性能研究

近日，广东省科学院化工研究所研究员曾炜团队在国家自然科学基金项目等的资助下，在双应变-温度传感器性能研究方面取得新进展。相关研究发表于Composites Part A。张静斐为该论文第一作者，曾炜为通讯作者。 　　在目前的双应变-温度传感器研究中，一般是将应变/温度敏感的导电材料，如金纳米粒子、氧化石墨烯和碳纳米管等引入弹性体或水凝胶来实现的。由于弹性体的伸展性差和导电材料的不透明性限制了其在大应变和可视化设备中的应用。而离子导电水凝胶具有透明度高、柔韧性好的优点，可以实现基于三维网络离子传输的同时，利用其电导率随应变和温度的变化而实现应变-温度双重传感，为传感器的多功能化提供了广阔应用前景。 　　研究人员通过自由基聚合，在氯化锂和甘油的存在下，制备了具有良好应变和温度敏感性的可拉伸离子导电性水凝胶。氯化锂的强离子水化作用和水分子、甘油形成强氢键协同作用从而抑制了冰晶的生成，使水凝胶具有优异的抗冻能力，能在-30 ℃~ 80 ℃的较宽温度范围内检测温度的变化。该水凝胶在36.5~40 ℃范围内的温度灵敏度为5.51 %/℃，检测限为0.2 ℃，并具有良好的升温-降温循环稳定性。 　　此外，水凝胶传感器在2000%的宽应变范围内具有良好的线性，可以达到17.3的高灵敏度，并具有低至1%的检测下限。利用该方法制备的应变-温度双重刺激响应水凝胶，在人体运动监测、发热检测等可穿戴设备中具有很大的应用潜力。

拉胀超材料是20世纪90年代起迅速发展起来的一类功能和结构一体化的多孔材料。与常规材料不同，拉胀超材料承受单轴拉伸(压缩)载荷时，在与载荷垂直的方向发生膨胀(收缩)而表现出负泊松比效应。由于这种特殊的变形，拉胀超材料相较于传统多孔材料具有更优越的性能，如超常弹性常数、抗压痕性、抗冲击性、抗断裂韧性、渗透可变性以及能量吸收性能等。此外，拉胀超材料还表现出曲面同向性的独特物理性能。手性拉胀结构是一种典型的二维拉胀蜂窝结构，其元胞结构由中心圆环和与之相切的肋杆组成，根据切点数目的不同，手性拉胀材料可分为三节点、四节点和六节点结构。手性拉胀结构在变形时其形状可以平稳改变，且具有优异的面外力学性能，在制备柔性器件和吸能装置领域具有很大的潜力。但是在较大形变下，这些常规的手性结构极难实现其他泊松比值，通常其拉胀性能也会迅速衰减。有研究发现，将手性拉胀结构中心圆环替换成桁架(即missing rib type auxetics)结构可在大形变下保持更加稳定的负泊松比效应，且有望用于更多的工程应用中。但目前多数的研究都是聚焦在静态力学性能的变化及机理探索，而实际应用中，拉胀材料既要承受静态载荷也要承受动态载荷，在这些条件下，手性材料的断裂韧性、抗疲劳性、吸收能量等性能研究鲜有报道。图1.(a)标准型ATMr拉胀结构；(b)增强型ATMr拉胀结构近日西南石油大学朱一林和江松辉、广西大学卢福聪以及南京工业大学任鑫提出了一种新型的拉胀结构并对其在静态载荷以及动态载荷下可调节的负泊松比及刚度进行了研究并分析。这种增强型ATMr（anti-tera-missing rib）拉胀结构，由4个最小重复单元构成，重复单元则是由2个曲折纽带包围着作为加固元素的中心1个正方形组成，如图1（b）。为了确定可调的力学性能并为实际应用提供指导，研究团队基于卡氏定理建立了小变形机制下的力学模型。模拟结果表明，通过调整结构的几何形状，可以得到在−1到0范围内的泊松比值。通过分析泊松比和相对密度随几何参数的变化规律，发现这种增强型ATMr结构比非拉胀结构具有更高的刚度和更低的相对密度。有限元分析结果与理论推导结果吻合度很高。另外， 针对大应变范围下负泊松比的变化进行了研究并揭示了该结构的拉胀变形机制。结果发现，其拉胀性能主要来自于中心的旋转和外围纽带的弯曲，其可调的负泊松比可通过结构参数的调整获得，且不同的结构参数产生不同的旋转有效性。 图2 不同结构参数（q=1.5/2.5/3.5）下有效泊松比与应变的关系图3 数值计算分析和实验分析的等效泊松比范围. 左:标准型ATMr拉胀结构 右: 增强型ATMr拉胀结构此外，研究团队通过实验和数值模拟验证了所提出的结构应用于非线性基材实现可控拉胀的可行性：利用微尺度3D打印机(nanoArch® P150，摩方精密)制备了具有增强型ATMr结构单元的哑铃状样条，样条最薄处截面尺寸为0.15mm×1.0mm。经过实验分析，非线性弹性材料具有与线性弹性材料相近的拉胀性能，如图4所示。图4. 线性(实线)和非线性(虚线)弹性材料的有效泊松比值得注意的是，此研究工作中对新型结构进行了动态和静态负载实验分析，这些都将在实际工程应用中具有理论指导意义。研究成果以题为“A novel enhanced anti-tetra-missing rib auxetic structure with tailorable in-plane mechanical properties”发表在《Engineering Structures》期刊上。

近日，电工研究所马衍伟团队联合大连化学物理研究所研究员吴忠帅在高性能石墨烯复合材料制备、石墨烯基锂离子电容器研制方面取得进展。相关研究成果以2D Graphene/MnO Heterostructure with Strongly Stable Interface Enabling High-Performance Flexible Solid-state Lithium-Ion Capacitors为题，发表在《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2022, 2202342）上。 锂离子电容器作为一种有效结合锂离子电池与超级电容器的新型电化学储能器件，具有高功率密度、高能量密度以及长循环寿命，有效弥补了锂离子电池和超级电容器之间的性能差异。电极材料作为锂离子电容器的重要组成部分，是影响锂离子电容器性能的关键因素。 精细的结构设计工程被认为是提高电极材料电化学性能的有效方式之一。马衍伟团队提出了一种通用静电自组装策略，在还原氧化石墨烯上原位生长了具有卷心菜结构的MnO复合纳米材料（rGO/MnO）。通过深入的原位实验表征以及理论计算，证实了rGO/MnO异质结构具有较强的界面作用和良好的储锂动力学。由于rGO/MnO复合纳米材料具有高电荷转移速率、丰富的反应位点以及稳定的异质结构，基于rGO/MnO复合纳米材料制备的电极具有高比容量（0.1 A/g电流密度下比容量为860 mAh/g）、优异的倍率性能（10 A/g下比容量为211 mAh/g）以及长循环稳定性。因此rGO/MnO复合纳米材料可作为高性能锂离子电容器理想的负极材料。 通过将这种高性能石墨烯基复合材料作为负极与活性炭正极进行组装，马衍伟团队成功制备出柔性固态锂离子电容器（AC//rGO/MnO）。经测试，这一电容器基于电极活性材料总质量的能量密度最高达到194 Wh/kg，功率密度最高可达40.7 kW/kg。这是迄今为止报道柔性固态锂离子电容器能量密度和功率密度的最高值。此外，在10000次充放电循环后，AC//rGO/MnO电容器的容量保持率可达77.8%，并且安全性能高。 科研团队表示，这一研究提出的金属氧化物/石墨烯复合材料设计策略在高能量密度和高功率密度的柔性锂离子电容器中具有很好的应用前景。 该研究工作得到国家自然科学基金、中科院大连洁净能源研究院合作基金、中科院青年促进会等的支持。 论文链接： https://doi.org/10.1002/adfm.202202342 石墨烯复合材料结构示意图和锂离子电容器原理性能图

p 　　近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员李广海课题组在高性能紫外光探测薄膜器件方面中取得进展，相关结果发表在ACS Applied Materials & amp Interfaces上，并申请国家发明专利2件。 /p p 　　紫外探测器在空间天文望远镜、军事导弹预警、非视距保密光通信、海上破雾引航、高压电晕监测、野外火灾遥感及生化检测等方面具有广泛的应用前景。在实际应用时，由于自然环境的不确定性，待测目标的紫外光强度通常不高，环境中存在着大量对紫外光具有强吸收和散射能力的气体分子或尘埃，导致最终到达探测器可检测的紫外光信号非常弱。因此，提高紫外探测器对弱光的探测能力至关重要。探测率(detectivity)是衡量探测器件对弱光检测能力的重要指标，探测率由响应度(responsivity)和暗电流密度共同决定。响应度越高，暗电流密度越低，器件的探测率越高。高探测率更有利于弱紫外光的探测。然而，对于大部分半导体光导探测器而言，响应度高的器件常伴随着较高的暗电流 提高材料质量，减少缺陷可降低器件暗电流，但响应度随之减小。因此，器件探测率难以提升，限制了光导探测器在弱紫外光检测方面的应用。 /p p 　　针对上述问题，李广海课题组的副研究员潘书生等在前期透明高阻薄膜的研究基础上，提出以中间带半导体为核心材料构筑紫外探测器的新方法。中间带具有高态密度，能够有效俘陷本征缺陷在导带上产生的电子，从而降低器件暗电流 另一方面，光照时，中间带上储存的载流子能补充到价带上，并被光激发至导带贡献光电流，因此中间带半导体材料紫外探测器能够实现在降低暗电流的同时，保持器件较高的响应度。采用磁控反应溅射技术，沉积Bi掺杂SnO2薄膜，并通过优化实验设计和参数，构筑出了基于中间带半导体薄膜的光导型紫外探测器件。性能测试结果显示，器件暗电流降低至0.25nA，280nm波长紫外光响应度达到60A/W，外量子效率为2.9× 104%，探测率达到6.1× 1015Jones，紫外—可见光抑制比达103量级。器件的动态范围高达195dB，这说明Bi掺杂SnO2薄膜光导探测器可检测极其微弱的紫外光(等效每秒300紫外光子)，对较强的紫外光也可探测。 /p p 　　该研究工作得到了国家自然科学基金与合肥研究院固体所所长基金的支持。 /p p style=" text-align: center " img width=" 450" height=" 349" title=" W020170907540355593507.jpg" style=" width: 450px height: 349px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/noimg/1086db54-ce3a-4a29-b90b-ed2b9dbbf2f4.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　Bi掺杂SnO2薄膜光导探测器件性能：(a) 响应度，(b) 外量子效率，(c) 探测率和 (d) 噪声等效功率。 /p p /p p /p

