电致变色技术研究进展和应用

经过多年的研究和发展,电致变色技术已被应用于建筑窗、汽车防眩后视镜、飞机舷窗等领域.本文概述了电致变色器件的结构、工作原理、材料分类、以及特性要求,阐述了电致变色薄膜的制备方法和实现应用的技术要求,并总结分析了国内外发展状况和最新进展.将电致变色应用在能源领域达到节约能耗的效果,极具社会意义和商业价值,是其发展过程的里程碑.目前,探索时间成本和经济效益双赢的技术路线和工艺流程,拓展应用领域(与其他技术相结合)并开发出相关的实用性产品将为电致变色技术重要的发展趋势.具有工业前景的湿化学方法有降低成本,提高效率的优势,将成为实现该项技术普及化的研究热点,另外,电解质层材料的研发和制备也会成为研究发展中的核心技术.     

阳极电致变色材料的研究进展

电致变色技术已经广泛应用于智能窗、汽车防眩后视镜等众多领域。其中离子存储层(一般是阳极变色材料)是提高电致变色器件性能和实现技术应用化的关键层,其主要作用是储存和供给变色反应需要的离子,维持整个电致变色过程的电荷平衡,目前,最典型的阳极材料是氧化镍(NiO),因价格低廉、着色效率高、光调制范围大而得到广泛应用。本文概述了近年来阳极电致变色材料的研究进展,包括材料分类、工作原理以及特性要求,介绍了其薄膜制备方法,同时介绍了多种提高阳极变色材料性能的改性方法,并对阳极电致变色材料的发展趋势进行了展望。     

柔性AgNWs/ITO/WO3薄膜的制备及其电致变色性能

文摘为适应电致变色领域越来越丰富的柔性化需求,解决柔性基底上直接制备电致变色薄膜性能不佳的问题。以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/银纳米线(AgNWs)为基底,采用室温直流反应磁控溅射制备了氧化铟锡(ITO)/氧化钨(WO_3)薄膜,研究了AgNWs/ITO复合电极的光电性能以及PET/AgNWs/ITO/WO_3薄膜的电致变色性能。结果表明,通过加镀ITO过渡层,克服了PET/AgNWs/WO_3薄膜存在的着色不均匀、单次循环后性能迅速衰退等问题。最终获得了透过率调制为57.4%(550 nm处)、69.6%(1 000 nm处),着褪色响应时间分别为10.4 s和9.9 s,相应的着褪色效率分别为27.79 cm~2/C和40.45 cm~2/C的高性能柔性电致变色薄膜。薄膜在超过500次循环稳定测试以及2 000次弯折测试后仍能保证较高的透过率调制,展现出了在柔性电致变色领域的巨大应用潜力。     

导电高分子电致变色智能热控器件

采用简单的旋涂、喷涂等方法,制备了一种由可溶性聚苯胺为主体电致变色智能热控器件.该器件的基底为聚酯,固体电解质为锂盐/聚丙烯腈.通过电切换调控,该器件发射率能够在0.46-0.75内调控,且红外光谱反射率变化大于38%.研究了厚度、预掺杂酸种类、浓度等对聚苯胺活性层发射特性的影响;考察了导电高分子聚苯胺层厚度、电切换电压等因素对涂层体系发射率调控的影响.结果表明发射率的调控范围与电化学还原的深度密切相关,通过调节材料厚度、掺杂酸种类等可有效提高发射率调控范围.该导电高分子电致变色智能热控涂层在航天器热控制方面展示了良好的应用前景.     

基底沉积温度对WO3薄膜电致变色特性的影响

分别在室温和基片温度低于223 K的条件下,采用直流反应磁控溅射法制备WO3薄膜。对两种条件下制备的薄膜晶体结构、透射光谱特性及电致变色性能进行对比分析。结果表明,低温沉积有利于WO3薄膜非晶化,使得Li^＋的抽取更加容易,进而显示出良好的变色性能。低温制备的WO3薄膜在可见光400-800nm范围内着色态和漂白态平均透光率差值达70%以上,在690 nm处的着色系数达到了48.7 cm^2/C,具有良好的变色效率。     

导电高分子电致变色材料及其在飞行器和军事伪装中的应用

概述了导电高分子(CPs)作为新型电致变色材料的特点、电致变色原理及红外发射器件的设计，并对国外在飞行器导热控制和红外、雷达伪装上的应用发展状况进行了介绍。     

波音787采用电致变色舷窗

为了让波音787客舱给人以全新的感觉，波音公司加大了客舱舷窗的尺寸，取消了塑料遮光板，采用了PPG公司与金泰斯（Gentex）公司合作开发的新型电致变色舷窗。     

柔性热电薄膜器件的研究进展

针对柔性热电薄膜器件的最新研究进展,从柔性基底、热电材料、薄膜沉积工艺、过渡层的引入和器件设计等几个方面归纳总结了在热电器件制作过程中材料和工艺选择方面应注意的问题。对各类柔性热电薄膜器件的性能对比分析表明:目前性能最佳的柔性器件采用的材料是(Bi,Sb)2Te3类合金,其单个热电偶对在1K的温差下可输出0.1~0.3mV的电压;在内阻足够低的条件下,单个热电偶对在1K温差下的输出电压与热电材料的Seebeck系数相等;增加热电薄膜的厚度能够有效地降低热电偶对的内阻,进而提高器件的输出电压。     

