胶体超级电容电池

兼具高功率密度与高能量密度的储电技术是电化学储能领域的终极目标,寻找新型储电体系成为实现这一目标的重要策略.超级电容电池融合二次电池和超级电容器的优势,实现高功率密度和高能量密度在同一时空的统一.作为关键电极材料,超级电容电池型电极材料具有快速的电子和离子传输通道,在热力学、动力学允许条件下实现最大化利用氧化还原活性阳离子.目前开发的胶体离子超级电容电池能量密度可以达到350 Wh/kg,功率密度达到2 kW/kg.超级电容电池储电设备特别适合应用于脉冲电源、电磁弹射、能量回收、启停电源等领域.     

双电层电容器电极平衡技术的研究

以复合型活性炭为原料,通过拌浆、涂布、干燥及老化检测等工艺制备出正负电极厚度不同的方形双电层电容器,通过加速循环寿命测试分析了不同电极厚度双电层电容器体积比电容与内阻等方面的变化.结果表明：长时间的加速循环寿命测试会导致电容器隔膜变黄、变黑;当正极厚度大于负极时,双电层电容器具有更加稳定的电化学性能和更小的膨胀率.此外,在电容器负极厚度一定、电极平衡系数为0.20时,双电层电容器的综合性能最佳.     

高比电容低压阳极铝箔的表面微观组织

本文对低压电解电容器阳极铝箔高比电容化的原理作了系统性阐述。多方位展示了铝箔表面的缺陷结构与腐蚀行为的密切关系，以及对比电容的重要影响。强调了铝箔金属学与腐蚀学研究相结合的必要性，及其对电解电容器铝箔产业发展的潜在推动作用。     

多孔氮化钒(VN)纳米带气凝胶的制备及其电化学性能

以NH_4VO_3为原料,通过180℃下水热反应和550℃下NH_3处理制备了多孔氮化钒(VN)纳米带气凝胶,并对多孔VN纳米带气凝胶的电化学性能进行了分析.SEM和TEM分析表明所制备的多孔VN纳米带的宽度为100~400 nm,孔尺寸为10~20 nm.电化学阻抗谱分析表明多孔VN纳米带气凝胶对I3.还原反应具有很高的催化活性,电荷迁跃电阻为1.36Ωcm~2.用多孔VN纳米带气凝胶电极组装的染料敏化太阳电池的光电转换效率为7.05%,与传统的Pt电极电池相近.循环伏安和恒流充放电实验表明多孔VN纳米带气凝胶具有较好的电容性能.当电流密度为0.5 A/g时,多孔VN纳米带气凝胶在2 mol/L KOH溶液中的比电容达到292.2 F/g.因此,所制备的多孔VN纳米带气凝胶可以作为高效的电极材料应用于染料敏化太阳电池对电极和超级电容器电极中.     

基于碳纳米管薄膜的吸附式气体传感器的研究

研究了低温低压化学气相沉积(LPCVD)法生长的多壁碳纳米管薄膜对气体的敏感性. 结果表明纯的多壁碳纳米管薄膜对气体没有明显的气敏特性, 而碳纳米管-二氧化硅复合薄膜表现出对甲烷、氢气和乙炔的敏感性. LPCVD法生长的多壁碳纳米管-二氧化硅复合薄膜由于Schottky结的形成而具有电容性, 被测气体在多壁碳纳米管表面发生化学吸附, 从而调节Schottky结处存在的空间放电区域而导致介电常数改变是其对气体敏感的主要原因.     

超级电容器领域专利布局解读及技术发展态势研究

为了促进我国超级电容器行业更好发展,通过分析超级电容器领域的专利布局来把握技术发展态势。以德温特数据库为数据源,运用统计计算和CiteSpace软件,从专利申请态势、主要竞争国、专利权人、技术热点、技术演变轨迹、技术发展趋势等多维度进行分析研究。结果表明:超级电容器领域由储电性能、电极材料核心技术已逐渐扩展到其在电气、电动汽车等领域的应用,呈现出多元化发展趋势;与本领域日本、美国及韩国主要国家相比,我国虽然在专利数量上具有一定的竞争优势,但研究主体过于分散孤立,海外布局薄弱,竞争实力还有待进一步加强。     

非导电工程陶瓷高能量电容单脉冲放电高效加工试验研究

针对传统加工方法在加工非导电工程陶瓷时存在加工效率低、成本高以及加工表面质量差等缺点，本文提出了非导电工程陶瓷高能量电容高效电火花加工新方法，并进行了单脉冲放电试验研究，结果表明，该方法采用高电压大电容以及较高的放电能量，能够较大地提高材料去除效率，单次脉冲放电陶瓷去除量可达17．63mm3．对加工极性、峰值电压、电容、限流电阻、工具电极进给方式、工具电极截面积以及辅助电极厚度等参数对陶瓷蚀除坑体积、工具电极损耗以及辅助电极损耗等性能的影响进行了试验研究与理论分析，得到了相应的规律关系．采用扫描电子显微镜对单脉冲放电坑的微观形貌进行了观测．结果表明：放电坑表面呈溅射状，陶瓷主要以剥落方式去除，放电通道中心区域部分材料以熔化蒸发方式去除，且材料去除效果随着加工参数的增大而增强．     