北京化工大学杨志宇教授AEM：高储钠性能超级电容器研究分享超级电容器因其良好倍率性能、循环性能的可再生能源存储设备，已成为热门的电化学可再生设备。然而，超级电容器的实际应用仍面临能力密度低、性能提升依赖于先进电极材料开发等困难。目前常采用法拉第电极材料，包括过渡金属氧化物、过渡金属氮化物和过渡金属二硫化物等提高超级电容器的能量密度。其中，过渡金属氧化物因具有高理论电容，低成本，环境友好等优势，作为潜力巨大的电极材料应用在超级电容器中。然而半导体性质的过渡金属氧化物仍有固有电子电导率低，充放电过程中容量和倍率性较差等不足，因此如何设计良好的电子结构对于优化过渡金属氧化物的电化学性能至关重要。北京化工大学杨志宇研究员及团队在知名期刊Advanced Energy Materials上发表了题为“Elevating the Orbital Energy Level of dxy in MnO6 via d–π Conjugation Enables Exceptional Sodium-Storage Performance”的文章。过渡金属氧化物 (TMO) 具有固有的低电子电导率，而原子轨道相关的调节对于促进储能应用中的电子转移动力学至关重要。该研究利用 d-π 共轭策略来提高 TMO 的电子电导率。选择具有大共轭体系的酞菁 (Pc) 分子来修饰过渡金属氧化物 (δ-MnO2)。通过密度泛函理论（DFT）模拟，验证MnO2和Pc之间的强d-π共轭可以提高MnO6单元中低能轨道（dxy）的轨道能级，进而提高dxy的氧化还原活性，从而显著提高电化学钠存储性能。结果与讨论作者采用扫描电镜和透射电镜等设备分析材料的形貌结构，X射线能谱分析样品的电子结构和成分信息，紫外可见吸收光谱检测材料在250-800nm波长范围带隙，采用X射线吸收光谱展现材料的边缘结构和精细结构。使用北京卓立汉光仪器有限公司自主研发的Finder Viseta激光显微共聚焦拉曼光谱仪检测原位拉曼光谱，用于揭示其充放电循环过程中结构变化。图1 a)MnO2-Pc合成示意图；b）XRD谱图；c)FTIR光谱图；d)能量损失图；e） TEM图像；f)选定区域电子烟摄图；g)高分辨率TEM图像；h-l)元素映射图图2：a)CV曲线，MnO2-Pc 和MnO2 在20 mV s&minus 1；b）GCD曲线，MnO2-Pc 和MnO2 在 1 Ag&minus 1；c)GCD曲线，MnO2-Pc在不同电流密度下；d)比容量 ，MnO2-Pc和MnO2在不同电流密度下；e）Nyquist图，MnO2-Pc and MnO2；f) CV曲线，MnO2-Pc在不同扫描速率下；g)拟合曲线 h)电流贡献值 i)三次充放电过程中原位拉曼光谱图图3 a-c）pDOS(投影状态密度)曲线；d)轨道能级图；e-f)计算 ELF的DFT切片；g)轨道能级提升和加速电子转移特征示意图。图4 a) MnO2-Pc(阴极)// AC(阳极)ASC原理图。b) 1.0 m Na2SO4溶液中MnO2-Pc和AC的CV曲线。c) 100 mV s&minus 1时不同电位范围的CV曲线。d)不同扫描速率下CV曲线；e) GCD曲线(不同电流密度)。f)本工作中ASC的Ragone图与报道结果进行比较。结论：本文用 Pc 修饰 MnO2 以调节低能轨道 dxy 的轨道能级，并获得了更高的 MnO2-Pc 电化学储能性能。DFT 研究表明，轨道杂化引起的强 d-π 共轭提高了 dxy 的轨道能级并扩展了轨道能量分布，从而促进了电子转移动力学并激活了 dxy 的氧化还原活性。轨道能级提升策略有效地提高了 MnO2-Pc 的电化学 Na+ 存储能力。获得的 MnO2-Pc在 1 A g-1 时显示出 310.0 F g-1 的高比电容，在 20 A g-1 时显示出 211.6 F g-1 的优异倍率容量。这项工作为改进 过渡金属氧化物的电化学 Na+ 存储提供了轨道能级提升策略的机理见解，这种有效的策略可以扩展到储能应用中其他先进电极材料的设计。原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202300384相关产品推荐本研究的拉曼光谱采用Finder系列拉曼光谱仪检测，该系统全新升级为930全自动化拉曼光谱分析系统，如需了解该产品，欢迎咨询。产品链接：https://www.zolix.com.cn/Product_desc/1105_1562.html 作者简介杨志宇，北京化工大学研究员。北京理工大学博士学位，清华大学博士后。主要研究方向为电化学领域。目前的研究方向是 (i)电化学储能，(ii)电催化CO2还原，电催化甲酸氧化和电催化氮还原 (iii)电容除盐。已发表一作、通讯SCI论文60余篇，包括JACS、AEM、AFM、Nano Energy、JEC、Small、CEJ、JMCA、JPS，申请专利7项，授权5项。免责声明北京卓立汉光仪器有限公司公众号所发布内容（含图片）来源于原作者提供或原文授权转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，北京卓立汉光仪器有限公司发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们联系，会第一时间及时处理。我们力求数据严谨准确，如有任何疑问，敬请读者不吝赐教。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。

纤维锂离子电池为智能织物等各种可穿戴电子产品提供能源供给。批量生产柔性、安全和可清洗的纤维电池线轴，是推动便携式和可穿戴电子产品发展的关键。目前，主流研究方向是制造直径为数十至数百微米的纤维锂离子电池，然而迄今为止，研制的纤维电池只有几厘米长，且整个电池能量密度低，大规模生产长纤维高性能锂离子电池仍然是一个挑战。近期，科技部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）受托管理的国家重点研发计划“纳米科技”重点专项“新型纤维状储能器件的重大科学技术问题”项目取得重要研究进展。复旦大学科研团队经过协同攻关，将钴酸锂正极和隔膜包裹的纤维负极扭在一起制造出不同长度的纤维锂离子电池，并发现电池的内阻随着长度的增加而减小。研究团队将纤维锂离子电池编织成大面积纺织品，将其集成到日常服装中，破坏性实验证明，经各种方式折叠或被汽车碾压后，该电池未发生燃烧或爆炸，即使经机器清洗或被刀片刺穿后，仍可继续为平板电脑充电，呈现出良好的安全性能。此外，将该纤维锂离子电池纺织品制成保健夹克，用于个人实时健康管理，对接受康复体育锻炼的囊性纤维化患者、骨髓瘤或肝硬化患者的早期诊断具有一定效果。该研究成果有望实现高性能纤维锂离子电池的大规模生产，为下一代智能纺织品、生物医学和商业可穿戴设备开辟一条全新的路径。相关研究成果于2021年9月发表在Nature上。

HS-DSC-101差示扫描量热仪是一种测量参比端与样品端的热流差与温度参数关系的热分析仪器，主要应用于测量物质加热或冷却过程中的各种特征参数：玻璃化转变温度Tg、氧化诱导期OIT、熔融温度、结晶温度、比热容及热焓等。改性石墨烯增强有机硅涂层及其性能研究【齐鲁工业大学 姚凯 】改性石墨烯增强有机硅涂层及其性能研究上海和晟 HS-DSC-101 差示扫描量热仪

10月19日，国家自然科学基金委员会发布功能基元序构的高性能材料基础研究重大研究计划2022年度项目指南。该项目2022年度资助研究方向包括：功能基元序构新材料的设计理论、方法和物理基础；下一代信息技术核心材料及器件；超高性能结构材料；面向未来的高性能能量转换与存储新材料及器件。对于有比较好的创新性研究思路或比较好的苗头但尚需一段时间探索研究的申请，将以培育项目方式予以资助。鼓励对功能基元序构材料基本原理、材料逆向设计、太赫兹材料器件和超高性能结构材料方向的探索性研究。2022年度拟资助培育项目10项，直接费用平均资助强度约60万元/项，资助期限为3年。对于有较好研究基础和积累、有明确的重要科学问题需要进一步深入系统研究、体现学科交叉特征的申请，将以重点支持项目的方式予以资助。2022年度拟资助重点支持项目8项，直接费用平均资助强度约300万元/项，资助期限为4年。指南全文如下：功能基元序构的高性能材料基础研究重大研究计划2022年度项目指南 功能基元序构的高性能材料是指以功能基元为基本单元，通过空间序构构成具有突破性、颠覆性宏观性能的高性能材料。“功能基元”是在原子/分子尺度和宏观尺度之间引入具有特定功能的中间结构单元，序构指“功能基元”通过人工设计制造而成的特定的空间堆垛、排列方式，如有序结构、长/短程有序结构、梯度结构等。功能基元序构的材料可以突破元素种类的限制，为探索具有变革性和颠覆性的高性能材料提供了更大的空间。一、科学目标本重大研究计划瞄准材料科学前沿，通过功能基元序构构建高性能新材料，满足信息、结构、能源等应用领域对材料的需求，解决其中的关键科学问题与技术问题，揭示功能基元序构材料中蕴含的规律，建立相应的理论，发展材料设计的新原理和先进制备技术，逐步实现按需设计变革性和颠覆性新材料的目标。在此基础上，探索和发展“功能基元序构的高性能材料”的研究新范式，提高我国在国际材料科学前沿的整体创新能力。二、核心科学问题本重大研究计划将组织材料、信息、数理、化学等学科的科学家共同开展研究，拟解决的核心科学问题如下：（一）功能基元的本征特性（如物理化学性质、微纳结构、形态、尺寸、分布等）对宏观性能的影响规律及其调控机理。关注功能基元的临界尺寸效应和量子限域效应；明确功能基元（如铁电畴、铁磁畴、孪晶、组分、结构、低维量子材料、人工谐振单元等）与材料宏观性能（如力、热、光、声、电、磁）之间的关联；发现和构筑影响材料宏观新奇物性的关键功能基元。（二）序构对材料宏观性能优化增强的作用规律。研究序构（如有序结构、长/短程有序结构、梯度结构、无序结构等）引发的功能基元间的耦合、增强效应；明晰序构对材料宏观性能的影响机制。（三）功能基元序构的协同关联效应。揭示功能基元序构的协同关联作用机制；发现超越功能基元本身的高性能甚至全新的性能；阐明“功能基元+序构”与宏观性能的关联；建立按需设计功能基元序构的高性能材料的方法。（四）功能基元序构高性能材料的制备科学与表征技术。发展“自上而下”“自下而上”制备功能基元序构高性能新材料的方法与技术；发展人工序构材料的结构和性能表征技术。三、2022年度资助研究方向（一）功能基元序构新材料的设计理论、方法和物理基础。1. 研究“功能基元-人工序构-超越性能”三者之间关系的物理基础，探索功能基元序构导致变革性材料的新规律、新理论和计算方法。包括功能基元结构和性能（力、热、光、声、电、磁等）的特征尺寸效应、量子限域效应等；基元之间的关联和耦合效应；序构导致的合作、增强和突现性效应等。2. 基于功能基元序构的突破性和变革性新材料体系，发展功能基元序构高性能材料的系统性设计理论和逆向设计方法，形成相应的设计软件和数据库等。（二）下一代信息技术核心材料及器件。1. 为满足下一代信息系统应用的迫切需求，探索解决光波和电磁波等信息载体在发射、探测和成像中的瓶颈问题, 发展基于“功能基元+序构”的太赫兹波段的高效辐射及探测材料和原型器件。研究如下高性能材料及器件：室温条件下，工作频率范围在0.6-1THz的高功率、连续波输出的自由电子太赫兹相干辐射器件；基于二维电子栅控小尺度可编码有源动态超构表面的高速高阶太赫兹调制器；基于人工表面等离激元超构材料的太赫兹片上高通量信道传输原型器件；工作频率范围在0.1-6THz、具有大动态范围和高辐射功率、在通讯波段下工作的光电导太赫兹源和探测器。2. 发展基于紫外光学材料的超构透镜设计方法和加工技术，制备大尺寸、多阵元、高效率的紫外超构透镜光学系统原型器件。3. 调控极性拓扑畴的自发序构，研究和发现拓扑畴三维空间的原子构型及其新奇特性（如负电容、太赫兹谐振等效应），制备可重构、低功耗、高集成度的新型信息功能器件。（三）超高性能结构材料。1. 发展针对高性能结构材料的功能基元序构的理论方法，建立相关的理论模型和设计软件。重点研究高性能结构材料中功能基元的特征尺寸、序构方式与宏观力学性能之间的定量关系，探索序构后功能基元间的耦合所呈现的强韧化新效应，发展相应的数值模拟方法，研发先进的材料制备技术；通过研究高性能材料的变形、断裂等力学行为，验证设计理论与方法的实用性，形成功能基元序构高性能结构材料的逆向设计和优化方法、软件和数据库等。2. 为满足航空航天和国家重大工程等应用的迫切需求，基于“功能基元+序构”的途径，重点解决传统材料强度与塑性和韧性的矛盾，发展出综合性能优异的金属和无机材料及其制备技术；发现超轻、超弹、超强、高温隔热、吸/透波等新材料，满足极端服役条件对材料性能的苛刻要求，加强对结构-功能一体化塑性陶瓷的探索。（四）面向未来的高性能能量转换与存储新材料及器件。1. 研究功能基元序构热电材料中电子/声子相互作用动力学的新过程、新机制、新规律和新效应，为新一代热电材料的结构设计和创制、热电性能的颠覆性突破提供重要的理论指导；设计和制备多场作用的电-磁-热多功能基元序构而成的热电材料，研究序参量互作用增强的耦合效应，发展高效固态制冷材料。2. 基于功能基元序构新原理，研究用于固态电池、光电转化和高效催化的关键材料及器件。四、项目遴选的基本原则为确保实现总体科学目标，本重大研究计划要求申请项目的研究内容必须符合本指南要求，围绕“功能基元+序构”的研究思路，以“突破性”“颠覆性”性能为研究导向，提炼其中的基础科学问题，开展创新性研究。（一）在申请书中需要明确“功能基元”和“序构”的定义。“功能基元”的性能可以是寻常的，但“功能基元+序构”导致的宏观材料的性能应该超越功能基元本身，力争实现变革性或颠覆性性能。（二）提出并研究“功能基元+序构”导致新效应和高性能的科学和技术问题。（三）要明确对实现本重大研究计划总体科学目标和解决核心科学问题的贡献。（四）鼓励开展实质性的国际合作。五、2022年度资助计划对于有比较好的创新性研究思路或比较好的苗头但尚需一段时间探索研究的申请，将以培育项目方式予以资助。鼓励对功能基元序构材料基本原理、材料逆向设计、太赫兹材料器件和超高性能结构材料方向的探索性研究。2022年度拟资助培育项目10项，直接费用平均资助强度约60万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2023年1月1日－2025年12月31日”。对于有较好研究基础和积累、有明确的重要科学问题需要进一步深入系统研究、体现学科交叉特征的申请，将以重点支持项目的方式予以资助。2022年度拟资助重点支持项目8项，直接费用平均资助强度约300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2023年1月1日－2026年12月31日”。六、申请要求及注意事项（一）申请条件。本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：1. 具有承担基础研究课题的经历；2. 具有高级专业技术职务（职称）。在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。（二）限项申请规定。执行《2022年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。（三）申请注意事项。申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2022年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2022年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2022年11月18日－11月23日16时。（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。（2）本重大研究计划将紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的核心科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目”，附注说明选择“功能基元序构的高性能材料基础研究”，根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。培育项目和重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。（4）申请人在申请书“立项依据与研究内容”部分，应当首先说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2022年11月23日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于11月24日16时前在线提交本单位项目申请清单。3. 其他注意事项。（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。（四）咨询方式。国家自然科学基金委员会工程与材料科学部材料科学一处联系电话：010-62327144

