分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为探究BaFe10.2Sc1.8O19 样品在室温下的磁电耦合性能,使用固相法和溶胶-凝胶法制备BaFe10.2Sc1.8O19 样品。使 用X射线衍射仪确定物相结构,样品均为单相多晶体,其空间群是P63/mmc。使用场发射扫描电镜观察表面形貌,固相法 制备的样品成分分布不均匀,存在富钪相;溶胶凝胶法制备的样品的成分分布均匀,晶粒呈六角形貌,晶粒尺寸约3~5 m。分别对溶胶凝胶法和固相法制备的样品的磁性进行研究,结果表明,固相法在250 K左右发生相转变,室温下的磁滞 迴线并未表现出磁电耦合的行为;而溶胶凝胶法制备的样品在330 K附近发生磁相变,结合此相变点上下温度的磁滞迴线 的研究,表明该相变对应亚铁磁到锥形磁结构的变化。磁电容和磁化强度随磁场类似的变化关系表明,该锥形磁结构能够 诱导铁电极化,这可以根据反DM相互作用来理解。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-02-14 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为了提高BaTiO3 陶瓷的性能,以固相法合成的高四方相钛酸钡粉体为原料,采用微波烧结法和传统烧结法制备了 钛酸钡陶瓷,通过XRD、SEM、XPS、LCR分析仪对样品进行表征,并分析了微波烧结与传统烧结制备的钛酸钡陶瓷的成分 偏析差别。实验结果表明,微波烧结制备的钛酸钡陶瓷颗粒尺寸均匀,界面处Ba原子偏析少,因而钛酸钡陶瓷的常温介电 常数得到显著的提升。经微波1 100 ℃烧结2 h的钛酸钡陶瓷的颗粒尺寸为1 m,其在10 kHz下的常温介电常数为 5 688,介电损耗为0.021,而经传统1 250 ℃烧结2 h的钛酸钡陶瓷断面未出现明显颗粒,其在10 kHz下的常温介电常数 仅为3 257,介电损耗为0.021。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2022-10-26 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为了探究三元过渡金属氧化物作为钠电负极的电化学性能,通过水热法成功制备了直径约230 nm 的空心 Ni0.75Zn0.25Fe2O4 纳米球。所制备的空心Ni0.75Zn0.25Fe2O4 纳米球具有32.6 m2/g的高比表面积以及良好的分散性。空 心Ni0.75Zn0.25Fe2O4 纳米球用作钠离子电池负极时显示出良好的循环寿命和倍率性能:在200 mA/g的电流密度下循环 800圈之后还有178.5 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达91.6%;在电流密度为500 mA/g下经过800圈循环后,容 量保持率为89.3%。此外,在电流密度为100、200、500、1 000和2 000 mA/g时,平均放电比容量分别为212.7、191.4、 148、121.8和100 mAh/g。空心Ni0.75Zn0.25Fe2O4 纳米球电极良好的电化学性能可归因于其独特的纳米空心结构、高的比 表面积及缩短了的电子和离子的传输途径,改善了其在Na+ 嵌/脱过程中的电化学性能。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2022-10-26 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为研究TbCrO3 低温下的磁相变和介电弛豫,采用溶胶凝胶自蔓延燃烧合成法制备了TbCrO3 材料,并对其磁、电 性能进行了分析。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和综合物性测量系统对材料进行了物相和物性表征。X射 线衍射结果表明,合成的TbCrO3 为单相多晶样品,空间群为Pbnm;直流磁化曲线表明,材料的奈尔温度TN=162 K,分子 的有效磁矩理论值与通过磁化曲线高温顺磁段外推得到的实验值相吻合,说明样品的磁性遵循居里外斯定律,外斯常数为 负值(-32.2 K),表明样品内部的反铁磁耦合特性;介电测量中,在低频、高温下,样品出现了介电色散和巨介电常数,归因 于空间电荷极化。样品在200 K附近出现介电驰豫,损耗峰随着频率增大向高温移动,拟合出的活化能为0.358 eV,这与 RCrO3 体系中其他样品的活化能接近。根据介电常数虚部与频率关系分析出驰豫为麦克斯韦-瓦格纳驰豫,由阻抗谱分析 出驰豫是由晶界与晶粒共同作用的。TbCrO3 在低温下存在顺磁-反铁磁相变,介电弛豫显示出热激活行为。