电致伸缩位移器件用于电火花细微孔加工

本文根据电火花细微孔加工的特点,提出了利用WTDS型电致伸缩位移器件与步进电机进给装置相配合的微进给伺服系统,并从设计的角度介绍了系统的组成、工作原理及特性。     

溅射工艺对TiAlN薄膜摩擦学性能的影响

研究利用反应磁控溅射法在高速钢基体上制备TiAlN薄膜材料,采用XRD测试薄膜晶体结构,用UMT显微力学测试仪测试薄膜摩擦系数.在此基础上讨论铝含量、直流偏压及后期处理对薄膜摩擦系数的影响.结果表明,不同铝含量的TiAlN薄膜中都存在面心立方相和六方相,随着铝含量的增高,面心立方相比例逐渐减小,六方相增多.铝的引入使膜层的硬度明显提高.随着Al含量增加,GCr15与TiAlN膜层之间的摩擦系数下降.另外,直流偏压和后期处理亦可显著改善薄膜的抗摩擦性能.     

层状Ti3C2Tx/水性聚氨酯复合双层薄膜的制备及电磁屏蔽性能

采用交替真空抽滤制备Ti_3C_2T_x MXene/WPU复合双层薄膜,用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了微观形貌,X射线衍射仪(XRD)测试了晶体结构,通过矢量网络分析仪测试了电磁屏蔽性能。结果表明,可以通过超声离心制备出少层Ti_3C_2T_x;复合双层薄膜具有高韧性、高导电性以及优异的电磁屏蔽性能,表面电阻为3.57Ω;电磁屏蔽性能结果表明,MWPU_(3:1)的复合薄膜屏蔽性能为37.9 dB。在X波段与K波段,MWPU_(3:1)复合薄膜性能较为优异,且复合薄膜是吸收型电磁屏蔽材料。     

C/SiC-SiO_(2)复合材料的制备及性能研究北大核心CSCD

采用溶胶凝胶和前驱体浸渍裂解混合工艺,制得了不同SiO_(2)/SiC比例的C/SiC-SiO_(2)复合材料,研究了SiO_(2)添加量对复合材料微观结构、力学性能的影响。结果表明:当添加SiO_(2)的质量分数约25%时,材料的拉伸强度和压缩强度与C/SiC材料性能相当;而当添加SiO_(2)的质量分数超过25%时,材料的强度与模量均随SiO_(2)含量的增加呈降低趋势。此外,SiO_(2)含量约25%的C/SiC-SiO_(2)复合材料的浸渍相成本较C/SiC材料降低约24%左右,这为C/SiC复合材料的快速低成本制备提供了新的技术支撑。     

Microstructure and Optical Characterization of Magnetron Sputtered NbN Thin Films

Some fundamental studies on the preparation, structure and optical properties of NbN films were carried out. NbN thin films were deposited by DC reactive magnetron sputtering at different N2 partial pressures and different substrate temperatures ranging from –50 ℃ to 600 ℃. X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were employed to characterize their phase com- ponents, microstructures, grain sizes and surface morphology. Optical properties inclusive of refractive indexes, extinction coefficients and transmittance of the NbN films under different sputtering conditions were measured. With the increase in the N2 partial pressure, δ-NbN phase structure gets forming and the grain size and lattice constant of the cubic NbN increasing. The deposited NbN film has relatively high values of refractive index and extinction coefficient in the wavelength ranging from 240 nm to 830 nm. Substrate tem- perature exerts notable influences on the microstructure and optical transmittance of the NbN films. The grain sizes of the δ-NbN film remarkably increase with the rise of the substrate temperature, while the transmittance of the films with the same thickness decreases. Ultra-fine granular film with particle size of several nanometers forms when the substrate is cooled to –50 ℃, and a remarkable aug- mentation of transmittance could be noticed under so low a temperature.     

MoSi2-YSZ高发射涂层对硅橡胶基防热材料的隔热及抗热振性能影响

制备了MoSi₂-YSZ复合硅橡胶基辐射型热防护涂层,并对其耐烧蚀性能和抗热振性能进行了表征。结果表明：与传统烧蚀型涂层相比,辐射型涂层在0.3～2.5μm波段发射率达到0.93以上,且静态热流测试背板温升降低60%,热振测试背板温升降低30%。辐射型涂层在热振测试中由于辐射散热机制表现出对温度响应的迟滞性,使得背板温度变化率的峰值降低40%。MoSi₂氧化形成的致密氧化层具有良好的保护性和自愈合性,从而提高了涂层的耐烧蚀和抗热振性能。     

基于改进Split Bregman的电容层析成像滑油监测研究

针对电容层析成像（Electrical capacitance tomography,ECT）技术应用于滑油系统磨粒在线监测时,其图像重建过程中存在的不适定性问题,提出了一种基于迭代p阈值函数的Split Bregman（SB）图像重建算法。首先,建立基于SB算法的ECT图像重建模型。其次,建立基于L_p范数的SB模型。最后,为更方便求解L_p范数的阈值迭代形式,引入了p阈值函数。通过灵活选取p值,提高了SB算法的精度和适用性。仿真实验结果表明,与Landweber,Tikhonov正则化和SB算法相比,改进SB算法图像误差降低了约30%,相关系数高达0.96,成像速度与Landweber成像速度相近。实验结果表明,改进SB算法能够胜任滑油系统磨粒监测任务,并提高了成像质量。