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文献类型

2 篇 学位论文

馆藏范围

2 篇 电子文献
0 种 纸本馆藏

日期分布

学科分类号

2 篇 工学
- 2 篇 材料科学与工程（可...
- 1 篇 光学工程

主题

2 篇 多级结构设计
1 篇 发光二极管器件
1 篇 二维过渡金属碳化...
1 篇 仿生晶化
1 篇 器件稳定性
1 篇 性能调控
1 篇 电磁屏蔽
1 篇 3d打印
1 篇 缺陷钝化

机构

1 篇 中国科学技术大学
1 篇 北京化工大学

作者

1 篇 宋永慧
1 篇 李禄禄

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=多级结构设计"

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详细简洁

排序：

二维过渡金属碳化物基电磁屏蔽材料的结构设计与性能调控

二维过渡金属碳化物基电磁屏蔽材料的结构设计与性能调控

引用

作者：李禄禄北京化工大学

学位级别：博士

随着无线通信技术和电子设备的快速发展,研制兼具高性能和多功能的轻质电磁屏蔽材料以解决日益严重的电磁干扰问题已刻不容缓。智能设备和主动防护系统的兴起,促使电磁屏蔽材料从传统被动防护向着新型主动防护过渡,以实现电磁波的可控... 详细信息

随着无线通信技术和电子设备的快速发展,研制兼具高性能和多功能的轻质电磁屏蔽材料以解决日益严重的电磁干扰问题已刻不容缓。智能设备和主动防护系统的兴起,促使电磁屏蔽材料从传统被动防护向着新型主动防护过渡,以实现电磁波的可控屏蔽。然而,准确构筑电磁屏蔽材料的多级结构以实现其轻质化、适形化和高性能依旧面临挑战;性能可动态调控的电磁屏蔽材料尚处于研究初期,其厚度大、调控范围窄、可逆性差及机理不明确等问题亟待解决。本论文以二维过渡金属碳化物（MXene）基电磁屏蔽材料为研究对象,通过结构设计实现了材料的电磁屏蔽性能调控,制备了兼具高导电和优异隔热性能的轻质高性能电磁屏蔽材料、应变驱动的动态调控型电磁屏蔽材料和刺激响应型电磁屏蔽材料。基于此提出了通过结构设计实现性能调控的新方法,阐明了材料多级结构与电磁屏蔽性能之间的关系。主要研究内容和结果如下:（1）轻质多孔MXene基电磁屏蔽材料的结构设计及性能研究:针对电磁屏蔽材料轻量化和高性能难以兼顾的问题,提出了通过MXene可控界面组装制备乳液油墨以实现轻质电磁屏蔽材料的3D打印和多级结构可控构筑的新方法。采用正电配体十八胺调控MXene的界面性能使其在水油界面组装制备了乳液油墨。不同乳液液滴表面配体之间的相互作用主导油墨流变性能,其粘度和模量较同浓度分散液提高了3个数量级,实现了超低浓度下二维纳米材料的3D打印(MXene:5 mg m L-1,氧化石墨烯GO:3.6 mg m L-1)。通过乳化参数、乳液内相体积分数和MXene浓度的调节,不仅优化了乳液油墨的流变学性能,而且调控了乳液油墨的微观结构,建立了超轻电磁屏蔽材料的打印方法,实现了多级结构和电磁波衰减网络的可控构筑。打印的MXene泡沫在超低密度(4.1 mg cm-3)下实现了高导电性(～403 S m-1)、高电磁屏蔽性能（64 d B）及优异的隔热性能(25 m W m-1K-1)。此外,研究了微孔结构与材料电磁屏蔽性能的关系,孔径的增大有利于导电网络的构筑,提高了MXene泡沫的导电性和电磁屏蔽性能。（2）动态调控型MXene基电磁屏蔽材料的结构设计及性能研究:为实现材料电磁屏蔽性能的动态调控,通过拉伸调控结构变化来调节从屏蔽到透过状态的可逆转换。采用金属离子(Al3+)适度交联MXene纳米片,制备了兼具高导电和优异流变性的Al3+-MXene油墨。通过挤出打印制备了柔性电子器件和结构定制化的电磁屏蔽材料。结合实验结果和理论模拟,通过探讨网格孔的尺寸和形状对电磁屏蔽性能的影响,构筑了高性能柔性MXene网格。利用打印技术可多材料集成的优点,制备了可拉伸MXene基电磁屏蔽结构材料,其电磁屏蔽效能可在8.2-34 d B间动态可逆调控,实现了屏蔽和透过状态之间的切换,循环500次后性能及其调控范围无明显衰减。（3）刺激响应型MXene基电磁屏蔽材料的结构设计及性能研究:为实现电磁屏蔽性能的刺激响应型调控,通过层状结构设计制备了兼具多刺激源响应性能和电磁屏蔽性能的柔性薄膜。采用两步真空辅助抽滤法构筑了双层GO/MXene薄膜。基于双层结构设计和构筑基元材料（GO和MXene）对水分子亲和能力的差异,薄膜实现了湿度、近红外光及电等多刺激源下的响应性。通过原位监测近红外光辐照时薄膜中水分子的脱附量和脱附速率,探明薄膜的致动机理。基于双层薄膜的电磁屏蔽性能和刺激响应特性,组装了刺激响应型电磁屏蔽系统。其中,GO/MXene薄膜可依据环境刺激（如近红外光和湿度）改变自身形状来实现屏蔽和透过状态之间的切换以及电磁波的可控屏蔽。此外,基于GO/MXene薄膜组装了智能开关和软体行走机器人。