近日，973计划“高性能声功能材料研究及其在高端超声换能器中的集成”项目启动会在哈尔滨召开，科技部基础研究司、973计划咨询组专家、项目组成员等30余人参加了会议。 　　在会上，项目首席科学家曹文武教授报告了项目研究方案及工作思路，各课题负责人汇报了工作计划安排，与会专家进行了研讨并提出了建议性意见。我国超声设备产业规模庞大但整体技术水平较低，高端产品被发达国家垄断，根本原因是超声换能器这一核心部件与国外差距较大，成为制约我国超声探测设备产业发展的颈瓶。该项目针对医疗诊断、工业无损检测和水下通讯等国家重大需求，研究弛豫铁电单晶巨压电性的影响因素、大尺寸弛豫铁电单晶制备的调控机制、超声复合材料中的宽频带声传输和吸收机理，以及三类不同声功能材料集成的结构协调增益研究，将为推动我国高端超声探测系统的发展奠定科学基础。

表面增强拉曼技术(Surface-enhanced Raman Spectroscopy，SERS)是无损、高灵敏、高特异性光谱技术，在反应监测、生物医学检测、环境监测等学科中颇具应用价值。近年来，半导体SERS基底的性能调控备受关注。然而，半导体SERS增强效果普遍较弱，难以应用于散射截面较小的无机物质的检测，因此研究人员致力于寻找可以提升半导体基底SERS性能的策略，从而提升半导体SERS基底对无机物质的响应性。 　　基于这一研究目标，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员赵志刚团队设计了一系列不同尺寸的氧化钼纳米晶和量子点，发现了小尺寸的量子点在晶格缺陷和尺寸效应的双重作用下SERS性能显著提升，提出了基于多重共振耦合电荷转移路径实现高效化学增强效应的SERS作用机制，并实现了对无机小分子联氨(N2H4)的低浓度检测。 　　如图1所示，量子点产生了明显的带隙变化和荧光发光现象，可以归结为尺寸限域效应和小尺寸半导体中产生多重缺陷能级的共同作用。如图2所示，量子点对多个探针分子产生了灵敏SERS响应，其中，对无机小分子联氨具有良好的SERS性能。研究通过进一步的表征得出量子点表面联氨分子的检测性能具有明显的尺寸依赖性，且在2 nm尺寸下的极限浓度为4*10-5 mol/L。如图3所示，研究分析不同尺寸下能带结构的变化，提出了2nm量子点高效SERS效应的机制为由于尺寸限域效应和晶格缺陷共同作用下能带结构中存在的多重共振耦合电荷转移路径。 　　该研究首次实现了半导体SERS基底对无机小分子直接、灵敏的检测，对拓宽半导体SERS基底的应用具有重要意义。相关研究成果以Quantum Effects Enter Semiconductor-Based SERS: Multiresonant MoO3xH2O Quantum Dots Enabling Direct, Sensitive SERS Detection of Small Inorganic Molecules为题，发表在Analytical Chemistry上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院等的支持。图1.量子点能带结构和荧光发光效应表征图2.量子点的SERS性能表征谱图图3.量子点高效SERS性能作用机制示意

高温红外辐射涂层作为高效节能新材料，通过热辐射方式提高传热效率，在火力发电、钢铁、电力、石油化工、冶金和焦化行业颇具应用前景。近年来，高熵材料尤其是高熵氧化物具有可调控的主元组分和独特的晶体结构，使其在功能材料研究与应用领域备受关注。然而，鲜有关于高熵材料在高温红外辐射方面的研究报道。中国科学院兰州化学物理研究所清洁能源化学与材料实验室低碳能源材料组高祥虎研究员团队在新型高温红外辐射材料的设计与制备方面开展了系统研究。针对传统尖晶石氧化物在短波长红外区域发射率低、热稳定性不佳的问题，研究提出了利用高熵概念进行材料性能优化设计。科研人员通过简便、低成本的固相合成反应，制备出(CuMnFeCr)3O4尖晶石型高熵氧化物红外辐射材料，重点研究了高熵多主元设计对材料红外辐射性能和高温热稳定性的影响。结果表明，多主元设计可有效提高0.78-2.5μm和2.5-16μm波段的红外发射率，且高熵效应利于长效的化学热稳定性。近日，该团队通过理论与实验相结合的方式，进一步阐明了高熵氧化物的微观结构、元素组分、电子分布与红外辐射性能的构效关系，揭示了高熵工程对材料红外辐射性能提升的内在机制。结果表明，高熵策略产生的轨道杂化可有效增强电子跃迁几率，通过变价金属元素引入大量氧空位，从而减小材料的带隙（图1）。同时，晶格畸变效应降低了晶格振动的对称性。因此，(MnCrFeCoCu)3O4高熵尖晶石氧化物具有优异的近黑体辐射能力。经1300°C退火热处理100h后，材料仍保持单相尖晶石结构，红外辐射衰减率仅为2.1%（图2）。此外，研究人员利用冷喷涂技术将高熵氧化物红外辐射材料沉积在不锈钢基底。该红外辐射涂层具有高的辐射热效率和显著的热稳定性，在0.78-16μm波段红外发射率可达0.943。这种新型高熵红外辐射材料在高温工业热辐射领域颇具应用潜力。相关研究成果以High-Entropy Engineering for Broadband Infrared Radiation为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项（A类）-煤炭清洁燃烧与低碳利用专项、中国科学院洁净能源创新研究院-榆林学院联合基金、兰州化物所“十四五”规划重大突破项目等的支持。图1. 高熵氧化物红外辐射材料宽波段高发射率机理研究图2. 高熵氧化物红外辐射材料宽波段发射率及高温热稳定性评估图3. 高熵氧化物红外辐射材料辐射传热性能验证

p style=" text-indent: 2em " 透明导电薄膜是触控屏、平板显示器、光伏电池、有机发光二极管等电子和光电子器件的重要组成部件。氧化铟锡（ITO）是当前应用最为广泛的透明导电薄膜材料，但ITO不具有柔性且铟资源稀缺，难以满足柔性电子器件等的发展需求。单壁碳纳米管（SWCNT）相互搭接形成的二维网络结构具有柔韧、透明、导电等特点，是构建柔性透明导电薄膜的理想材料。但已报道SWCNT薄膜的透明导电性能仍与ITO材料有较大差距。 /p p style=" text-indent: 2em " 因此，进一步提高SWCNT薄膜的透明导电特性是实现其器件应用的关键。分析表明，SWCNT透明导电薄膜中的管间接触电阻和管束聚集效应是制约其性能提高的主要瓶颈。一方面，由于SWCNT之间的接触面积小且存在肖特基势垒，载流子在搭接处的隧穿效应较弱，使得管间接触电阻远高于SWCNT的自身电阻；另一方面，虽然SWCNT的直径一般仅为1-2nm，但由于范德华力的作用其通常聚集成直径几十、上百纳米的管束以降低表面能；管束内部的SWCNT会吸光而降低薄膜的透光率，但对薄膜的电导几乎没有贡献。因此，研制高性能SWCNT柔性透明导电薄膜的关键是获得单根分散、低接触电阻的SWCNT网络结构。 /p p style=" text-indent: 2em " 最近，中国科学院金属研究所与上海科技大学物质学院联合培养的博士研究生蒋松在金属所先进炭材料研究部的导师指导下与合作者采用浮动催化剂化学气相沉积法制备出具有“碳焊”结构、单根分散的SWCNT透明导电薄膜（图1A）。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" text-align: center text-indent: 0em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/d1a3d102-e0c5-4683-b29e-cc493258961c.jpg" title=" 1 高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展 仪器信息网.jpg" / & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " 图1. 单根分散、具有碳焊结构的SWCNT网络。 /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （A）典型TEM照片；（B）单根SWCNT的百分含量统计； /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （C-D）无碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性； /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （E-F）有碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 通过控制SWCNT的形核浓度，所得薄膜中约85%的碳管以单根形式存在（图1B），其余主要为由2-3根SWCNT构成的小管束。进而，通过调控反应区内的碳源浓度，在SWCNT网络的交叉节点处形成了“碳焊”结构（图1A）。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究表明该碳焊结构可使金属性-半导体性SWCNT间的肖特基接触转变为近欧姆接触（图1C-F），从而显著降低管间接触电阻。由于具有以上独特的结构特征，所得SWCNT薄膜在90%透光率下的方块电阻仅为41Ω □-1；经硝酸掺杂处理后，其方块电阻进一步降低至25Ω □-1，比已报道碳纳米管透明导电薄膜的性能提高2倍以上，并优于柔性基底上的ITO（图2A-B）。利用这种高性能SWCNT透明导电薄膜构建了柔性有机发光二极管（OLED）原型器件，其电流效率达到已报道SWCNT OLED器件最高值的7.5 倍（图2C-D），并具有优异的柔性和稳定性。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/31a1c88d-964d-4fda-af47-d5b192bb42f2.jpg" title=" 2高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展 仪器信息网.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " 图2. SWCNT 柔性透明导电薄膜和SWNCT 有机发光二极管。 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " （A-B）SWCNT 柔性透明导电薄膜的光学照片及其透明导电性能对比；（C-D）SWCNT 有机发光二极管原型器件的光学照片及其光电性能对比。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 该研究从SWCNT网络结构的设计与调控出发，有效解决了限制其透明导电性能提高的关键问题，获得了具有优异柔性和透明导电特性的SWCNT薄膜，可望推动SWCNT在柔性电子及光电子器件中的实际应用。主要研究结果于5月4日在Science Advances在线发表（Sci. Adv. 4, eaap9264 (2018)，DOI: 10.1126/sciadv.aap9264）。该研究工作得到了科技部、基金委、中科院等部署的相关项目的支持。 /p

成果名称 强流D+ RFQ加速器中子成像装置的性能改进研究 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 中子成像（Neutron Imaging）与X射线成像类似，是一种射线无损检测技术。中子成像技术包括中子源技术、中子输运技术、中子探测技术、成像与图像处理技术等。中子成像技术在航天航空、国防建设、国家安全、材料能源、生命科学等领域有广泛应用，在发达国家已经成为标准的无损检测手段。其中，热中子与氢、硼等轻元素，以及和钆等特定元素的反应截面很大，故热中子成像特别适合于金属包裹的轻物质或特定元素标记工件的无损检测，热中子成像已经成为航天火工品无可替代的无损检测手段。 2012年，北京大学物理学院陆元荣教授申请的&ldquo 强流D+ RFQ加速器中子成像装置的性能改进研究&rdquo 项目获得第四期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。该项目旨在课题组已有的RFQ中子成像装置的基础上，进一步完善北京大学RFQ中子成像装置的性能指标。在项目资金的大力支持下，课题组购置并加工了重要配件，并对关键技术问题进行了攻关，开展了卓有成效的研究。其主要工作包括：（1）改善RFQ的注入束流品质与流强；（2）解决离子源及其低能输运线部分电源的故障率较高的问题；（3）针对中子实验大厅地基塌陷的问题,重新调整RFQ中子成像装置的束线的机械准直；（4）进一步改善调谐板与RFQ电极支撑板的高频接触性能, 减少高频损耗。通过以上工作，仪器的改进工作顺利完成，其中RFQ加速器的运行占空比从目前的4% 提高到10%，成果成功通过项目验收。仪器的改进工作顺利完成，其中RFQ加速器的运行占空比从目前的4% 提高到10%。 应用前景：此项研究已有多项专利和论证发表，其成果正在军口应用（航空航天关键部件检测，先进武器关键部件中子成像）和先进材料无损检测领域进行推广，应用前景良好。

