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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 基于ZnO的天然超晶格中声子和电子输运各向异性的起源、组分依赖性以及原子层界面的作用

    摘要： 氧化锌与三价离子反应可形成天然超晶格（SL）化合物，这类材料具有独特的结构特征和强各向异性的物理输运性质。本研究通过合成强织构的纯SL相块体多晶材料，并对面内和截面方向进行表征测量，揭示了其强烈的晶体取向依赖性输运特性。观测到的电导率随组分或SL界面间距的变化主要归因于纤锌矿区ZnO的整体掺杂效应。原子层级的SL界面构成声子屏障，界面热阻（卡皮查阻）与SL界面间距相关。垂直于这些SL界面的输运方向是电子迁移率显著更高的导电通道。这些原子层SL界面存在电子势垒，我们测定了有效及绝对势垒高度，其值与天然导带不连续度成正比。本研究为理解SL界面在ZnO基天然超晶格中声子和电子输运过程中的作用提供了新发现，对设计修饰含能量载流子输运应用的复杂层状化合物（包括人工超晶格体系）具有重要启发意义。

    关键词： 界面、超晶格、电子势垒、界面热（卡皮查）阻、热导率、氧化锌

    更新于2025-11-21 11:03:13

  • 通过调节底层孔隙率实现双层太阳能蒸汽生成系统的性能优化

    摘要： 近年来，太阳能蒸汽发电因其潜在的海水淡化等应用而备受关注。本研究通过在烧结锯末薄膜上涂抹碳颗粒制备了双层太阳能蒸汽发电系统，该系统相比广泛使用的木材具有可调节孔隙率的独特优势。随后探究了孔隙率对蒸发性能的影响。实验结果表明：孔隙率会显著影响薄膜中的水分传输，水分扩散率随孔隙率增加几乎呈线性增长。蒸发效率随孔隙率升高而提升，当孔隙率达到约0.52后缓慢下降。水分扩散率增强的正面效应与底层薄膜热导率升高的负面效应共同作用，使得0.52的孔隙率成为提升蒸发效率的最优值。在1 kW·m?2光照强度下，该最优孔隙率实现了77.64%的蒸发效率，与既往报道的双层系统最佳性能相当。热量通过底层传导至水体及顶部表面对流热损失占总热损失的83%，提示未来应用中需进一步降低这两种能量损耗模式。鉴于其材料易得、制备简便、成本低廉且效率优异，我们认为0.52孔隙率系统适合作为高效太阳能蒸汽发电装置使用。

    关键词： 太阳能蒸汽生成、热导率、太阳能、多孔材料

    更新于2025-11-14 15:14:40

  • 碳纳米管热导率对光声换能器性能的影响

    摘要： CNT-PDMS复合材料被视为光声换能器应用的有前景候选材料。然而，CNT导热性与光声换能器性能之间的关系尚未明确。为探究这一关系，本研究采用四种不同直径和长度的CNT成功制备了四类光声换能器。本文分析了CNT的热学特性，并通过实验与理论研究了换能器的激光超声生成及光声转换效率。对比结果表明：直径8纳米、长度10-30毫米的CNT具有最高导热性。使用该类型CNT/PDMS复合材料时，光声转换效率高达9.59×10?3。总体而言，研究证实更高的CNT导热性对应更优异的光声换能器性能。

    关键词： 激光超声、热导率、光声换能器、光声转换效率、碳纳米管

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 由狼尾草模板衍生的低导热、高相稳定性的非晶硅与硅酸盐稳定的ZrO2中空纤维

    摘要： 氧化锆（ZrO?）纤维因其优异的耐热性和热稳定性被用作耐火材料。天然菅草纤维是一种中空禾本科纤维，通常含有少量非晶态硅和硅酸盐（如SiO?、MgSiO?、CaSiO?和Al?SiO?），这些成分能有效抑制氧化锆的相变。本研究以菅草纤维为模板合成了具有卓越隔热性能和相稳定性的中空氧化锆纤维。结果表明，最终制得的氧化锆纤维成功继承了菅草模板的空心结构和非晶物质。仿生中空氧化锆纤维的结构比实心纤维更有效地阻隔热流，显著降低了热导率。此外，非晶态硅和硅酸盐对四方相氧化锆的相稳定性起重要作用，在室温和潮湿环境下避免了四方相向单斜相的转变。

    关键词： 热导率、非晶硅与硅酸盐、芒草纤维、相稳定性、氧化锆中空纤维

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 在Li2O-Al2O3-SiO2三元体系中原位合成莫来石-SiC晶须复合陶瓷用于太阳能传热管道

    摘要： 在Li2O-Al2O3-SiO2三元体系中原位合成了纳米SiC晶须（nano-SiCw），用于制备高致密莫来石-SiCw复合陶瓷，该材料应用于太阳能传热管道。研究了三元体系中纳米SiCw的原位合成机制及其对复合材料性能的影响。结果表明：Li2O-Al2O3-SiO2三元体系中纳米SiC晶须的生长过程以液-固（LS）机制为主导，Li2CO3添加剂通过增加液相含量和降低液相粘度提高了SiCw产率。添加2.22 wt% Li2CO3的样品BS3在1440°C烧结时获得最高47.9%的SiC含量。直径20-30 nm的纳米SiC晶须与棒状莫来石晶体相互交织，提升了复合材料力学性能，其中1420°C烧结的样品BS1表现出115.4 MPa的最高抗弯强度。原位合成的SiCw对改善复合材料热物理性能也具有显著效果，样品BS1的热导率比未引入纳米SiCw的空白样品B1高出3.6倍。