分类: 材料科学 >> 电子、光学、磁材料 提交时间: 2022-10-26 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为了提高永磁薄膜的磁性能以及提高Ce元素的利用率,基于微磁学理论,采用OOMMF软件对双主相Nd2Fe14B/ Ce2Fe14B周期多层膜的磁化反转过程进行了模拟,系统地研究了磁化反转过程中磁层厚度和多层膜层数对周期多层膜磁 性能的影响,分析了体系的剩磁、矫顽力、磁滞回线和磁化反转过程中的能量变化以及磁体的矫顽力机制,为日后制备高含 量Ce的高性能磁体提供参考。研究结果表明:当固定多层膜厚度和层数不变时,随着磁层厚度的增加,体系的矫顽力和最 大磁能积均逐渐减小;周期多层膜的矫顽力机制主要由成核主导;在其他条件相同时,平行取向的周期多层膜的矫顽力和 磁能积均优于垂直取向的周期多层膜;周期多层膜总厚度的增加会降低取向对矫顽力的影响。研究结果将有助于加深对 双主相Nd-Fe-B/Ce-Fe-B磁体磁化反转机理的认识,为将来在实验中优化永磁薄膜的磁性能提供参考。
分类: 能源科学 >> 能源(综合) 提交时间: 2022-10-26 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 气凝胶具有高孔隙率和低热导率,能够吸收太阳光并转换为热能加热液态水,因此被广泛应用于太阳能驱动水蒸 发领域,可以实现高效的海水淡化和污水处理。为了提高气凝胶的水蒸发速率,选择吸水性好的聚丙烯酰胺(PAM)为基 底,聚多巴胺(PDA)为亲水改性材料,聚乙二醇(PEG)为分散剂,通过冷冻干燥法制备PAM-PDA-PEG(PG-PAM)改性气 凝胶。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外/可见/近红外分光光度计(UV-vis-NIR)、水接触角和拉曼 光谱(Raman)对改性气凝胶的微观形貌、化学组成、光学性质、亲水性及水状态进行了表征。还利用模拟蒸发系统测试了 PAM-PDA-PEG的光热转换性能。结果表明,纯PAM的光热转换性能较弱,但经过改性后的PAM-PDA-PEG气凝胶不仅 具有良好的吸光性和亲水性,还蕴含大量的中间水,可以有效地降低蒸发所需要的能量。经过测试,PAM-PDA-PEG在 1 kWm-2的光强下蒸发速率达到2.40 kgm-2h-1,是纯PAM 的5倍。此外,脱盐和染料去除实验证明了PAM-PDAPEG 实际应用能力。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2022-10-26 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 硒化银(Ag2Se)是一种典型的适用于室温附近的热电材料,尽管掺杂异质原子是优化热电性能的有效方法,但低能 耗湿化学法制备的硒化银基热电材料往往难以实现精准掺杂。为了实现精准控制掺杂含量以制备高性能的硒化银基热电 材料,采用单质硒(Se)和硝酸银(AgNO3)为原料,以乙二胺为溶剂,采用湿化学法制备硒化银基体粉末,再通过熔融法将单 质硫(S)掺入硒化银,最后通过放电等离子烧结(SPS)制备成高性能块体材料。对不同硫(S)含量掺杂的硒化银基材料采用 X射线衍射法(XRD)进行物相分析,使用能谱仪(EDS)进行微区元素分析,并利用热电性能测试系统对其在300~400 K温 度范围内的热电性能进行测试。实验结果表明,掺杂样品在低温相下实现了泽贝克系数()的显著提升和热导率()的显 著下降,掺杂含量为3%摩尔百分比的样品在393 K的泽贝克系数约为-152 VK-1,热导率约为0.91 Wm-1K-1。最 终,掺杂浓度为3%摩尔百分比的样品在393 K下取得0.81的最高zT 值。因此,单质硫掺杂是一种调控硒化银基材料热 电性能的有效方法。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2022-10-26 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为了采用一种能耗低且耗时短的方法制备高性能的硒化银(Ag2Se)基热电材料,选择以乙二胺为溶剂,硝酸银 (AgNO3)和单质硒(Se)为原材料,采用溶剂热法合成不同银硒摩尔配比(nAgNO3/nSe)的硒化银粉体后,再经过放电等离子 体烧结(SPS)制备成块体。