超导腔是加速器的“发动机”，在建和未来的大型加速器装置如对撞机、同步辐射光源、自由电子激光、中子源等无一例外地采用超导腔来加速电子、质子、重离子等各种带电粒子，因而，高品质因数（Q）和高加速梯度（Eacc）的超导腔成为了全世界加速器领域的研究热点，也是环形正负电子对撞机（CEPC）预研的加速器关键技术之一。在中科院高能所射频超导与低温研究中心的部署下，负责CEPC 650MHz超导腔研制任务的沙鹏等人经过多年的不懈努力，CEPC 650 MHz高性能超导腔在国内首次成功实现了大尺寸（频率小于1GHz）超导腔的中温退火、电化学抛光等多项关键技术，从2021年底至今，已在多只650 MHz single-cell超导腔样机上获得成功，取得了优异的垂直测试结果（@ 2.0 K）：经过高加速梯度工艺处理后，3只650 MHz single-cell超导腔的加速梯度均超过了30 MV/m，最高达到了37.5 MV/m；而经过高Q值工艺处理后，在22 MV/m的加速梯度下，3只超导腔的Q值均超过了8×10^10，比CEPC的垂测指标（4×10^10）高出了一倍以上。以上测试结果创造了国内大尺寸超导腔品质因数和加速梯度的最高记录，在国际上也与美国费米实验室的650 MHz single-cell超导腔并驾齐驱，达到了国际领先水平。本项研究得到了先进光源研发与测试平台(PAPS)、国家重点研发计划、国家自然科学基金委、王贻芳科学家工作室和高能所创新项目的资助和支持。650 MHz single-cell超导腔垂直测试结果650 MHz single-cell超导腔的中温退火650 MHz single-cell超导腔的电化学抛光

研究背景近年来，随着我国工业自动化进程的不断加快，热熔胶由于具有环保、固化速度快等特点，其发展取得显著成效。与此同时，高装饰包装材料的应用不断扩大，对热熔胶的粘接性能提出了新的挑战。卷烟工业中对烟支的“软包硬化”包装材料便是其中之一。烟支包装材料的正面和背面均为光滑平面，使用EVA或聚烯烃热熔胶对其进行粘接，经常出现开胶、粘接不牢等问题。 为了扩大EVA热熔胶的应用范围，提高其在难粘材料上的应用，本文采用OWRK法测定热熔胶及其原料、烟用包装材料在常温下的表面能，初步讨论烟用包装材料的表面能，热熔胶原料表面能与热熔胶表面能的关系，最后结合粘接力学数据，讨论材料表面能与粘接性能的关系。 实验方法仪器：Drop Shape Analyzer-DSA25接触角测量仪，德国KRÜSS有限公司方法：将热熔胶或原料分别放在隔离纸上，放入烘箱中30min（150℃）后取出，室温冷却至少2h，选择表面平整处，裁剪成2 cm × 1cm 样品，备用。将上述样品放在DSA25平台上，使用去离子水和二碘甲烷两种液测定接触角，然后进行表面能及分量的计算。 file:///C:/Users/Thinkpad/AppData/Local/Temp/ksohtml10020/wps961.jpg 结果与讨论1.包装材料包装材料的接触角、表面能及其分量见表1。表1 烟用包装材料数据表 烟用包装材料在生产过程中，其表面处理工艺有一定的不同，纸箱表面的瓦楞纸需要加入大量的疏水剂和施胶剂（如疏水性淀粉胶等），为提高强度防止吸水后变软，所以其与水的接触角大于90°，实测在103.5°，二碘甲烷则体现完全润湿，无法测定其接触角。 普通条盒纸和软包硬化纸均是以白卡纸为基材，具有一定的强度，表面进行不同处理更加考虑其外观性及手感。普通条盒纸的正反面与水的接触角远低于软包硬化纸，同时，前者正面与二碘甲烷的接触角同样低于后者正面的。前者正面的表面能及其分量均高于后者正面，条盒白卡纸正面表面能44.7mN/m，软包硬化纸正面31.5mN/m。因此，普通条盒纸为易粘接材料，而软包硬化材料属于难粘接材料。 2.烟用热熔胶主要原料烟用热熔胶主要原料的接触角、表面能及其分量见表2。表2 烟用热熔胶主要原料数据表 增粘树脂的表面能在42.0 ~61.4mN/m，属于高表面能材料，用于提高热熔胶的粘接性。由表2可知，1#~4#原料为烟用热熔胶主体树脂，均为乙烯的共聚物。值得注意的是，在相同条件下，低醋酸乙烯含量的聚醋酸乙烯与乙烯共聚树脂对纤维类基材的粘接性要优于高醋酸乙烯含量。

Rietveld 分析的可靠性因子Rwp 在3% -5% 之间， 而且GOF 因子也在2 左右，这说明Rietveld 精修的 结果是可靠的.Rietveld 分析的可靠性因子Rwp 在3% -5% 之间， 而且GOF 因子也在2 左右，这说明Rietveld 精修的 结果是可靠的.2.2 电学性能 样品的Seebeck 系数(&alpha ) 测量结果如图2 ，从 图中可以看出，所有样品的Seebeck 系数均为负值， 具有电子导电的特征，这说明样品为n 型半导体. Hf 掺杂后，其绝对值有明显增加，特别是在300 -Hf 掺杂BiSbTe3 结构与热电性能研究 刘福生，敖伟琴，罗锐敏，冯学文，张文华，李均钦 (深圳大学材料学院，深圳市特种功能材料重点实验室，深圳518060) 摘要:以高纯町、Bi 、Sb 和Te 为原料，在1000ce 下，经10 h 氧气保护熔融状态下反应，冷却球磨 制粉，再在氮气保护下进行热压(450ce ， 20 MPa) ，成功制备出一系列不同Hf 掺杂量的Hf2x ( Bi ,Sb) 2 -2xTe3 化合物.X 射线粉末衍射Rietveld 分析说明， Hf 在结构中占据6c 品位，以替代(Bi ， Sb) 的形式进入品格. Hf 掺杂引起BiSbTe3 的Seebeck 系数增大，电导率降低.功率因子在375 K 时达最大值526&mu W/mK2 &bull 关键词:热电性能 给 Bi2Te3 Seebeck 系数 功率因子 中图分类号: TB 39 文献标识码:A Bi2Te 3 及其固溶体合金是研究最早，也是目前发展最为成熟的热电材料之一. 目前使用的大多数热电制冷元件均采用这类材料.研究表明Bi 2 Te 3 能分别与Bi2 Se 3 和Sb2 Te3 在整个组分范围内形成连 续固溶体，通过这种方式能使材料的热电优值得到明显提高[1J 另一种提高Bi2 Te 3 基热电性能的方式是对Bi 位原子进行掺杂，以提高声子散射，降低热导率.已有学者分别对Sn[2 J 、Pb[3 J 、Ga[4 J 和CU[5 J 等掺杂的Bi2 Te3 基化合物的性能与微结构进行研究，其热电性能有不同程度的提高. Hf 是稀土元素后的第一个元素，也是一种非常重要的热电元素，其原子量大，且其原子、离子及共价半径比稀土元素小，有利于掺杂提高声子散射，对Hf 掺杂 的Bil凶b3 结构与性能进行研究有重要意义. 1 实验方法 采用纯度为99.99 £ 3毛给( Hf) 、锦(Sb) 、铭( Bi) 及纯度为99.999 £ 3毛的暗(Te) 为原料，按Hi&mu Bi ,Sb ) 2 -2xTe3 (x =0 -- o. 05 )化学计算比进行称量，每个试样重6 g. 将配备好的试样装入石英 管并抽真空(真空度低于6 X 10 -3 Pa) 后，充入高纯氧气(约0.2 MPa) 封管，然后置入装有Si02 粉末的增塌中，得石英管竖立，置于箱式高温炉中，在1000ce下，经10 h 氧气保护熔融状态下反应，再经96 h 缓慢冷却至室温.理后的样品再经过球磨，热压烧结(450ce ， 20 MPa). 样品结构分析采用Br此er - Axs D8 Advance 18kW 转靶X 线粉末衍射仪(CuK&alpha ) 进行.样品的Seebeck 系数与电导率的测量在ZEM -2 型热电性能测试仪上进行. 2 结果与讨论 2.1 X 射线粉未衍射分析 热压后样品的X 射线粉末衍射(XRD) 图谱 如图1 所示.从图中可以看出，不同掺杂量的样品 具有相同的衍射峰分布，为Bi2 Te3 型(空间群:R-3m) 结构的单相样品，未发现与Hf 有关的杂相 衍射峰，说明Hf 成功地掺入了BiSbTe 3 的结构中. 对样品的衍射图谱Rietveld 精修结果如表1 所示. Bi2 Te 3 基化合物晶体结构沿C 轴方向看，可视 为六方层状结构，同一层上具有相同的原子，按六方排列，各层按:&hellip Tel - Bi - Te2 - Bi - Tel · · · Tel - Bi - Te2 - Bi - Tel ...顺序排列，二个邻近的Tel原子层间以范德华力结合，层间距约为0.25 nm ,上下二层各3 个Tel 原子形成空的八面体空隙，可 为填充掺杂提供条件.其他层之间以共价键结合[6 J &bull Bi原子填充在由Tel 和Te2 二层原子组成的 八面体空隙中.根据该结构特征，掺杂原子在结构中的占位有两种方式:一是占据Tel 原子组成的八 面体空隙(3b 晶位) ，二是替代Bi 原子的位置(6c 晶位) .一般倾向于认为两种位置均可占有. 根据精修的晶体结构结果，若Hf 填充在3b 晶位，其与Tel 原子的间距约为0.284 nm , Hf 与Te 的原 子半径分别为0.216 nm 与0.146 nm ，且该位置的结合力为范德华力， Hf 在该位置的填充必将使晶体 结构发生明显畸变，随着Hf 掺杂量的增加， Hf2x( Bi ,Sb) 2 -2x Te3 的晶胞参数将会产生明显且急剧的 增加.但Rietveld 精修结果表明，晶胞参数随Hf 掺杂量的增加仅产生微小变化.由于Hf 与Bi、饨的 共价半径差别较小，本文认为Hf 在结构中主要替代(Bi ， Sb) ，对晶胞参数的影响较小. 2.2 电学性能 样品的Seebeck 系数(&alpha ) 测量结果如图2 ，从图中可以看出，所有样品的Seebeck 系数均为负值， 具有电子导电的特征，这说明样品为n 型半导体.Hf 掺杂后，其绝对值有明显增加，特别是在300 -Rietveld 分析的可靠性因子Rwp 在3% -5% 之间，而且GOF 因子也在2 左右，这说明Rietveld 精修的结果是可靠的. 500 K 间， Seebeck 系数随温度的升高先升后降，这种变化关系与Bi2 Te3 基合金的常规变化规律一致: 在o -lOOce 范围内，随温度升高，载流子的浓度增加，但是载流子间的散射作用显著增强，并起主导 作用， &alpha 出现增大趋势 在温度大于100ce 后，进入本征激发范围，载流子浓度迅速增加，引起Seebeck 系数急剧降低.对于(Bi , Sb ) 2 Te 3 单晶，由于Te 的少量挥发，引起结构中Bi 或者Sb 占据Te 的 空位[6] ，产生空穴，因此( Bi ,Sb ) 2 Te3 单晶表现为P型半导体.对于热压合成的( Bi , Sb ) 2 Te3 多晶体， 由于在熔融制备及球磨及热压过程中的表面氧化，氧的溶入会在结构中产生施主能级[叫 而且在球 磨的形变作用下，将会产生更多的Te 空穴， Te 空穴也起施主的作用[8] ，因此热压制备的(Bi , Sb) 2 Te 3 多晶体比( Bi ,Sb ) 2 Te3 单晶有高浓度的施主，从而呈现n 型半导体的特征. Hf 是一种变价元素，可以为+2 、+3 及+4 价，在( Bi , Sb ) 2Te 3 中Hf 可能以低价形式存在，产生空穴，降低了电子浓度.可能由于氧及Te 空位浓度差异的共同影响，不同的掺杂量间不呈现规律性.电导率(&sigma ) 的测量结果如图3 所示，电导率的 变化规律与Seebeck 系数正好相反， Hf 掺杂降低了样品的电导率，电导率随着温度的升高而增加.这 也体现了电导率与Seebeck 系数之间的本质联系. 2.3功率因子 功率因子用&alpha 2&sigma ( 功率因子)衡量热电性能，其计算结果如图4. 结果表明， Hf2x ( Bi , Sb ) 2 -2x Te3 的功率因子在375 K 时有一个最大值，当x = 0.02 时，为526&mu W/mK2 ，是未掺杂BiSbTe3 功率因子(为316 &mu W/mK 2 ) 的1.66 倍.该数值略低于赵新兵等[9J 采用溶剂热方法制备的纳米Bi 2 Te 3 的功率因子(为620&mu W/mK 2 ， 393 K).采用气氛熔炼加热压的方法，成功制备出纯相Hf认Bi ， Sb) 2 -2x Te3 热电材料. Hf 在结构中占据6c晶位，即以替代(Bi ， Sb) 的形式进入晶格.由于表面氧化及球磨效应的共同作用，Hf 掺杂的BiSbTe3为n 型半导体， Hf 掺杂引起BiSbTe3 的Seebeck系数增大，电导率略有降低.功率因子在375K 时有一个最大值为526&mu W/mK2 &bull