    关键词： Li2O-Al2O3-SiO2三元体系，热导率，莫来石-SiC晶须复合陶瓷，太阳能传热管道，SiC晶须

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 采用静电纺丝-热压法制备的表面改性石墨烯/PVDF复合材料的介电常数增强

    摘要： 本工作通过静电纺丝制备表面改性石墨烯(SMG)/聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜，再经热压层压处理形成SMG/PVDF复合材料。先将氧化石墨烯依次进行硅烷改性、NaBH4还原和PVDF接枝制得SMG，TEM、XPS、拉曼光谱、FTIR、WAXD和TGA证实了石墨烯表面改性的成功。采用SEM、FTIR和WAXD研究了静电纺丝-热压法制备的SMG/PVDF复合材料的结构，显示SMG在PVDF基体中分散良好。研究表明：SMG/PVDF复合材料的介电常数随SMG含量增加而提高，显著高于纯PVDF。当SMG含量为16 wt.%时，复合材料在1000 Hz频率下的介电常数达83.8（是纯PVDF的10倍，其值为8.3），同时具有较低的介电损耗因子(0.34)和较高的热导率(0.679 W/mK)。

    关键词： 表面改性石墨烯/PVDF复合材料，热导率，静电纺丝-热压法，介电性能

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 涡轮无序MoSe2超薄膜的超低热导率及其对异质结构的启示

    摘要： 采用调制元素反应物（MER）法合成了含8、16、24、32和64层MoSe2的薄膜。X射线反射率图谱显示退火后薄膜厚度达到目标层数且界面原子级光滑。面内X射线衍射扫描仅呈现单层MoSe2晶体的hk0衍射峰。镜面反射X射线衍射图谱仅含00l衍射峰，表明MoSe2层的hk0晶面与衬底平行。X射线衍射与电子显微镜分析均显示大范围内各hk0晶面间存在旋转无序排列，所有取向概率均等。即使分析点位间距小于10纳米时，MoSe2层间仍存在旋转无序。时域热反射法测得0.07–0.09 W m-1 K-1的垂直平面热导率，其中最薄薄膜热导率最低。结构分析表明超低热导率源于旋转无序导致层间距增大。层间旋转无序还使Se原子键合环境显著偏离C3v对称性。这种结构无序有效降低了横向声子模式的群速度但对纵向模式影响甚微。由于异质结构中组分晶格失配时相邻层间易产生旋转无序，本研究预示此类异质结构将具有极低的垂直平面热导率。

    关键词： 旋转无序、异质结构、过渡金属二硫化物、湍层无序、热导率、二硒化钼

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 掺杂明矾和炭黑纳米颗粒的聚环氧乙烷的光学吸收、电模量和导热性能表征

    摘要： 研究了由不同浓度电解质铝盐填充的聚环氧乙烷（PEO）与0.1 wt%导电炭黑（CB）纳米颗粒复合而成的聚合物薄膜的光学、电学和热学性能。光学性能在紫外-可见波长范围内进行研究，热学性能则作为温度、填料含量和施加场频率的函数进行研究。测定了浇铸薄膜的实测物理常数，如光学能隙、能量尾区、折射率、热导率、阻抗、介电常数和电模量。发现这些测量值随入射紫外波长、铝盐含量、温度和施加场频率而变化。电模量对频率的依赖性显示出在600 kHz处出现一个弛豫峰。

    关键词： 介电性能、光学性能、阻抗、热导率、聚环氧乙烷、炭黑

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 从纳米到微米晶粒的钛酸锶中具有热扩散行为特征的系统微观结构演变

    摘要： 钛酸锶因其优异的热稳定性、化学稳定性和半导体特性，成为热电、热管理应用及现代电子设备领域极具前景的候选材料。然而，该材料尚未形成重要的系统化发展体系——其晶粒尺寸从纳米级到微米级不等且热扩散行为不断变化，这一现状亟待填补研究空白。研究人员对预烧结与未预烧结两种样品分别进行了两种不同热处理：将纳米级致密粉末样品以100°C为升温梯度，从500°C烧结至1400°C，并系统开展了结构、微观结构与热扩散特性的平行表征。研究发现，在两种热处理过程中，由于微观结构特性的系统性演变导致不同声子散射机制的影响，最终呈现出弱、中、强三个显著分化的热扩散值区间。

    关键词： 钛酸锶，热导率，热扩散率，微观结构

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 空位缺陷位置对硅纳米线热导率的影响：一项分子动力学研究

    摘要： 通过降低热导率可提升硅纳米线（SiNW）的热电优值。本研究采用非平衡分子动力学方法证明：当块体硅晶体加工成硅纳米线时其热导率会大幅下降，而引入空位缺陷能进一步显著降低热导率。研究发现"中心空位缺陷"比"表面空位缺陷"对降低热导的贡献更大。当纳米线中引入2%空位缺陷时，测得最低热导率约为原始硅纳米线的52.1%。通过振动态密度分析揭示了该现象的本质：声子的多种边界散射显著降低了热导率，且空隙导致的较大质量差异也会产生更低的热导数值。这些结果表明引入空位缺陷可增强硅纳米线的热电性能。

    关键词： 分子动力学、硅纳米线、热电性能、热导率、空位缺陷

    更新于2025-09-23 15:21:21