利用X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对样品进行物相分析及微观形貌观察,利用 热电性能测试系统对样品的热电性能进行测试,通过模拟计算与热电发电器件的实际输出电压测试验证样品的性能。结 果表明,随着nAgNO3/nSe 的增大,硒化银粉体中第二相Ag单质的衍射峰增强,有利于优化样品的载流子输运特性。当 nAgNO3/nSe 为2∶1时,所得样品具有最佳的室温热电性能,即在303 K时的热电优值(zT)约为0.74。当nAgNO3/nSe 为1.9∶ 1时,所得样品在393 K时取得最大zT 值,约为1.07,其在303~393 K之间的平均zT 值约为0.82。模拟计算与热电发电 器件的实际输出电压测试都表明,实验制备的硒化银块体具有替代N型Bi2Te3 基热电材料的潜力。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2022-10-26 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为了研究Sn掺杂对ZrCoBi化合物的结构和热电性能的影响,采用感应熔炼结合放电等离子烧结制备了不同掺杂 浓度的ZrCoBi1-xSnx(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)系列样品,并对其物相结构和热电性能进行了测试和分析。实验 结果表明,合成的ZrCoBi基化合物均为标准的Half-Heusler相,Sn在ZrCoBi基体中的最大固溶度为20%。在相同温度 下,随着Bi位Sn掺杂浓度的增加,电导率增大,塞贝克系数先增后减,ZT 值不断增大。通过Sn/Bi的取代,ZrCoBi1-xSnx 的热导率有了明显的降低,在730 K附近,ZrCoBi0.80Sn0.20 样品的热导率达到最低值为2.56 Wcm-1K-1。由于功率因子 的增大及热导率的减小,在730 K附近,ZT 值由未掺杂的ZrCoBi样品的0.39增至最大为ZrCoBi0.20Sn0.80 样品的1.02。 Sn的掺杂引入了受主杂质,优化了载流子浓度,提高了电导率和功率因子。同时由于Sn、Bi原子间的尺寸与质量差异,增 强了点缺陷散射作用,进一步降低了热导率,从而整体上提高了ZT 值,改善了热电性能。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2022-10-21 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为了使硅胶材料在柔性传感器中不仅仅作为电介质或基底材料,而且利用有效方法使其具有离电压力传感特性而 在柔性传感中发挥更大的作用,通过对聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行改性,在PDMS中加入有机电解液,并掺杂二氧化硅, 使其具有离电压力传感特性,观察材料的微观形貌。通过对有机电解液含量、表面粗糙度的比较,对材料的力学性能和电 学性能进行了研究。实验最终制备出PDMS、有机电解液、二氧化硅质量比为2∶1∶0.3,相应杨氏模量为1.1 MPa,对应压 力传感器灵敏度为1.46 nF/(kPacm2)的离子橡胶功能材料。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2022-10-21 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 针对LiAlH4 作为储氢材料在放氢过程中存在放氢温度过高、放氢动力学缓慢的问题,提出了制备NiTiO3 并利用 机械球磨方式将其掺杂到LiAlH4 的改性方法。通过升温放氢实验和等温放氢实验,研究NiTiO3 的掺杂对LiAlH4 放氢 性能的影响,结果表明,掺杂w(NiTiO3)=6% LiAlH4 的起始放氢温度降至73 ℃,比纯LiAlH4 降低了120 ℃;在180 ℃ 等温放氢测试中,掺杂w(NiTiO3)=6% LiAlH4 在60 min能放出w(H2)=4.70%,纯LiAlH4 在同条件下基本不放氢。 活化能测试结果表明,掺杂w(NiTiO3)=6% LiAlH4 的前两步放氢活化能分别降至71.56、122.49 kJ/mol,验证了放氢动 力学性能提升的结果。通过XRD分析认为球磨过程破坏了NiTiO3 的稳定性,使NiTiO3 发生了非晶化转变,而非晶态的 NiTiO3 可以为LiAlH4 放氢反应提供活性位点和增加H的扩散通道。实验结果表明,掺杂NiTiO3 的改性方法有效改善 了LiAlH4 的放氢性能。