全钒液流电池储能技术通过不同价态的金属钒离子相互转化实现电能的存储与释放，具有本质安全、设计灵活、成熟度高的特点。该技术是双碳战略下国家电力系统长时储能领域首选的电化学储能技术路线。 “新一代100MW级全钒液流电池储能技术及应用示范”作为国家“十四五”重点研发计划支持项目，对高性能全钒液流电池储能系统运行提出了更高的性能要求。而电极系统作为钒离子电化学氧化还原反应发生的媒介，其传质特性与活化特性直接决定全钒液流电池的转换效率。 因此，开发适用于工程化应用的电极结构优化策略与材料调控方法，是实现高性能全钒液流电池运行的基础与核心。近期，中国科学院金属研究所材料腐蚀与防护中心腐蚀电化学课题组在高性能全钒液流电池储能技术研究领域取得一系列新进展。科研人员在深入理解电池极化特性的基础上，以电极系统传质特性和电化学活性为切入点，以工程化应用为导向，先后通过引入流场优化设计和电极改性调控，显著降低了电池浓差极化与活化极化，实现了全钒液流电池高性能长循环运行。 全钒液流电池正负极以不同价态钒离子为活性物质，以水系溶液为支持电解质，具有环境友好和容量可恢复等优势，但受电极内部活性物质传质特性和流阻的局限，目前高功率全钒液流电池电堆运行仍面临挑战。 针对这一问题，研究人员运用有限元仿真与实验相结合的方式，通过在电极系统中引入结构化流场设计，开展传质、传动量与电化学反应多物理场耦合作用下的电池内部模拟分析（图1），优化了高电流密度下电极内部的传质特性，协同降低了电池浓差极化与流动阻力，有效提升了高电流密度下单电池的转换效率。 同时，对32kW电堆的动态模拟预测显示，电堆在200 mA cm-2高电流密度下恒流运行系统转换效率可提升约15%（图2），为实现高功率电堆设计与开发提供了新方法与新途径。相关成果以Regulating flow field design on carbon felt electrode towards high power density operation of vanadium flow batteries为题，发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal 2022, 450, 138170）上。 传质特性的优化在提升全钒液流电池高功率运行方面展示了显著效果，但全钒液流电池负极侧V2+/V3+迟缓的电化学动力学特性仍在一定程度制约了全钒液流电池高功率运行下的转换效率。针对这一问题，在课题组前期杂原子掺杂调控电极的研究基础上，科研人员提出了工程化易操作的基于固-固转化的电脱氧工艺方法。 该方法在碱性条件下通过还原涂覆在电极纤维界面Bi2O3粉末，制备了具有高氧化还原可逆性的Bi负载电极（图3），显著提升了负极V2+/V3+电化学动力学特性。理论计算进一步揭示了V-3d和Bi-6p轨道杂化作用对电荷转移过程的促进作用。以此为基础组装的全电池实现了350 mA cm-2电密下450个循环73.6%的稳定能量转换效率输出（图4），400 mA cm-2高电密下运行转换效率有效提升近10%，为高功率电堆开发提供了技术支撑。相关成果以Boosting anode kinetics in vanadium flow batteries with catalytic bismuth nanoparticle decorated carbon felt via electro-deoxidization processing为题，发表在《材料化学杂志A》（Journal of Materials Chemistry A，DOI：10.1039/D2TA09909H）上。 图3.(a)电脱氧制备工艺；(b)热力学计算和脱氧反应机理；(c)电解池示意图及循环伏安曲线图；(d)还原电位及表面形貌图；(e)电极成分表征。图4.(a)电极物理及电化学表征；(b)界面电化学理论计算；(c)全钒液流电池实验。

抗击疫情，人人有责！为全力应对新型冠状病毒感染的疫情，德国默克集团于近日推出2019-nCoV核酸检测试剂盒，专为高性能RT-qPCR而优化的20X的引物和探针混合物，用于检测 SARS-CoV-2 病毒。 新品重磅上市接下来带您看看我们的新品都有哪些亮点！https://www.sigmaaldrich.cn/CN/zh/product/sigma/cda00011b?context=product 优势• 20X制剂，方便使用• 每个试剂盒可供进行1000次反应• 每一批次均进行功能检测• 现货库存可快速发货特点 • 正向和反向引物 • DNA碱基• 无修饰• 脱盐纯化双标记探针 • DNA碱基• 6-FAM™ （或HEX™ ，适用于SC2)报告基团• BXQ™ (Block All Quencher™ ) • HPLC纯化产品特性简介 • 溶于1 mL TE缓冲液，2 mL管装• 质量检测经过qPCR功能测试、质谱分析和反相高效液相色谱法分析（RP-HPLC）• 质量保证—遵循ISO 13485:2016条件生产 我们深知一种核酸序列并不足以适用于病毒的快速变异和诊断试剂开发的所有情况。因此新品我们提供了2种序列，其序列分别由美国疾病控制预防中心 (US-2019-nCoV) 和柏林夏里特医学院病毒研究所(EUR-2019-nCoV) 设计并公开提供，以及单独的检测试剂盒基于 RT-qPCR 方法 (5′ 核酸酶检测 ) 来检测 SARS-CoV-2 病毒。*仅供研究用途，不可用于医学诊断。性能测试 我们所有的产品均经过反复检验，经证适合搭配我们的定量 RT-PCR ReadyMix™ ( 货号：QR0200) 使用（实例数据参见图片）。采用 QR0200 ReadyMix 完成对比试验，逆转录条件为 44 °C 下 持续 30 min。A) 竞品检测试剂盒 B) US-2019-nCoV N2 单一检 测试剂盒批次 1 C) US-2019-nCoV N2 单一检测试剂盒批次 2 D) 竞品和 US-2019-nCoV N2 单一检测试剂盒扩增曲线。NTC = 阴性对照，PC = 阳性对照。US-2019-nCoV数据实例： N2单一检测试剂盒与竞品对比N2 单一检测试剂盒参照 ATCC SARS-CoV-2 标准材 料进行了功能验证，经证在高达 45 个循环内无模板扩 增。该检测试剂盒的灵敏度低至 1-10 拷贝检测限。

【科学背景】随着互联网技术的飞速发展和智能设备的普及，能源回收和利用成为了一个重要的研究方向。尤其是如何有效地从废热中回收能量，以支持各种可穿戴设备和物联网应用，已经引起了广泛关注。在这一领域，共轭聚合物由于其柔性、低成本和可溶液加工性，被视为具有巨大潜力的热电材料。然而，尽管它们在理论上具有优越的性能，但实际应用中存在着低无量纲优值（ZT）这一主要问题。ZT值是衡量热电材料性能的关键指标，低ZT值严重制约了其实际应用。为了提高聚合物的ZT值，科学家们尝试了多种方法，例如优化共轭骨架、设计功能侧链、调整凝聚结构以及工程化掺杂水平等。尽管这些方法在某些方面取得了一定进展，但当前的ZT值范围仍然仅为0.01至0.5，相较于商用块材（ZT298K = 0.8-1.0）和柔性无机材料（ZT = 0.6-1.1）显著低于预期。这一问题的存在使得热电塑料在实际应用中的前景受到限制。在声子玻璃电子晶体模型的框架下，理想的热电材料需要平衡电导率（σ）和热导率（κ）之间的矛盾，即在电荷传输方面接近晶体极限，同时在声子散射方面达到无定形极限。当前，许多无机超晶格和二维层状结构的块晶体通过增强界面声子散射来满足这一要求，并实现了显著的ZT值。然而，由于聚合物缺乏有序晶格和溶液涂覆过程中可能发生的溶剂腐蚀，这些方法在聚合物中难以实现。为了填补这一知识空白，中国科学院化学研究所朱道本/狄重安研究团队与张德清课题组、北京航空航天大学赵立东课题组及国内外研究团队合作在“Nature”期刊上发表了题为“Multi-heterojunctioned plastics with high thermoelectric figure of merit”的最新论文。研究人员提出了一种新型的聚合物多重异质结（PMHJ）结构，该结构具有周期性双异质结特征。每个周期由两种不同的聚合物层和夹层互穿界面组成。通过将单个聚合物和界面厚度分别控制在亚10纳米和亚5纳米，PMHJ薄膜不仅保留了显著的功率因子，还通过增强界面声子传播散射实现了低面内热导率。这些改进使得PMHJ薄膜在368 K时达到1.28的最大ZT值，超越了以往的研究成果。【科学亮点】（1）实验首次提出了聚合物多重异质结（PMHJ）的概念，利用具有周期性双异质结特征的聚合物结构来实现高ZT值热电塑料。这种结构由两种具有亚10纳米层状异质结和互穿体异质结界面的聚合物组成。（2）实验通过精确调控聚合物层和界面厚度，显著增强了界面类声子散射，同时保持了高效的电荷传输。结果显示，PMHJ薄膜的面内热导率（κ∥）低至0.18 W m⁻ ¹ K⁻ ¹ ，功率因子（PF）高达628 µ W m⁻ ¹ K⁻ ² ，从而在368 K时实现了最大ZT值1.28。这一性能优于商用热电材料和现有的柔性热电候选材料。（3）该研究还展示了PMHJ结构与大面积溶液涂覆技术的兼容性，为低成本可穿戴热电发电机的开发提供了新途径，预示着聚合物多重异质结有望在可穿戴热电技术中发挥重要作用。【科学图文】图1：PMHJ结构的概念及TOF-SIMS图像。图2：PMHJ薄膜的重构界面。图3：PMHJ薄膜的热传输性能和热电性能。图4：溶液涂覆的大面积PMHJ薄膜和柔性发电器。【科学结论】本文通过提出和实现聚合物多重异质结（PMHJ）结构，研究突破了传统塑料热电材料的性能瓶颈。以往的塑料热电材料因其低无量纲优值（ZT）而限制了其应用前景，而本文中的PMHJ结构通过引入具有周期性双异质结特征的聚合物薄膜，在维持高效电荷传输的同时显著增强了界面声子散射。这种创新的结构设计使得热电性能得到了显著提升，实现了高达1.28的ZT值，超越了商用热电材料和现有柔性热电候选材料的性能。其次，研究展示了PMHJ结构在降低热导率方面的潜力。通过优化聚合物和界面的厚度，实验实现了热导率降低60%以上，从而有效抑制了声子传播，增强了材料的热电性能。这一结果为未来设计高性能热电塑料材料提供了新的思路，即通过精确控制结构参数来优化材料的热电特性。此外，本文还验证了PMHJ结构与大面积溶液涂覆技术的兼容性，为实现低成本、大面积的可穿戴热电器件提供了实际应用的可能性。这一发现不仅推动了热电塑料的应用发展，也为开发高效、经济的可穿戴热电技术奠定了基础。原文详情：Wang, D., Ding, J., Ma, Y. et al. Multi-heterojunctioned plastics with high thermoelectric figure of merit. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07724-2

