基于倒金字塔减反射结构的多晶黑硅及其高效太阳电池

采用酸体系的纳米重构(Nano structure rebuilding,NSR)溶液对黑硅纳米结构进行重构,得到不同尺寸的倒金字塔减反射微结构,实现了低成本纳米减反射微结构多晶黑硅(Multicrystalline-black silicon,mc-bSi)太阳电池的量产。先用Ag金属催化腐蚀(Metal assisted chemical etching,MACE)对砂浆切割(Multi wire slurry sawn,MWSS)多晶硅片(Multicrystalline silicon,mc-Si)进行了研究,发现倒金字塔结构的面夹角均为54.7°,且500nm尺寸大小的倒金字塔结构黑硅太阳电池的转换效率达到了18.62%,电池的表面反射率降低至3.29%。研究了Ag/Cu双原子催化腐蚀法对金刚线切割(Diamond wire sawn,DWS)多晶硅片的制绒效果,发现多晶硅片表面金刚线切割痕几乎消失不见,采用倒金字塔尺寸为600nm的DWS片样品制备出了性能最佳的太阳电池,其开路电压Voc为640mV,短路电流密度Jsc为37.35A/cm2,填充因子FF为79.91%,最高效率为19.10%,高于同结构的MWSS多晶黑硅太阳电池。     

含S,S-二氧-二苯并噻吩单元的红光磷光主体材料的合成与光电性能研究

以咔唑与S,S-二氧-二苯并噻吩为单体制备了交替共聚物pCzFSO;系统研究了聚合物pCzFSO的热、光物理和电化学等性能,并探讨了其作为红光磷光主体材料在电致发光器件中的应用。研究结果表明:聚合物pCzFSO的热分解温度为426℃,带隙为2.77 eV,HOMO/LUMO能级为-5.65 eV/-2.88 eV;以聚合物PCzFSO为发光层制作的电致发光器件ITO/PEDOT:PSS/PVK/pCzFSO/Ba/Al发天蓝光,最大流明效率为0.80 cd/A,最大亮度为635 cd/m~2;以聚合物pCzFSO为主体材料制作的磷光电致发光器件ITO/PEDOT:PSS/PVK/pCzFSO:Ir(Piq)_3/Ba/Al的最大流明效率为1.62 cd/A,最大亮度为1 990 cd/m~2。聚合物pCzFSO是一种有潜力的红光磷光主体材料。     

N-GQDs/g-C_3N_4的合成及光催化分解水产氢性能研究

本文系统地研究了由不同前驱体(尿素,双氰胺,三聚氰胺)制备的类石墨烯相氮化碳(g-C_3N_4)催化剂的催化效果与其结构和形貌的关系,实验结果表明,g-C_3N_4的聚合方式、聚合程度、质子化程度以及不同前躯体的堆积方式都会对光催化产氢效果产生影响。另外,为了深入探索g-C_3N_4基复合材料的光催化性能,文中将g-C_3N_4与氮掺杂石墨烯量子点(NGQDs)复合,制备了一种新型的非金属催化剂N-GQDs/g-C_3N_4。相比g-C_3N_4,N-GQDs/g-C_3N_4异质结在光催化产氢中表现出了更加优异的效果。最后从机理上解释了N-GQDs/CN-U异质结光催化产氢的原理及N-GQDs在光催化反应中所起的重要作用。     

多相Nb-Si-Fe-Ti-Al-W原位复合材料高温变形行为

采用机械合金化(MA)+热压烧结制备了Nb-16Si-5Fe-10Ti-5Al-10W原位复合材料,研究了球磨时间对热压复合材料致密度的影响。结果表明,材料的致密度随着球磨时间的延长而增大;X射线衍射(XRD)分析表明:制备的复合材料由连续分布的铌固溶体(Nbss)相、金属间化合物Nb5Si3相和Nb4Fe3Si5相组成。各物相的平均晶粒尺寸为1μm,并且呈等轴状。采用真空高温拉伸评价了Nb-16Si-5Fe-10Ti-5Al-10W原位复合材料的高温性能。在1 350℃以上、应变速率为3.1×10-4s-1条件下,该复合材料具有极大的塑性或超塑性。晶界滑移是塑性变形的主要机制。在1 300、1 350℃该复合材料具有很高的高温强度。     