分类: 电子与通信技术 >> 电子与通信技术其他学科 提交时间: 2022-10-21 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为了提升可印刷介观钙钛矿太阳能电池(MPSCs)的器件性能及长期稳定性,提出了一种阴阳离子协同策略,即将 离子液体添加剂1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EMIMAC)引入钙钛矿活性层中并用于制备高效稳定的MPSCs。实验结果表 明,咪唑离子(EMIM+ )通过配位效应实现了离子态缺陷钝化(如Pb2+ 和PbI3- ),促进了钙钛矿结晶。另一方面,醋酸根离 子(AC- )与TiO2 的配位同时钝化了TiO2 表面上的氧空位缺陷,从而改善了TiO2/钙钛矿界面的界面接触。因此, EMIMAC中EMIM+ 离子和AC- 离子的协同效应实现了更好的钙钛矿结晶度、更有效的电荷传输和更低的非辐射复合。 最终,MPSCs的能量转换效率(PCE)从13.83%提高到15.48%,且滞后可忽略不计。此外,未封装的MPSCs暴露于空气 中(RH=505%)60 d后仍保持初始PCE的90%,表现出优异的长期稳定性。实验结果表明,离子液体添加剂EMIMAC 可以有效提升器件的PCE和稳定性,为进一步改善器件性能提供了一种有效策略。
分类: 材料科学 >> 材料化学 提交时间: 2022-10-19 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 在固相烧结制备单相Sr2Bi2O5 的基础上,利用化学沉淀法制备了一系列CdS/Sr2Bi2O5 复合光催化材料来解决环境污染中的有机污染物问题。采用XRD、SEM、TEM、EDS和XPS进行了复合光催化剂的表征,通过降解亚甲基蓝评估其光催化性能。实验结果表明,CdS/Sr2Bi2O5 复合光催化剂由CdS和Sr2Bi2O5 两相组成,形貌为团聚状的Sr2Bi2O5 颗粒并附着在不规则的CdS颗粒上,两相表面紧密接触在一起,形成明显的界线,相互耦合形成异质结;当CdS/Sr2Bi2O5 摩尔比为1/1时,可见光光催化性能最好,40 min降解亚甲基蓝的效率达95%。进一步循环测试发现,复合光催化剂具有良好的稳定性。显著改善的光催化性能主要归因于复合光催化剂中在CdS与Sr2Bi2O5 之间形成了异质结,在加快光生电子空穴对分离的同时,还有效抑制了光生电子空穴对的复合。
分类: 材料科学 >> 材料力学 提交时间: 2022-10-19 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为探索双金属共掺杂对MgH2 储氢材料储氢性能的影响,运用基于密度泛函理论的第一性原理对(Fe+Co)共掺杂MgH2 储氢材料体系的热力学稳定性、键合机理进行系统研究。对共掺杂体系的晶格结构进行考察,发现(Fe+Co)共掺杂后,Mg12Fe2Co4H36 和Mg12Fe4Co2H36 晶胞的体积分别收缩了16%和17.5%。对(Fe+Co)共掺杂体系的生成焓进行计算,结果表明掺杂后体系的生成焓减少,更有利于氢气的解析。通过对掺杂体系Bader电荷和电子态密度的计算,探索Fe、Co金属掺杂前后的电荷转移情况和金属原子与氢原子之间的成键轨道,电子结构分析表明掺杂后电子从氢原子转移到了镁原子,有利于MgH键的弱化。(Fe+Co)双金属共掺杂对MgH2 储氢材料热力学性能的改善有积极影响,为发展高性能储氢材料提供了理论指导。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2022-10-19 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要: 为提高流体的计算效率并保证结果的准确性,利用CUDA编程平台和GPU强大的浮点计算能力,实现了基于晶格玻尔兹曼方法的泊松流模拟计算加速。设计了线性寻址和下标寻址2种不同寻址方式,将这2种寻址方式分别应用到晶格玻尔兹曼程序的格点碰撞、迁徙流动、宏观量计算等步骤中,并探讨2种寻址方式对程序计算效率带来的影响。同时在程序中使用统一内存管理,通过这样的方式开辟内存的变量可在主机端和设备端同时使用,简化了代码复杂度,同时降低了频繁为变量开辟内存带来的消耗。使用Intel(R) Xeon(R) E-52620 v4 CPU,Nvidia Quadro GP100 GPU进行计算,在线性寻址方法和下标寻址方法中分别获得了71倍和25倍CPU串行代码的加速比。