直播预告！6月1日，北京工业大学材料与制造学部张跃飞研究员将会在仪器信息网举办的“第三届锂离子电池检测技术及应用网络会议”上，在线为大家讲解其团队近期发表在国际顶级期刊ACS Energy Letters（IF：19）上，关于锂离子电池材料表界面改性与性能衰退机制原位电子显微学研究成果。直播时间：6月1日下午16:00-16:30报告人：北京工业大学材料与制造学部研究员 张跃飞报告题目：锂离子电池材料表界面改性与性能衰退机制原位电子显微学研究免费报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc2021/成果概述为了探究循环过程中富镍二次颗粒内部体相微结构的演变过程，近日，北京工业大学材料与制造学部张跃飞研究员和吕俊霞副研究员等人通过构建扫描电镜-电化学工作站联合测试系统，以LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NMC-811）正极为研究对象，开展了电池工况条件下的原位扫描电子显微学研究。在纳米级分辨水平实时观察到了富镍正极NMC-811二次颗粒在充放电循环过程中内部微裂纹形成与扩展的演变过程，表征了不同电压窗口下正极材料裂纹的产生过程，发现了高电压充放电裂纹更容易形成，初始裂纹均形核于颗粒内部，并沿着晶界向外扩展。直接的实验证据研究表明NMC-811二次颗粒内部裂纹形成后随充放电循环次数呈现“生长-暂停-生长”的周期性扩展规律。这些结果在纳米分辨水平展示了层状正极材料充放电早期裂纹产生的全景图像，对进一步提升NMC-811的循环寿命提供了直接实验依据。博士研究生程晓鹏为本文第一作者，共同第一作者为李永合博士（德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）洪堡博士后），其他主要参与作者曹天赐，吴睿，王明明均为北京工业大学在读博士生。扫描电镜(SEM)-电化学工作站观察真实电池循环中单个富镍NMC-811正极颗粒内部变化的装置示意图。该原位电池结构和组成与真实扣式电池一致，包括锂负极，隔膜，和NMC正极。两侧的Cu和Al集流体通过特制接口连接到外部电化学工作站。为保持更加接近商业化电池的液态反应环境，采用饱和蒸汽压极低的离子液作为电解质，从而能够维持在电镜高真空环境中稳定传输锂离子。同时采用特制夹具固定电极施加压力，装置上方敞口，用于原位扫描观察形貌，颗粒截面通过聚焦离子束(FIB)技术切割制备得到。如下视频显示，当截止电压从4.1 V增加到4.7 V时，NMC-811粒子内部出现裂纹。如下视频显示，NMC-811粒子在截止电压4.7 V下的动态裂纹演化。报告人简介张跃飞：男，博士，北京工业大学材料与制造学部研究员，北京市长城学者，博士生导师。北京工业大学凝聚态物理理学博士，师从中国科学院张泽院士。美国麻省理工学院核科学与工程系访问学者（2014-2015），香港城市大学高级研究员（2013）。长期从事原位电子显微学相关方法与仪器开发，并致力于原位微观力学性能表征方法、高温合金和能源材料的微观结构与性能关系等方面研究。发表论文150余篇，授权发明专利20余项。研究成果曾获国家自然科学二等奖、北京市科学技术奖一等奖、入选中国高等学校十大科技进展。开发完成了自主知识产权的扫描电子显微镜原位高温力学性能测试仪器，拓展了扫描电子显微镜的原位分析测试能力，为先进材料的研发提供新设备、新技术、新手段。报告摘要电极材料的性能衰退机制普遍认为是一种电化学-力学耦合行为，研究人员已经认识到必须深入研究锂离子电池电极材料的动态微结构与性能的演变过程，深刻理解二者的关联机制，才能为锂离子电池的结构优化提供参考。原位电子显微学包括原位透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM），因其实时，动态观察的优势，可以作为理想手段在来精确表征电极材料实时的应力诱导微裂纹的演变过程、充放电机制，进而揭示性能优化的内在机理。 本报告将介绍利用原子层沉积(ALD)对锂离子电池正极材料表界面的改性和利用原位电子显微学揭示不同正负极材料在实际电化学循环过程中的微结构演变以及电化学-力学行为的研究结果。

拉伸性能与疲劳性能是金属材料工程应用的关键指标，建立二者之间定量关系，实现金属材料不同力学性能之间关系的定量预测是金属结构材料领域重要研究目标之一。由于目前相关理论不够完善，基于微观变形与损伤机制的拉伸性能与疲劳性能定量预测模型并未建立起来。因此，虽有大量实验数据表明金属材料拉伸强度与塑性之间存在明确的倒置关系，拉伸强度与疲劳强度之间存在特定的关系，但至今仍缺乏定量模型来描述上述定量关系。因此，建立金属材料拉伸性能与疲劳性能定量预测具有重要科学意义。金属研究所张哲峰团队长期坚持材料疲劳与断裂基础理论研究，团队成员张振军项目研究员前期在缺陷与金属材料加工硬化关系方面进行了系统性研究，包括四类典型缺陷：1）零维缺陷：发现过饱和空位可提升合金的加工硬化能力；2）一维缺陷：在位错主导塑性形变的合金中实现了加工硬化能力回升；3）二维缺陷：在FeMnCAl系TWIP钢中实现随孪晶密度增加应变速率敏感性由负到正的转变；4）三维缺陷：在TWIP钢等强加工硬化材料中建立了微孔致颈缩判据。近来，在加工硬化微观机制研究基础上，张振军项目研究员提出了新的位错湮灭模型，并通过考虑初始组织状态与合金成分对加工硬化的影响，建立了单相金属材料普适性硬化模型-指数硬化（ESH：Exponential Strain-Hardening）模型，并据此首次推导出单相金属材料拉伸应力(σ)-应变(ε)定量关系：其中硬化指数n为位错湮灭距离(ye)的表达式反映合金成分的影响。η为初始缺陷对屈服强度(σy)非位错性贡献的比例，反映微观组织的影响；ΘⅡ为第二阶段硬化率，对同一金属合金体系为常数。该ESH模型得到了6种合金成分、100余种不同微观组织状态单相铜铝合金的实验验证，如图1所示。该ESH模型阐明了单相金属材料形变过程中一些重要规律：1）用一个参数(n)统一了五阶段加工硬化规律；2）揭示了极限强度、临界强度、真抗拉强度与成分及变形机制之间关系；3）首次推导出"屈服强度-抗拉强度-均匀延伸率"之间定量关系（公式(2-4)，图2a-2c）；4）定量揭示了拉伸强度-塑性同步提升的两个基本原则，即成分优化（提升位错滑移平面性）与组织优化（降低初始高能缺陷），在铜合金、镍基合金、TWIP钢、高氮钢、316L不锈钢等单相合金中均得到了系统性实验验证；5）实现了单相铜铝合金拉伸强度、塑性及拉伸应力-应变曲线的定量预测，如图2d-2f所示：　上述研究成果最近以2篇论文连载方式发表在Acta Mater 231 (2022) 117866和231 (2022) 117877上。基于该ESH模型，博士生曲展在张振军项目研究员的指导下，进一步揭示了三类变形铝合金（2xxx、6xxx、7xxx）拉伸强度和塑性随时效时间变化的共性转变规律与机制，建立了三类铝合金加工硬化指数与时效过程中析出相性质及几何特征之间的定量关系，提出了变形铝合金时效过程对加工硬化能力提升的析出相控制原理（J Mater Sci Technol 122 (2022) 54-67）。为了建立金属结构材料拉伸性能与疲劳性能之间定量关系，该团队成员刘睿博士在对铜铝单相合金拉伸性能与高周疲劳强度系统性研究的基础上，从疲劳损伤过程弹性变形与应变局部化两方面入手，通过引入合金成分、微观组织与宏观缺陷参数，建立了金属结构材料高周疲劳强度预测模型：其中参数C代表合金成分（或弹性模量）对疲劳强度的影响，强度σy和σb为微观组织对疲劳强度的影响，参数ω反映了宏观缺陷对疲劳强度的影响，如图3(a)所示；该高周疲劳强度预测模型得到了钢铁材料、铝合金、铜合金、钛合金、镁合金等20余种典型工程结构材料系统性疲劳实验验证，如图3(b)所示。该研究成果也以2篇论文连载方式发表在J Mater Sci Technol 70 (2021) 233-249和70 (2021) 250-267上。在疲劳裂纹扩展预测模型方面，最近李鹤飞博士在团队成员张鹏研究员的指导下，针对高强钢强度-韧性匹配关系，通过断裂力学理论分析，建立了以静态力学性能预测其疲劳裂纹扩展速率模型：其中σb为拉伸强度，KIC为断裂韧性，E为弹性模量，R为应力比，α为扩展速率常数。同时，为了指导关键构件材料强度-韧性优化提高疲劳裂纹扩展阻力，建立了高强度金属材料等效疲劳裂纹扩展速率模型（如图4(a)所示）。通过选择高强度金属材料强度-韧性之间匹配关系，可快速预测和降低其疲劳裂纹扩展寿命（如图4(b)所示），进而可以指导关键构件材料抗疲劳损伤容限设计。上述关于疲劳裂纹扩展速率预测模型在多种高强铝合金、钛合金及高强钢材料中得到了验证。该研究成果发表在J Mater Sci Technol 100 (2022) 46-50上。将上述金属材料拉伸性能和疲劳性能定量预测模型联合起来，可以实现通过测试金属结构材料少数组织状态的拉伸性能快速预测和优化其疲劳性能的功能，为金属结构材料疲劳性能预测与优化软件研发奠定理论基础，也为金属结构材料及工程构件抗疲劳设计与制造提供理论支撑。上述研究工作得到了国家自然科学基金重大项目（51790482）、重点项目（51331007、52130002）、面上项目（51771208、51871223）项目、中国科学院王宽诚率先人才计划"卢嘉锡国际合作团队"（GJTD-2020-09）、"青年促进会"项目（2018182、2021192）及辽宁省"兴辽计划"创新团队项目（XLYC1808027）的资助。相关成果列表及链接：1. Zhang ZJ*, Qu Z, Xu L, Liu R, Zhang P, Zhang ZF*, Langdon TG. A general physics-based hardening law for single phase metals. Acta Mater 231 (2022) 117877https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645422002531#sec00202. Zhang ZJ*, Qu Z, Xu L, Liu R, Zhang P, Zhang ZF*, Langdon TG. Relationship between strength and uniform elongation of metals based on an exponential hardening law. Acta Mater 231 (2022) 117866.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135964542200252X3. Qu Z, Zhang ZJ*, Yan JX, Gong BS, Lu SL, Zhang ZF*, Langdon TG. Examining the effect of the aging state on strength and plasticity of wrought aluminum alloys. J Mater Sci Technol 122 (2022) 54-67.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030222001967?via%3Dihub4. Liu R, Zhang P*, Zhang ZJ, Wang B, Zhang ZF*. A practical model for efficient anti-fatigue design and selection of metallic materials: I. Model building and fatigue strength prediction. J Mater Sci Technol 70 (2021) 233-249.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030220307441?via%3Dihub5. Liu R, Zhang P*, Zhang ZJ, Wang B, Zhang ZF*. A practical model for efficient anti-fatigue design and selection of metallic materials: II. Parameter analysis and fatigue strength improvement. J Mater Sci Technol 70 (2021) 250-267.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S100503022030743X?via%3Dihub6. Li HF, Zhang P*, Wang B, Zhang ZF*. Predictive fatigue crack growth law of high-strength steels. J Mater Sci Technol 100 (2022) 46-50.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1005030221005053?via%3Dihub7. 张振军、张哲峰、张鹏、王强；一种金属材料拉伸性能的预测方法, 2021-7-6, ZL201711234799.0，发明。已授权8. 张哲峰、刘睿、张鹏、张振军、田艳中、王斌、庞建超；一种金属材料疲劳强度的预测方法，2021-8-10，ZL201711235841.0，发明。已授权9. 张鹏、李鹤飞、段启强、张哲峰；一种预测高强钢疲劳裂纹扩展性能的方法，2021-3-26，ZL201910030260.6，发明。已授权图1 ESH模型的建立与实验验证：(a-b) 模型推导过程；(c-d) 强度与塑性验证图2 ESH模型的应用：(a)建立"屈服强度-抗拉强度-均匀延伸率"之间定量关系；(b)实现拉伸性能及拉伸应力-应变曲线定量预测图3 高周疲劳强度预测模型的建立与验证：(a) 模型建立过程；(b,c) 系统性实验验证图4 (a)等疲劳裂纹扩展速率模型图 (b)工程材料强度-韧性与疲劳裂纹扩展速率关系