航空级超细玻璃纤维棉毡的制备及隔音隔热性能研究

航空级超细玻璃纤维是一种无机质纤维,具有体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀以及化学性能稳定等优点,是大型客机保温隔音的关键材料。本文通过火焰喷吹法制备出航空级超细玻璃纤维,并涂覆酚醛树脂黏结剂,在获得优异憎水性能的同时还具有优异的阻燃性能。然后采用扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）、光学显微 镜、导热分析仪、驻波管以及接触角测试仪分别对棉毡的结构、声学性能以及憎水性能进行测试,结果表明：纤维直径在1.2~3.2 μm之间呈正态分布,棉毡的接触角为142°,憎水性能高 达98.9%,阻燃性能优异且无滴落现象;棉毡隔音隔热性能优良,随着棉毡的容重增加,棉毡的导热系数降低,隔声量随之增加;层状结构的设计以及纤维直径的超细化有利于提高棉毡的保温隔音性能。     

磁响应Fe3O4/HCS复合微球的制备及特性

由壳聚糖与环氧丙烷制备了羟丙基壳聚糖(HCS)。将其配制成水溶液,利用离子凝胶法,与多聚磷酸钠(TPP)反应,制备了粒径在0.6μm羟丙基壳聚糖微球。再用滴定水解法制备了四氧化三铁微粒,激光粒度分析显示滴定水解法制备的Fe3O4粒径分布较窄,粒径小。在此基础上采用交联聚合法制备了Fe3O4/HCS复合微球,微球为实心,四氧化三铁微粒被包裹于微球内部,形状规则,粒径约为0.8μm,经过磁响应分析表明Fe3O4/HCS复合微球具有磁响应性。     

边缘原子修饰对扶手椅型MoS_2纳米带光学性质的影响

超快响应和高发光效率是光电器件追求的重要目标,MoS_2单层光探测器的本征响应时间短至3ps,而目前MoS_2单层发光效率低于0.01,要实现应用需要提高至0.7以上。实验上已经制备出MoS_2纳米带,且理论研究表明完美纳米带的激子结合能比单层更高,发光效率也有所提高,但仍然不能满足要求。通过第一性原理计算,我们发现,使用不同的原子饱和扶手椅型MoS_2纳米带的边界原子可以调控其带隙和费米面处能带的来源,进而可以调控其宏观介电常数和光吸收等性质。     

基于LPC2214的传感器网关设计

针对物联网上数据信息传输的正确性、实时性及安全性要求,在对标准TCP/IP协议进行分析的基础上,提出了一种适应物联网需求的嵌入式传感器网关设计方案。对标准TCP/IP协议进行了裁剪并给予实现,设计了面向物联网的传感器网关的基本构造和网络模块的接入电路,并将嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ移植到性能优异的32位ARM核微处理器LPC2214上。研究结果表明:该传感器网关可有效地应用于物联网中局部传感网的数据转换,使其能够在互联网上进行传输,具有结构简单、成本低、性能可靠等优点。     

涂硼正比计数管中热中子响应函数理论计算及模拟验证

对涂硼正比计数管的热中子响应函数计算公式进行了理论推导。在圆柱形几何结构下,热中子在垂直柱面径向入射和任意角度入射两种情况时的响应函数得到了一种普适性的响应函数表达式,并选取正比管典型尺寸(内径10 mm,涂层厚度3μm)进行蒙特卡罗模拟,对理论推导公式进行模拟验证,理论计算结果与模拟结果基本一致。研究表明,在垂直柱面任意角度入射的情况下,热中子的响应率随入射方向与圆柱中心距离y的增加呈规律性分布,即先增加后迅速降低,有一个峰值。在本文尺寸下,正向峰值在9 900~1 000μm之间,而反向峰值在9 700~9 800μm之间,反向较正向数值上偏小。此外,对理论计算值与模拟值、理论值与实验值的偏差进行了分析,并给出了解释。     

