防热舱结构设计与应用

本文通过对井下防热舱结构进行分析,提出了新的设计方案,即采用玻璃钢做支撑件,纳米及相变材料做关键隔热层。据此设计的井下防热舱的成功应用,对类似防热舱结构的设计具有较强的指导作用。     

二维过渡金属硫族化合物纳米异质结气体传感器研究进展

二维过渡金属硫族化合物(2D TMDs)在气体传感方向的应用中具有显著的"先天"优势,表现出如灵敏度高、响应速度快、能耗低以及能在室温下工作等诸多优点.相对单一的2D TMDs而言,基于2D TMDs纳米异质结的气体传感器展现出更加优越的气体传感性能.本文将系统总结2D TMDs纳米异质结气体传感器的研究进展,尤其是2D TMDs与金属氧化物、金属硫化物、碳基纳米材料以及量子点之间形成的纳米异质结设计、构效关系以及传感机理等关键科学问题.传感材料和传感机制上的创新对提升传感性能并拓展传感功能具有重要的科学意义.通过对纳米异质结气敏机理的深入探究,有望实现纳米异质结结构的人为设计和可控制备,提高室温下对目标气体的高灵敏选择性识别和检测.在纳米异质结的结构设计上,以TMDs材料为导电主体,在其表面生长各种纳米结构,通过对纳米异质结表面酸碱性、功函数、气体分子极性以及纳米异质结与气体分子之间的氧化还原反应性质进行调控,来构筑基于TMDs的纳米异质结.此外,控制负载在二维TMDs上纳米颗粒尺寸小于两倍电子耗尽层厚度,充分发挥纳米颗粒量子限域效应,以纳米颗粒充当传感的"天线分子"或"探针分子",实现对目标气体分子的高灵敏选择性识别和检测.     

高效光能转换新媒介:中空多壳层结构材料

光能的捕获和利用为环境、能源和医学等多个领域的发展提供了广阔的前景.为了实现高效的光能转换,对作为媒介的光功能材料的设计至关重要.作为一种新兴的多级微纳材料,中空多壳层结构(hollow multi-shelled structures, HoMSs)材料在光能转换领域中具有诸多优势,其高效的光捕获能力、增强的光生电荷分离能力和灵活可调的壳壁组成等结构特性都能够有效提高材料对光能的转换效率.本文从HoMSs光功能材料在光能转换过程中的优势出发,总结了其在光催化、太阳能电池和光致发光等光能转换领域中的应用研究进展,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

基于大位阻烯烃的光驱动分子马达——从分子机器到智能材料

分子机器是指在分子级别上能根据外界刺激作出类似机械运动响应的分子.基于大位阻烯烃的光驱动分子马达，在特定波长照射下，碳碳双键可以发生异构，可通过热力学过程控制单向旋转的方向.单向旋转的特殊性是区别于其他光响应分子开关的最重要特征.文章主要介绍分子马达的功能性合成，并简述其在可控分子运动、动态自组装和智能材料方面的研究进展.     

新型低维铁电材料研究进展

能够通过外部电场来调控极化的铁电材料可用于非易失性存储器、场效应晶体管和传感器等领域为了提高器件集成效率与性能，器件的小型化日趋重要，因此铁电薄膜的制备获得了广大学者的关注但是，对于传统铁电薄膜，尺寸效应和表面效应的存在抑制了其发展2004年石墨烯的发现预示着维度降低会引发一些不同于块材的新的特性从此，石墨烯逐步引领大家走向二维材料的世界，掀起了二维铁电材料的研究热潮二维铁电发展至今，已经涌现出了不少既被理论预言又被实验验证的体系，如范德瓦尔斯层状材料、铁电金属、传统低维或表面铁电薄膜、（共价）功能化铁电材料等一系列各具特色的新型铁电材料该文先介绍了铁电物理中的一些最基本的概念、研究理论以及研究方法，然后综述了低维铁电材料在近年来的发展，最后对该领域今后的发展进行了展望     

基于分子动力学模拟的天然橡胶黏弹性材料力学行为

以天然橡胶为例,采用分子动力学模拟方法,研究了单轴拉伸条件下材料分子链聚合度参数p、环境温度T和加载率R对黏弹性材料力学性能的影响.结果 表明,材料应力随分子链聚合度和加载率的增加而增加,随温度的升高而降低,低温高频下材料呈现出塑性特点.在R=108 s-1,T=250 K的条件下,p=20,40时,材料应力峰值分别为79.8和99.8 MPa;当p=40,R=1010 s-1时,T=100,250 K条件下,应力幅值分别为134.9和103.9 MPa;在p=40,T=250 K情况下,R=109,1010 s-1时,应力峰值分别为122.7和134.9MPa.在加载过程中,非键结势能对系统总势能的变化起主导作用,分子动力学模拟方法可以较好地分析分子链聚合度、环境温度和加载率等参数对黏弹性材料应力、系统能量和自由体积变化的影响.     

Ni-Cu纳米合金催化剂制备及析氧性能

Ni基纳米材料是一种高效制氧催化剂,是当前相关学术领域的研究热点.采用电沉积法制备高性能的Ni-Cu纳米合金催化剂,分析了其表面态调控对电化学性能的影响.在电子微扰和表面形貌的双重调控下,其电化学活性表面积稳步提升到5.45 cmz,其析氧反应动力学电位和反应过电位分别达到约132 mV和约164 mV.对催化剂的构-效机理研究结果表明,在合金化作用下,其高电位下的抗腐蚀性得到提升,Ni-Cu的表面稳定性得到显著提升,从而使其I-t耐久性提升到27000 s.这种高性能非贵金属合金材料对制备高效率、低成本催化剂,促进析氧反应材料商业化具有重要意义.     

纳米流体冰浆稳定性和过冷度的研究进展

相变蓄冷材料因具有储能密度大、温度波动跨度小、安全环保无毒、价格较低等优点而受到广泛关注。冰浆作为一种相变蓄冷材料,具有化学性质稳定、易于加工获得、安全环保、流动换热性能好、相变潜热大等特点,因此,探讨纳米流体冰浆稳定性和过冷度具有重要意义。本文简述了纳米相变材料对节约能源的重要意义,对纳米流体冰浆稳定性和过冷度的研究进展进行综述,并根据研究总结了影响纳米流体冰浆稳定性和过冷度的相关因素。