p style=" text-align: center " strong 灰霾颗粒强度足以使大部分工业用合金产生摩擦磨损 /strong /p p style=" text-align: center " strong 西安交大研究人员建议：为工业装备戴上“口罩”降低灰霾危害 /strong /p p 　　近年来，以灰霾为代表的大气污染问题成为社会关注热点。人们都知道，灰霾会威胁人类的健康。那么，长期在灰霾天气中运行的仪器设备，其工作状态和使用寿命是否也会受到影响?西安交大微纳中心单智伟研究团队通过系统的研究，发现相当比例灰霾颗粒的强度足以使大部分工业用合金产生摩擦磨损。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/f21476c1-1b58-45ae-8ef3-234e4114f97f.jpg" title=" 图1.jpg" / /p p 　　由于灰霾颗粒的超小尺寸，对其力学性能的评估一直是一个难点。微纳中心单智伟研究团队在前期对灰霾颗粒形状及成分的研究中发现，除了许多形状不规则的颗粒外，还有很多球形颗粒。借助先进的科研设备，硕士生丁明帅对球形灰霾颗粒进行系统的力学测试。结果表明，相当一部分的灰霾颗粒物的压缩强度足以使大多数工业用合金产生摩擦磨损。而灰霾颗粒物超小的身躯使它们能随空气随机游走，容易地进入到精密设备诸如轴承、活塞等滑动部件的间隙，进而通过产生滑动磨损，损害精密仪器的工作状态和寿命。在外界腐蚀性灰霾气溶胶的帮助下，这一磨损过程还可能会加速进行。 /p p 　　研究人员建议，相关企业在生产中应立即采取相应的预防措施，比如在洁净间进行精密设备的组装、对滑动部件的间隙进行密封处理以及对那些需要吸入外界空气的引擎添加特殊过滤器等来防止或降低灰霾的危害。 /p p 　　以上相关研究结果以“In situ study of the mechanical properties of airborne haze particles”为题在线发表在近期出版的《中国科学：技术科学》英文版，相关研究内容被选作该期的杂志封面。这一研究结果填补了灰霾颗粒力学性质研究的空白，对于灰霾危害的防治具有重要的指导意义。 /p p 　　(原文链接 a href=" http://link.springer.com/article/10.1007/s11431-015-5935-8" target=" _self" title=" " http://link.springer.com/article/10.1007/s11431-015-5935-8 /a )。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/8946b973-3c13-46e0-9a19-78fa236291d5.jpg" title=" 图2.jpg" / /p p 　　该论文的作者包括微纳中心的硕士研究生丁明帅、韩卫忠教授、李巨教授、马恩教授以及单智伟教授。此项研究工作得到中国国家自然科学基金、973项目、111项目、中组部青年千人计划项目等资助。 /p p 　　据悉，微纳中心单智伟研究团队已与西安市环境监测站建立了紧密合作关系，针对大气污染在灰霾颗粒物源解析、污染防治以及空气净化等领域作进一步的研究和合作，期望能够不断地为灰霾的防治做出贡献。 /p

【科学背景】随着纳米科技的迅猛发展，二维纳米材料作为一类重要的新兴材料，因其独特的电子、光学和机械性能，引起了广泛的关注。其中，钛碳化物（Ti3C2Tx）MXene纳米片由于其优异的机械性能和电导率，显示出在航空航天和电子器件等领域的巨大应用潜力。然而，将MXene纳米片从单层的优异性能扩展到宏观尺度的应用中却面临着诸多挑战。目前报道的组装方法如真空过滤、刮刀涂布和空间限制蒸发等，虽然在一定程度上可以制备MXene薄膜，但仍然存在诸如取向度不高、孔隙率较大以及界面相互作用弱等问题。例如，通过真空过滤制备的MXene薄膜取向度仅为0.64，其机械性能显著低于单层MXene的理论值。有鉴于此，北京航空航天大学的程群峰教授团队在“Science”期刊上发表了题为“Ultrastrong MXene film induced by sequential bridging with liquid metal”的研究论文。一种新的制备策略——利用液态金属（LM）和细菌纤维素（BC）依次桥接MXene纳米片，被提出并成功实施。这种方法不仅通过LM纳米粒子有效减少了MXene薄膜的孔隙，还通过BC提供的氢键和LM提供的配位键显著增强了MXene纳米片之间的界面相互作用。研究结果表明，这种LBM薄膜不仅具有极高的拉伸强度，还表现出优异的电磁屏蔽效率，为MXene纳米片在宏观尺度应用中的进一步开发提供了新的思路和方法。【科学图文】图1：LBM薄膜的制备原理及表征。图2. LBM薄膜的界面相互作用表征。图3. LBM薄膜的力学性能和断裂机理。图4. 电磁干扰屏蔽效能的表现。【科学结论】本文克服钛碳化物（Ti3C2Tx）MXene纳米片组装过程中的关键挑战，提出了一种创新的策略，即利用液态金属（LM）和细菌纤维素（BC）依次桥接MXene纳米片，成功制备了超强的宏观LBM薄膜。通过LM纳米粒子的引入，有效减少了薄膜的空隙，同时利用BC提供的氢键和LM提供的配位键显著增强了MXene纳米片之间的界面相互作用。这些改进不仅显著提高了MXene纳米片在薄膜中的应力传递效率，还赋予了LBM薄膜优异的电磁屏蔽性能。这一研究不仅为MXene纳米片及其他二维纳米材料在高性能材料领域的应用提供了新的设计思路和解决方案，还展示了多层次、多材料协同作用的重要性和潜力。未来的研究可以进一步探索和优化这种组装策略，以扩展其在能源存储、传感器技术和柔性电子设备等领域的应用，从而推动纳米材料设计和制备技术的发展，实现更广泛的实际应用和产业化转化。文献信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado4257

【重点摘要】由国家可再生能源实验室(NREL)的研究团队发表如何从校准实验室的角度来衡量钙钛矿基单片多接面太阳能电池的性能。对钙钛矿多接面太阳能电池进行精确的标准测试条件（STC）测量至关重要，但具有挑战性。提出了优化的测量方法，能够实现精确的性能特征化。标准化、与生产相关的量化协议持续进步是实现商业可行性的关键。【研究背景】钙钛矿多接面太阳能电池（PVSK MJs）在与硅能源电池结合时已经取得了显著的功率转换效率提升，效率超过30％。这些高效率是在标准测试条件（STC）下报告的，以便进行比较。准确的多接面太阳能电池在STC下的性能测量至关重要，但比单接面器件更加复杂，需要进行光谱模拟并限制每个子电池。需要谨慎的方法，因为快捷方式可能导致误导性的效率评级。【研究结果】提出的钙钛矿多接面太阳能电池的优化测量方法能够在标准测试条件下准确地表征电流-电压曲线和效率评级。通过调整模拟光谱和平衡每个子电池的电流，可以避免与快捷方法相比的误导性能评级。正在开发的高通量测量程序展示了减少测试时间一个数量级而不影响准确性。进一步改进加速测试协议并在研究团队间标准化方法可以促进持续的效率提升。在标准条件下准确评估效率仍然对评估新型多接面结构中的损失机制至关重要。【研究方法】准确测量PVSK MJ性能需要具有光谱可调的太阳模拟器来调节照射在器件上的光谱。测量过程包括确定每个子电池的光谱响应，调整模拟器光谱以实现电流匹配，并在STC下测量IV曲线和功率输出。讨论了在无法使用光谱模拟器时的常见错误和准确性评估方法。【结论】准确的标准测试条件（STC）下的钙钛矿基多接面太阳能电池测量需要具有光谱可调的太阳模拟器。优化的定量方法包括确定每个子电池的光谱响应，调整模拟器光谱以实现电流匹配，并在STC下精确测量功率输出。随着钙钛矿子电池的串联太阳能电池快速发展，防止误导性效率评级的需求使准确的标准测试量化变得更加迫切。最近更新的IEC 60904-1-1要求对于多接面测量中使用的模拟器提出了严格的规范，包括可调输出光谱范围为300-1700nm，符合AM1.5G标准，平均光谱不匹配率低于6％（A++等级）。这种最先进的设备克服了以往双源系统的可靠性问题。Enlitech的SS-PST利用创新的单氙弧灯基础的光谱控制，独特地满足这些新一代标准。Enlitech SS-PST在400-1100nm波长范围内的光谱偏差为11.2％，在300-1200nm范围内为13.1％。300-1700nm的输出光谱可以满足AM1.5G光谱的要求，平均光谱不匹配率低于6％（IEC 60904-9：2020）。输出光谱可调。校准设施采用这些先进工具有望有助于保持使用校准设备的各组报告性能值之间的一致性。朝着负担得起且标准化的定量技术取得进展是促进高效率多接面概念转化为具有商业竞争力的光伏产品的重要基础。可靠的准确测量消除了最终制造规模扩大和部署具有超越传统技术效率潜力的钙钛矿串联结构的障碍。Figure S1.左图：随着钙钛矿/Si串联电池顶部钙钛矿结构的辐照变化，VMPP、IMPP和ISC的变化。右图：二接面电池的示意IV曲线及其组成部分结构，其中顶部结构限制了电流。图S2. 左图：双结钙钛矿/钙钛矿电池的光电流-电压曲线。右图：顶部钙钛矿结构的辐照变化与双结钙钛矿/钙钛矿串联电池的VMPP、IMPP和ISC的关系。

HS-TGA-101热重分析仪（TG、TGA）是在升温、恒温或降温过程中，观察样品的质量随温度或时间的变化，目的是研究材料的热稳定性和组份。广泛应用于塑料、橡胶、涂料、药品、催化剂、无机材料、金属材料与复合材料等各领域的研究开发、工艺优化与质量监控.纳米纤维素表面处理对PMMA 复合材料的性能影响研究【1.濮阳职业技术学院；2、河南大学濮阳工学院 冯婷婷】纳米纤维素表面处理对PMMA 复合材料的性能影响研究纳米纤维素表面处理对PMMA 复合材料的性能影响研究上海和晟 HS-TGA-101 热重分析仪

1月17日，国家质检公益性行业科研专项&ldquo 室外用人造板标准中重要性能检测方法研究&rdquo 顺利通过验收，浙江省林科院为该项目的重点参与完成单位。 　　项目根据我国室外人造板产品特点，通过参考借鉴国内外先进检测方法，在抽样检测和系统试验的基础上，完成室外人造板耐潮湿、耐气候、阻燃、防腐防霉、结构安全等性能的测试方法评定，首次系统分析了我国室外人造板的生产、使用、产品质量等现状和国内外室外人造板重要性能检测方法和研究现状，构建了我国室外人造板标准体系基本框架，填补了国内在室外人造板检测方法研究上的空白，为室外人造板检测方法标准制定和质检机构提供借鉴和技术支持。 　　项目历时5年，实施期间，起草了室外人造板耐潮湿、耐气候、阻燃、防腐防霉、结构安全等性能测试方法草案13项，立项标准项目8项，申请专利6项。

近日，中国科学院工程热物理研究所储能研发中心在微纳材料的热电性能表征方法方面取得重要进展，为微纳材料热电参数的精确测量和一体化原位表征提供了研究思路。 提高材料的热电性能是学者们一直追求的目标，将材料进行微纳结构化是提高热电性能的重要且有效的方法之一。热电参数（热电优值ZT、热导率k、赛贝克系数S和电导率σ）是评价材料热电性能的关键指标，热电参数的精确表征是高性能材料研发及应用的基础。然而目前商用仪器只能通过热导仪表征材料热导率、赛贝克系数仪测量赛贝克系数及电导率后，通过公式ZT=S2σT/k计算获得热电优值，误差较大。更重要的是商用仪器不适用于微纳材料，而随着微纳结构化处理，由于样品尺度减小带来的测量困难越来越突出。实验室里通过悬浮器件、扫描探针、预置电路等方法分别制样，分开表征微纳材料热导率、赛贝克系数及电导率计算获得ZT，不仅误差大，而且会因为多次制样的微纳结构不同导致错误的ZT计算结果。因此迫切需要开发更准确和精确的原位综合测量方法。 对此，储能研发中心综述了现有的微纳材料热参数和电参数测量方法的适用范围、优缺点以及升级改造为原位综合测量面临的挑战。同时总结了现有微纳材料热电性能综合测量方法的难点及发展趋势，并提出适用于一维纳米管和二维薄膜材料热电性能原位直接一体表征方法的策略： 1)对于传统3ω-T型方法，需在原有的基础上增加测量电极，使用四探针法测量电导率，结合3ω法测量热导率，从而实现热电参数的高精度综合测量。2)对于悬浮式微器件，通过优化电极结构和悬浮处理，可以综合测量纳米线和薄膜的热电参数。值得注意的是，在测量微/纳米结构时需要考虑样品转移的困难。3)结合光学和微电极方法也可以对热电参数进行综合测量。用光学法测量薄膜的面内热导率，用微电极测量薄膜的电导率，通过在薄膜表面形成温差可以测量塞贝克电压，进而实现薄膜面内热电参数的测量。4)热探头与电探针相结合也可以实现一体化测量。通过热探针和电探针同时测量样品的热导率和塞贝克系数，结合外部电路测量电导率。该方法可实现样品法向热电参数的测量。 相关内容以Progress in measurement of thermoelectric properties of micro/nano thermoelectric materials: A critical review为题在Nano Energy (IF=19.069)在线发表。上述工作得到了国家自然科学基金(NO.51976215 & NO.52172249)、中国科学院科学仪器研制项目(YJKYYQ20200017)和中科院轻型动力创新研究院(CXYJJ21-ZD-02)项目的支持。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107553 图1 现有微纳材料热电性能测量方法图2 未来可行的微纳材料热电参数原位直接一体表征技术a、b改进的悬浮器件法，c光学与四探针结合法，d改进的扫描显微镜法