同步双主轴精密加工系统

介绍了自行研制的小型同步双主轴五轴联动精密加工系统,主体尺寸为680mm×620mm×400mm,主轴最高转速80 000r/min,跳动量小于2μm。利用激光干涉仪测得定位精度为5μm;对直线运动轴伺服系统进行设计,经伺服环调节及性能试验,获得优良的动、静态控制性能。采用直径0.2μm的端铣刀进行平面微铣削加工,获得表面粗糙度值为215nm。结果表明该系统充分具备微小零件的高效加工能力。     

采用多糖结合剂磨具的单晶蓝宝石加工（英文）

提出了一种用于单晶蓝宝石绿色加工的新型多糖结合剂磨具。设计了磨具的配方和制备工艺,研究了微波处理对多糖凝胶性能的影响。制作了磨具试样并对单晶蓝宝石进行了加工试验。研究发现,随着交联多糖比例的增加,多糖凝胶的结晶度降低。含有交联多糖的磨具试样具有较高的表面硬度。加工试验结果表明,采用这种新型磨具,蓝宝石晶片的表面质量得到了显著的改善。当磨具砂结比为2∶1时,材料去除率可达0.68μm/min,提高磨具砂结比可获得较好的自锐性能,但材料去除能力降低,磨具磨耗增大。初步验证了多糖材料作为磨具结合剂的有效性。     

纳米硫化物半导体颜料的制备及其红外发射率研究

为了制备出在8～14μm红外波段具有较低红外发射率的颜料粉体，本文以醋酸镉Cd(AC)2．2H2O，醋酸锌Zn(AC)2．2H2O，硫化钠Na2S．2H2O为原料，采用化学均匀沉淀法在水浴中制备了平均粒径40nm左右的CdZnS固溶体纳米粒子。分析了实验反应过程中反应时间、反应温度和搅拌速度对CdZnS纳米粒子半径尺寸的影响。通过XRD，BET(ASAT2010)比表面仪和TEM表征，研究了粉体的粒度、结构和表面形貌等特征；通过IR-1红外发射率测量仪器测试了粉体在8～14μm波段的红外发射率。作者着重讨论了粉体粒径和8～14μm波段红外发射率之间的关系。并对此给出了一定的解释。     

基于线结构光的焊缝特征尺寸检测方法

随着机械加工与制造行业的迅速发展,焊接已被广泛运用于结构件的成型连接中.目前多采用人工方式进行焊接和焊缝质量检测,生产效率低下,产品质量不稳定.本文针对焊缝特征尺寸视觉检测需求,以焊缝为研究对象,搭建了基于线结构光的焊缝特征尺寸视觉检测系统,提出了一种自适应的光条亚像素中心提取算法和一种焊缝光条的特征点提取算法.实验结...     

Mo-Si-B三元系金属间化合物超高温结构材料研究进展

Mo-Si-B三元系金属间化合物合金具有高熔点,存在韧脆转变,且有良好的高温抗氧化性和相对低的密度,是极具潜力的超高温结构材料;但是也存在低温脆性大,高于1 300 ℃时高温强度尤其抗蠕变能力不足的缺点,阻碍 了其应用。本文从制备工艺、组织结构、高温抗氧化性能、力学性能和合金化等几个方面综述了T2,Moss+Mo3Si+T2和T1+T2+Mo3Si三个相区合金的研究现状。并且指出,原位合成制 备技术和“少量多元”合金化是Mo-Si-B三元系合金未来的发展方向。     

Si@SiO2/N掺杂碳复合材料的制备及电化学性能研究

提出了一种核壳结构的Si@SiO_2@NC(NC为N掺杂碳)复合材料用于改善锂离子电池硅基负极材料在充放电过程中硅的体积膨胀和导电性差而导致的容量衰减等问题。该复合材料采用氧等离子体技术处理Si纳米颗粒的表面获得SiO_2层,然后在其表面碳化聚苯胺涂层获得N掺杂的无定形碳。SiO_2中间层具有可靠的缓冲效果和良好的机械支撑,可以在充放电过程中抑制Si纳米颗粒的体积膨胀,N掺杂的无定形碳可以用作电子和Li~+的快速传输通道。与Si纳米颗粒相比,Si@SiO_2@NC复合材料的首次放电容量可达2 583.1 m Ah/g,库仑效率为81%,在电流密度为200 m A/g时,循环40次后仍然具有1 015 m Ah/g的高可逆容量。     