科学家造出世界最小的纳米电动机

前不久 ,科学家用碳纳米管造出了世界上最小的电机 ,它的直径约为 5 0 0纳米 ,比头发丝还要小 30 0倍 ,能够在电压驱动下转动。纳米电动机是美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家设计的。这所学校的亚历克·蔡特勒等研究人员日前出版的英国《自然》杂志上报告说 ,电动机的旋转叶片———一片金叶 ,长度不到 30 0纳米 ,叶片安装在一根由多层碳纳米管做成的转轴上。多层碳纳米管由多根口径不同的空心圆管套在一起 ,两端装有二氧化硅制的电极 ,它固定在一块硅片上 ,碳纳米管的周围还安置了另外 3个电极。在碳纳米管与其中一电极之间施加电压 ,…     

Al2O3-SiC纳米复合陶瓷中的残余应力分析

用Ｘ射线衍射的方法测定了Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ纳米复合陶瓷的残余应力，建立模型，计算了残余应力，并与实验测定结果吻合，探讨了纳米复合陶瓷的增韧补强机理。     

定向多壁碳纳米管-M140砂浆复合材料的力学性能

研究了M140砂浆、定向多壁碳纳米管．M140砂浆复合材料的制备及其压缩、弯曲性能和折断面显微结构．使用市售普通材料通过变速搅拌工艺在常温水浴养护下制得M140砂浆，该砂浆强度尺寸效应不明显、后期增长缓慢；对定向多壁碳纳米管（A-MWNTs）的羰基化分散体和水分散体两种分散体增强M140砂浆进行了对比研究．添加0．01％（质量分数）的A-MWNTs后，A-MWNTs羰基化分散体-M140砂浆复合材料的抗折强度、抗压强度分别比相同条件下制得的M140砂浆的增加了5-4％，8．4％．而A—MTWNTs水分散体．M140砂浆复合材料的抗折强度、抗压强度分别比相同条件下制得的M140砂浆的增加了20．7％，15．9％．对A-MWNTs水分散体-M140砂浆复合材料断面显微分析得出碳纳米管与砂浆基体间界面结合适中；增强机理主要是碳纳米管对M140砂浆空隙的显微填料效应和碳纳米管的拔出、脱粘．在本文的研究中碳纳米管的水分散体与砂浆相容性好．     

微波快速烧结对驰豫铁电陶瓷显微结构与性能的改善

研究了２．４５ＧＨｚ多模腔微波烧结系统对组成为ｘＰｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ｙＰｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ｚＰｂＴｉＯ３的驰豫铁电陶瓷快速均匀烧结过程。与常规烧相比，微波烧结可显著提高化速率。同时细化晶粒，晶界，改善材料显微结构，从而大幅度提高材料的击穿场强和断裂强度，并达到与常规烧结相近的介电常数。     

单壁碳纳米管拉伸试验的分子动力学模拟

采用Brenner势函数描述碳纳米管中碳原子间的相互作用，通过分子动力学方法对几种单壁碳纳米管进行轴向拉伸试验研究，得出其Young模量为4．2TPa，强度极限为1．40～1．77TPa．在对碳管拉伸过程中，发现只要应变不达到断裂极限，卸载时的应力．应变沿加载曲线返回，表明在碳纳米管的拉伸过程中没有塑性应变；对碳纳米管的拉伸断裂过程进行了仿真，从能量和结构变化方面对碳纳米管断裂机理进行了分析．     

二氧化钛晶粒的水热制备及其形成机理研究

进行了ＴｉＯ２晶粒水热制备实验，水热条件下ＴｉＯ２晶粒同质变体的生成与反应介质酸碱度，前驱物有关，从“生长基元”模型出发，建立了ＴｉＯ２晶体各同质变体相应生长基元的空间格点图，进行了反应介质酸碱度不同情况下生长基元稳定能计算，结合制备实验结果，对水热条件下ＴｉＯ２晶粒同质变体的形成进行了讨论。     

不可逆热容热电转换装置性能的优化分析

基于超级电容的古伊-查普曼-斯特恩(CGS)双电层模型,本文建立一类不可逆热容热电转换装置循环的新模型.应用热力学理论和系统的能量平衡方程,导出该热容循环的回热量、输出功率和能量效率的表达式.通过数值计算,揭示热容循环的一般性能特性,分析循环的电量比、充电截止电压、回热过程的时间、双层距离、电解液浓度等重要性能参数对热容热电转换系统优化性能的影响.对于一些给定的参数,确定系统运行于最大功率下循环的电量比、双层距离、充放电过程的温度的优化值,给出循环的一些重要性能参数的优化范围.结果表明,为了获得循环的最优性能,采用CGS模型除了对充放电过程的温度和循环的电量比进行优化外,还可对电容的多孔电极的孔径进行优化,当充电截止电压为2 V时,优化的最大功率密度约为4.9 kW/m~2,相应的效率可达18.5%.本文所获得的结果可为实际热容热电转换装置优化设计和运行提供理论依据.     