研究背景硅橡胶口腔印模材料已成为口腔固定修复临床中首选的印模材料。但硅橡胶为主链由硅氧饱和键构成的聚硅氧烷化合物，为强疏水性物质，影响印模材料对口腔软硬组织的细节再现性。聚醚改性硅油是一类性能优良的非离子型表面活性剂，在其分子结构中，既存在亲水性的聚醚链段，又存在可以与有机硅材料实现良好共混的聚二甲基硅氧烷链段。本文结合使用了亲水性聚醚改性硅油及新型纳米抗菌无机填料，制备出兼具亲水及抗菌性能的新型多功能硅橡胶口腔印模材料，探讨相关性能。材料与方法硅橡胶口腔印模材料的基本配方具体见表1。表 1 硅橡胶口腔印模材料基本配方润湿性测试：按1∶1 比例称取硅橡胶基质组分与催化组分，将二者混合均匀后，置于涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具中（90 mm×90 mm×2 mm），室温下加压聚合，待硅橡胶固化后脱模。选择表面平整光滑、无任何缺陷的部分裁切为正方形试样（30 mm×30 mm×2 mm），每种材料制备3个试样。对照组按照厂家操作要求，同样制备上述试样。用75%乙醇溶液将试样表面清洗干净，备用。测试仪器为KRÜ SS DSA100S接触角测量仪。将待测硅橡胶试样平整放于水平样品台上，采用座滴法测量各试样的静态接触角。液滴体积设为2.0 μL，液滴出水速度设为2.67 μL/s。设液滴释放至试样表面与其接触的时刻为t=0，记录此时接触角大小，并在t=60 s、t=120 s 时刻记录接触角大小，以观察静态接触角随时间的变化。为防止偶然误差，在每个试样的不同位置测量3次取均值。DSA100接触角测试仪结果与讨论润湿性测试结果：各组静态接触角测试结果见图1。在相同时间节点下， 各组接触角之间差异无统计学意义（P0.05）；而在不同时间节点，同一组别的接触角随时间延长逐渐减小，均在0~ 60 s内有明显下降（P 0.05）。图 3 各组静态接触角测试结果Fig 3 Results of contact angle test in each group硅橡胶属于疏水性印模材料，其表面润湿性较差，这主要由于其网状结构骨架为饱和硅氧键，且支链为非极性的烷基或烷氧基。这不仅会在取模时影响印模材料对预备体、牙龈等软硬组织的细节再现性，还会使灌注的石膏模型上产生孔隙、气泡，影响最终修复体的精确度与准确性。为了克服这一问题，通常采用表面改性或本体改性的方法对硅橡胶进行润湿性改善。表面改性主要包括等离子体表面处理、表面接枝改性及表面涂层改性等，但由于其需要特殊设备及额外工序处理，并且不能解决在取模时印模材料与牙体组织之间的润湿问题，因此本体改性的方式更加受到广泛关注。本体改性即通过共混法向材料中加入某些亲水物质，使材料本身具有一定的亲水性。聚醚改性硅油是一类性能优良的非离 子型表面活性剂，在其分子结构中，既存在亲水性的聚醚链段，又存在可以与有机硅材料实现良好共混的聚二甲基硅氧烷链段。经过实验研究，确定加入6%的聚醚改性硅油可在不影响硅橡胶力学性能的同时，获得良好的亲水性，而且润湿性测试结果也与本研究使用的商品化亲水硅橡胶无显著差异。本研究还发现，在不同时间节点，各组的接触角随时间延长而逐渐减小，均在0~60 s内有明显下降 （P0.05），这主要是由于硅橡胶材料中的亲水性表面活性成分逐渐析出所致。本文有删减，详细信息请参考原文：张雪娇,李健新,蒋凤,等.新型亲水抗菌硅橡胶口腔印模材料的制备及性能研究[J].华西口腔医学杂志,2022,40(05):541-548.

近期，中国科学院合肥物质院安光所孙敦陆研究员课题组在2.7~3微米波段中红外晶体制备及激光性能研究方面取得一系列新进展，相关研究成果分别以《Ho,Pr:YAP晶体的热学、光谱及~3微米连续激光性能》、《Er:YGGAG晶体的结构、光谱与激光性能》和《LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG晶体实现28.02瓦的2.8微米连续激光》为题发表在光学领域国际知名期刊Optics Express上，第一作者分别为乔阳博士研究生、陈玙威博士研究生和张会丽副研究员。2.7~3微米中红外激光处于水分子的强吸收带，在生物医疗、光学遥感及非线性光学等领域有着广泛的应用前景。稀土离子Ho3+（钬离子）通过5I6至5I7的辐射跃迁，可产生3微米附近波段中红外激光。然而，Ho3+的激光下能级5I7的荧光寿命较长，容易产生自终止效应，不利于实现激光上、下能级之间的粒子数反转。针对这一问题，我们提出提高激活离子Ho3+的掺杂浓度，同时共掺适量能级耦合离子Pr3+（镨离子），以降低Ho3+激光下能级寿命，抑制自终止效应。采用熔体提拉法，成功生长出了4 at.% Ho3+、0.1 at.% Pr3+共掺YAP晶体，系统开展了晶体结构、晶体质量、热学、光谱及其激光性能的研究。由于退激活离子Pr3+的掺入，其激光下能级寿命由5.391毫秒降至1.121毫秒，同时激光上能级寿命变化较小，表明共掺Pr3+能够有效抑制自终止效应，有利于降低激光阈值、提高激光性能。采用1150纳米拉曼光纤激光器端面泵浦，在Ho,Pr:YAP晶体上实现了最大平均功率502毫瓦的~3微米连续激光输出，相应的斜效率为6.3%。与Ho:YAP晶体相比，其激光阈值降低，最大输出功率及效率均得到了提高。目前，LD泵浦Er:YSGG晶体的中红外脉冲激光已高达数十瓦，而连续激光输出功率仅有瓦级，采用连续LD侧面泵浦有望进一步提高连续激光输出功率。由于在激光运转过程中，激光增益介质内部会产生温度梯度，导致产生各种热效应，限制了激光输出功率和效率的提高。我们通过在Er:YSGG晶体棒的两端键合高热导率的未掺杂YSGG晶体作为端帽，以改善热效应。采用978纳米LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体，实现了最大平均功率28.02瓦的~2.8微米连续激光输出，这是目前报道的在氧化物晶体中获得最高功率的~2.8微米连续激光输出，相应的斜效率和光-光转换效率分别为17.55%和12.29%。其最大功率和斜效率均高于相同泵浦条件下的未键合Er:YSGG晶体，表明键合可有效改善热效应，提高激光性能。实验测试并理论计算了LD侧面泵浦未键合Er:YSGG晶体和YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体在不同泵浦功率下的热焦距，结果表明，YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体更适于在高泵浦功率下工作。以上研究工作得到了国家自然科学基金、替代专项、安徽省自然科学基金和合肥物质院院长基金的支持。

研究背景凛冬将至，寒潮来袭，结冰是造成许多安全事故的重要原因。飞机防冰/除冰技术一直是航空工业的一个重要研究领域。飞机积冰主要发生在平尾、垂尾和发动机真空罩等外露表面，已成为威胁飞行安全和稳定性的严重问题。研究表明，飞机表面结冰主要是由于大量过冷水滴聚集和冻结造成的，特别是当飞机穿越过冷云层时。本文报告了通过光刻结合化学刻蚀方法制备了稳定的纳米片-微坑结构的超疏水表面，表面的防冰性和超疏水性均优于单一结构表面，且超疏水等级结构表面具有较高的非润湿性，接触角高达173°，滚动角低至4.5°，具有优异的超疏水性能和抗结冰性能，为航空工业的应用提供了一个理想的平台。实验仪器润湿性实验，使用KRÜ SS DSA100接触角分析仪。在样品表面滴落4 μl液滴测试接触角和滚动角。重复3次，计算平均值来保证接触角的准确性。为了进一步检验低温润湿性，在-18℃条件下放置样品和去离子水，直到去离子水变成过冷。然后，我们尝试通过在不同样品的表面喷洒过冷的水滴来模拟冻雨的条件。使用高速的相机拍摄，快速比较这些样品的不同润湿性。KRÜ SS DSA100接触角分析仪TC40温控腔箱：温控范围-30℃到160°C结论与讨论表面形貌在本节中，我们通过三种不同的处理方法构建了三个超疏水结构表面，目的是分析和研究表面形貌、润湿性和抗冰性能之间的相关性。此外，我们还制备了一个光滑的疏水铝表面作为标准对照，并与三种超疏水表面的抗冰性能进行了比较。三种结构形态的FESEM图像如图1所示。四种类型的表面处理如下：使用FAS-17改性的铝衬底表面（样品1），带有微坑结构FAS-17改性的铝衬底表面（样品2），带有纳米片FAS-17改性的铝衬底表面（样品3），具有分层结构（微坑规则阵列和纳米片）FAS-17改性的铝衬底表面（样品4）。 图1. 通过三种不同的处理获得的分层形态的扫描电镜图像：(a)微坑结构表面（样品2）；(b)纳米片结构表面（样品3）；(c)微/纳米分层结构表面（样品4）。常温和低温下的润湿性测试如图2所示，通过比较相同样品FAS-17修饰前后的接触角，改性后样品疏水性大幅提高。在光滑的衬底表面（样品1），通过降低表面自由能，液滴接触角可以增加到大约120°。这也证明了通过引入规则排列的CF3基团可以建立超疏水表面，此时表面能最低，为6.7 mJ/m2。样品3和样品4具有良好的超疏水性，使得水滴很容易从这些表面滚落，这可以用Cassie-Baxter模型来详细解释，说明表面的微观结构在提高超疏水性方面起着关键作用。超疏水纳米分层结构表面（样品4）具有较高的非润湿性，接触角高达约173°，滚动角仅仅为4.5°。与其他单结构表面相比，纳米片-微坑分层结构表面的超疏水性优于任何单结构表面，微尺度和纳米尺度结构的结合明显地捕获了更多的空气，导致在液滴下存在一个由无数空气袋构成的密封空气层。 图2. FAS-17改性前后4种表面结果的接触角和滚动角考虑到飞机的实际使用条件，将过冷水滴喷洒在低温下的测试超疏水性和防冰性能，结果表明，样品3和样品4可以防止过冷水滴的积累，表现出良好的超疏水性。相反，喷在样品1和样品2上的过冷水滴则表现出一定程度的亲水性。显然，研究结果证明，具有微/纳米结构的超疏水表面有效地排斥了被喷洒的冷冻水。结论综上所述，我们结合光刻工艺和化学蚀刻方法，巧妙地设计和制备了一种具有抗冰性能的超疏水分层结构表面。超疏水表面比其他单结构表面具有更强的非润湿性，并且具有优异的防冰性能，防止了过冷水滴的积累。因此，具有微/纳米结构的超疏水表面在航空工业中更具有作为飞机防冰材料的潜力。本文有删减，详细请参考原文。G.Wang, Y. Shen, J. Tao, X. Luo, L. Zhang and Y. Xia, Fabrication of a superhydrophobic surface with a hierarchical nanoflake–micropit structure and its anti-icing properties, RSC Adv., 2017, 7, 9981DOI: 10.1039/C6RA28298A