提高UV-LIGA制备金微细零件的尺寸精度研究(英文)

在众多影响UV-LIGA(Ultra-violet lithography Galvanik abformung)技术制备微细金属零件尺寸精度的因素中,SU-8胶溶胀性是最主要的。通常采用隔离带方法降低SU-8胶的溶胀性,以提高电铸微细零件的尺寸精度。由于贵重金属会沉积到隔离带内,造成了贵重金属的浪费,增加制造成本,因此该方法不适合贵重金属微细零件制造。针对隔离带方法的弊端,提出了半隔离带方法,在保证电铸微细金属零件尺寸精度的前提下,避免了贵重金属的浪费。另外,还采用电解液喷射方法实现了高电流密度电铸,缩短了电铸时间,进一步提高了电铸微细金属零件的尺寸精度。试验结果表明:采用半隔离带方法和高电流密度,可以有效提高金微细零件的尺寸精度,当电流密度提高到0.6A/dm2,金微细零件的尺寸精度可以达到5μm。     

微型叶轮机械联合试验台设计

准确的叶轮特性对预估发动机共同工作状态、检验叶轮设计技术、提升发动机性能具有重要意义,但微型涡轮发动机尺寸小,结构紧凑,无法在整机试车中准确测量叶轮性能,故本文针对12 cm直径微发原理样机的离心压气机和向心涡轮设计了联合试验台.该试验台由试验段、控制系统、数据采集系统、测量系统和安全监测系统组成,可实现压气机全转速及涡轮长周期热态试验.试验过程中利用控制系统自动调节压气机与涡轮的功率匹配,实现多转速、多流量的叶轮特性测试.试验台采用模块化设计,可针对直径55～180 mm的叶轮进行试验.为准确测量叶轮效率,本文开发了测量精度达1%的光电扭矩传感器,可实现转速125 000 r/min的高速刚性转轴扭矩测量.     

小尺寸Schmidt-Boelter热流传感器的研制

为满足常规高超声速风洞试验的热流测量需求,研制了一种小尺寸Schmidt-Boelter热流传感器。建立了传感器仿真模型并基于该模型对其结构尺寸开展了优化设计。根据优化结果,制作了尺寸为Φ 3×10 mm的传感器样件。在弧光灯热流标定系统上进行了性能测试,试验结果表明:该传感器灵敏度系数大于30 μV·m2/kW,响应时间约50 ms。     

光引发活性ATRP聚合制备纳米二氧化硅超疏水表面

利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和2-溴代异丁酰溴(BIB)对纳米二氧化硅进行改性制备了原子转移自由基聚合(ATRP)纳米活性中心,采用紫外光引发丙烯酸十二氟庚酯活性聚合接枝在纳米二氧化硅表面并沉积在玻璃基材表面制备了超疏水表面。通过热失重分析纳米活性中心的接枝率,采用水接触角研究了纳米活性中心含量和光聚合时间对超疏水性能的影响。结果表明:随着纳米二氧化硅活性中心浓度增加,工艺稳定性变好,但光聚合沉积形成超疏水表面所需的时间要长。纳米二氧化硅活性中心浓度为3.63μmol/g为最佳,经40 min光引发活性聚合后,二氧化硅表面含氟聚合物的接枝率达到34.12%,接触角达到164°,表面微纳结构致密。     

原位自生TiB_2/Al-7Si复合材料组织和性能

采用混合盐法制备了原位自生TiB2 颗粒增强Al-7Si复合材料.扫描电镜观察结果表明,制备的原位TiB2 颗粒分布均匀,其最大尺寸在900nm左右,平均尺寸在 400nm 左右.TiB2 颗粒对a-Al 和共晶si都具有显著的细化效果.其复合材料的力学性能和干摩擦磨损性能较其基体有明显的提高.