颗粒强化氧化铝基复合陶瓷断裂特性的预测

计算了颗粒强化的氧化铝／碳化硅和氧化铝/莫来石复合陶瓷的残余微应力．结果表明，这两种复合陶瓷基体中的微应力与颗粒含量成线性关系．分析了应力状态对裂纹扩展和晶界强化的影响．从微应力作用的角度计算了氧化铝／碳化硅和氧化铝／莫来石复合陶瓷基体晶界与晶粒韧性比，并进一步得到断口的穿晶断裂百分比，从而建立了这两种复合陶瓷微观结构及成分、基体微应力、穿晶断裂百分比三者的对应关系．这样根据颗粒强化复合陶瓷的微观结构、第二相含量及分布可以预测复合陶瓷的断裂特性．     

基于超级电容器储能的光伏照明控制器研究

采用绿色环保超级电容器作为储能器件,开发出了一套带MPPT功能的太阳能照明控制器。控制器以入门级ARM7芯片LPC2103为控制核心;用MAX16834设计LED驱动电路;采用固定电压法结合变步长的扰动观察法对太阳能电池板进行最大功率跟踪,提高利用效率;通过软件设计的优化,获得更长的照明时间。通过实地测试发现,该控制器比传统的照明控制器拥有更好的利用率,具有实用价值。     

铊系超导体中铁掺杂诱导的氧缺陷研究

利用Ｈａｌｌ系数测量、热重分析和Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱等多种实验手段并结合有效价键模型计算，研究了（Ｔｌ０．５Ｐｂ０．５）（Ｓｒ０．８Ｂａ０．２）２Ｃａ２（Ｃｕ１－ｘＦｅｘ）３Ｏ９＋ｙ超导体中由于铁掺杂所诱导的额外氧缺陷对载流子浓度和微结构的影响，在低浓度掺杂水平（ｘ＝０￣０．０５）上，铁掺杂样品的超导转变温度与载流子浓度有非常明显的对应关系，零电阻温度Ｔ∞随铁掺杂量线性降低，Ｈａｌｌ系数测量结果也     

碳纳米管膜的制备及其研究进展

碳纳米管众多优良性质，并不仅仅体现在单根碳纳米管中，更多的是在大量的碳纳米管的集中体现，即碳纳米管膜的性质与应用。本文根据碳纳米管膜中碳纳米管的排列方式不同，详细介绍了无序碳纳米管膜、水平有序碳纳米管膜及垂直有序碳纳米管膜的制备方法、应用现状及其面临的挑战。     

La和Nd掺杂的硅基Bi4Ti3O12铁电薄膜的无疲劳特性及其机理的比较研究

采用优化的溶胶-凝胶（Sol—gel）技术，同一工艺条件下在Pt／TiO2／SiO2／Si衬底上成功地制备了Bi3.25La0.75Ti3O12（BLT）和Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNT）铁电薄膜．X射线衍射（XRD）测试表明BLT和BNT薄膜具有单相的取向随机的多晶微结构；扫描电镜（SEM）的观测显示了这些薄膜具有50～100nm晶粒构成的均匀致密的表面形貌．利用铁电测试仪测定了以Cu为上电极而形成的金属-铁电薄膜-金属结构的电容器的铁电性能，得到了很好的饱和电滞回线．在最大外加场强为400kV／cm时，BLT和BNT薄膜的剩余极化强度（2Pr）和矫顽电场（2Ee）分别为25．1gC／cm^2，203kV／cm和44．2gC／cm^2，296kV／cm．疲劳测试表明，在1MHz频率测试下经过1．75×10^10次读写循环后，由BLT和BNT薄膜组成的电容器几乎没有表现出疲劳，呈现很好的抗疲劳特性．分析比较了La和Nd掺杂对薄膜结构及铁电性能的影响及其机理．     

任意共形同轴线电容的变分闭式

基于连续函数的变分极值理论，从共形同轴线电容问题中提炼出基本三角形和任意三角形，由它们可以叠加成任意共形同轴线，同时进一步发展了微分三角形来解决任意曲线方程，导出了任意共形同轴线电容的变分解析闭式，从而比较彻底地解决了任意共形同轴线电容问题．文中给出了各种共形同轴线的实例，讨论了所提出方法的应用和解析闭式的准确性．