关键词：二维过渡金属碳化物 3D打印多级结构设计电磁屏蔽性能调控

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仿生晶化与结构设计在钙钛矿发光二极管中的应用

仿生晶化与结构设计在钙钛矿发光二极管中的应用

引用

作者：宋永慧中国科学技术大学

学位级别：博士

亿万年的自然选择造就了各种各样高性能的生物结构材料,这与生物晶体的矿化过程及多级次力学结构设计有着密切的关系。生物材料的晶化与多级次力学设计为制备高效钙钛矿发光二极管器件(PeLED)提供很好的灵感来源。卤化物钙钛矿是制备高... 详细信息

亿万年的自然选择造就了各种各样高性能的生物结构材料,这与生物晶体的矿化过程及多级次力学结构设计有着密切的关系。生物材料的晶化与多级次力学设计为制备高效钙钛矿发光二极管器件(PeLED)提供很好的灵感来源。卤化物钙钛矿是制备高清电致发光显示器件的理想发光材料,PeLED的性能不仅影响着人类的生产生活,同时也对国家实现碳中和的目标和低碳经济的发展具有十分重要的影响。然而,卤化物钙钛矿内部存在的较多缺陷会制约PeLED的效率;脆弱的卤化物钙钛矿会影响器件在实际工况下的高效稳定运行。师法自然:自然界生物材料的结晶矿化过程为研究者制备高效PeLED提供新思路;生物材料的跨尺度多级力学结构设计给出提升PeLED器件力学性能的最优策略。因此,本论文将分别研究仿生晶化策略提升PeLED效率和仿生多级次力学结构设计增强PeLED器件外力冲击下的运行稳定性。所包含的具体研究内容总结如下:1.仿生亚稳相结晶设计制备无面缺陷PeLED。通过球差电镜表征晶粒内部原子排列,我们确定了混合卤素钙钛矿晶粒内部存在的Ruddlesden-Popper(RP)型面缺陷,并且是不均匀卤素离子分布引起的晶格应变所产生的。RP面缺陷不仅会产生缺陷态,并且会在薄膜内部产生多带隙激子复合行为,影响材料的发光性能和色纯度。受生物矿化过程的启发,我们提出了一种亚稳相结晶设计策略均匀化体系内部卤素离子的分布,降低钙钛矿薄膜结晶内部的晶格应力,从而制备了无RP面缺陷的高效发光的CsPbI3-xBrx薄膜。使用该高质量薄膜,最终制备的纯红光PeLED器件的最大外量子效率(EQE)达到17.8%,器件的最大亮度为 9000 cd m-2。2.仿生强晶面钝化分子设计制备晶格稳定的PeLED。受贝壳中蛋白质分子与碳酸钙离子晶体的强相互作用启发,我们设计了一种与钙钛矿晶面具有强配位作用的磺化配体分子。该法制备的钙钛矿材料晶粒内部无面内缺陷,同时该钙钛矿薄膜具有高发光性能和高的晶格稳定性。得益于钙钛矿薄膜的强晶面钝化效果,纯红光PeLED表现出超过16%的最大EQE和20000 cd m-2的最大亮度,同时器件的稳定性得到有效地提升。3.仿珍珠母多级力学结构设计维护应力冲击下PeLED器件的稳定运行。受自然界珍珠母“砖泥”有序结构及残余应力增强抗冲击性启发,我们通过刮刀刮涂法构建了仿珍珠母“砖泥”有序结构涂层并进一步发展了预应力策略来增大涂层中的耗能区域。由小球冲击实验以及有限元模拟等分析结果可知,受冲击的仿珍珠母涂层在受到外力冲击时会发生片片滑移过程耗散冲击应力,这为维护PeLED的稳定运行提供了新思路。

关键词：仿生晶化多级结构设计缺陷钝化发光二极管器件器件稳定性

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