过有序超结构稳定富镍富锂正极材料阴离子氧化还原反应以提升高能锂电池循环性能
在锂电池领域,具有阴离子氧化还原(anionic redox)能力的富锂层状氧化物(Li-rich layered oxides)虽能提供超高容量,但面临超过4.5 V高电压下的结构失稳与氧析出难题。最新研究通过低温大气条件合成新型镍基富锂正极材料Li1.2Ni0.708Mn0.092O2,其独特的有序超结构相显著增强了过渡金属-氧(TM-O)共价性,使氧氧化还原激活电位较传统锰基材料降低100 mV。该材料展现出260 mAh g−1的高可逆容量,并在400次循环后仍保持80%容量,这归因于阳离子(Ni3+/Ni4+)与阴离子(O2−/On−)氧化还原对的协同稳定作用。结构分析表明,其晶格c
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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基于MOF重构不对称Ce─O─Ni位点促进尿素氧化反应及锌-尿素电池应用研究
通过溶剂热配位与离子交换技术,研究人员在泡沫镍基底上合成了一种独特的饼干状铈掺杂镍基金属有机框架材料(Ce─Ni─BDC)。这种自支撑电极在尿素氧化反应(UOR)中表现出卓越的催化活性,仅需1.408 V(相对于可逆氢电极,VRHE)即可达到100 mA cm−2的电流密度,性能优于未掺杂的Ni-BDC、RuO2和Pt/C基准催化剂。当应用于时间解耦型锌-尿素电池系统时,该材料可实现2.32 mW cm−2的峰值功率密度,并同步产生氢气。借助Operando原位分析技术,研究发现其不对称的Ce─O─Ni活性位点能够在比传统γ-NiOOH形成电位低150 mV的条件下重构为Ce-γ-NiOOH相
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-09-21
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文化传播视角下蘑菇知识的演化:来自惧菌文化国度挪威的启示
本研究通过迭代学习范式(iterated learning paradigm)探究蘑菇知识的文化传递过程,以具有显著惧菌特征(mycophobic)的挪威人群为对象,构建7条包含八代传递的线性传播链。实验通过训练过的配合者提供24种蘑菇的初始信息,涵盖可食性(有毒/可食用/不可食用)、伴随事实(死亡/生存/中性)及信息源熟悉度(熟悉/陌生)。结果发现强烈的文化谨慎倾向表现为对“有毒”标签的偏好;内容偏差(content-based biases)中生存相关事实在早期传递中保真度更高,而模型偏差(model-based biases)未显显著影响。随代际传递,非可食性细节逐渐丢失,最终收敛于简化
来源:Topics in Cognitive Science
时间:2025-09-21