二氧化硅的案例
一種用于熱管理的二氧化硅氣凝膠設(shè)計(jì)與制備技術(shù)
二氧化硅氣凝膠是一種具有超低密度和導(dǎo)熱性的多孔材料，因其優(yōu)異的保溫性能而越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。二氧化硅氣凝膠在絕熱材料中的廣泛應(yīng)用是由于其超低導(dǎo)熱系數(shù)。因此，太陽(yáng)能加熱和輻射冷卻二氧化硅氣凝膠可能在室外環(huán)境中發(fā)揮關(guān)鍵作用，二氧化硅氣凝膠的低導(dǎo)熱系數(shù)可能會(huì)嚴(yán)重阻礙傳導(dǎo)和對(duì)流散熱，但由于其白天的高透明度，太陽(yáng)能加熱可能會(huì)突出，而由于其在夜間的強(qiáng)大輻射冷卻，其本身將成為冷卻器，從而導(dǎo)致與傳統(tǒng)認(rèn)知相反的熱管理行為。因此，如何自適應(yīng)控制二氧化硅氣凝膠的保溫、太陽(yáng)能加熱和輻射冷卻，以獲得按需的二氧化硅氣凝膠熱管理行為仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
02
成果掠影
近期，為了深入探索氣凝膠的熱管理性能，近日，中科院蘇州納米所李清文和王錦等人設(shè)計(jì)合成了系列具有不同光學(xué)性能（包括不同太陽(yáng)光透過(guò)率和中遠(yuǎn)紅外發(fā)射率）的氧化硅氣凝膠，系統(tǒng)研究了自然環(huán)境下氧化硅氣凝膠的熱管理性能。當(dāng)二氧化硅氣凝膠用于熱管理時(shí)，隔熱始終是唯一的考慮因素。本研究揭示了二氧化硅氣凝膠在不同環(huán)境下被動(dòng)保溫、被動(dòng)加熱或被動(dòng)冷卻的按需熱管理(ODTM)。二氧化硅氣凝膠的ODTM行為可以簡(jiǎn)單地通過(guò)其光學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如太陽(yáng)光透明度和紅外發(fā)射率，這些變化可以通過(guò)構(gòu)建塊的微觀結(jié)構(gòu)和表面成分設(shè)計(jì)來(lái)控制。二氧化硅氣凝膠的ODTM行為可以簡(jiǎn)單地通過(guò)其光學(xué)性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如太陽(yáng)光透明度和紅外發(fā)射率，這些變化可以通過(guò)構(gòu)建塊的微觀結(jié)構(gòu)和表面成分設(shè)計(jì)來(lái)控制。傳統(tǒng)的透明二氧化硅氣凝膠可以實(shí)現(xiàn)白天比環(huán)境溫度高25℃的強(qiáng)勁太陽(yáng)能加熱和夜間7℃的低于環(huán)境的冷卻。該研究指導(dǎo)了對(duì)二氧化硅氣凝膠熱管理行為的全面理解，并通過(guò)調(diào)整二氧化硅氣凝膠的光學(xué)和導(dǎo)熱性能，導(dǎo)致二氧化硅氣凝膠的ODTM應(yīng)用。
展開(kāi) 基于CP2K的退火產(chǎn)生非晶態(tài)二氧化硅分子動(dòng)力學(xué)模擬
而無(wú)定型二氧化硅的RDF很平滑，類似于液態(tài)物質(zhì)，體現(xiàn)出盒子里的原子分布十分無(wú)序。
圖4 初始二氧化硅的徑向分布函數(shù)
圖5 模擬產(chǎn)生的非晶二氧化硅的徑向分布函數(shù)
結(jié)語(yǔ)
本案例通CP2K分子動(dòng)力學(xué)模擬，成功探究了通過(guò)高溫退火產(chǎn)生非晶體二氧化硅的過(guò)程。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和工程師來(lái)說(shuō)，本案例提供了一個(gè)有力的工具，可以為解決實(shí)際問(wèn)題提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
最后，有興趣歡迎通過(guò)公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
東華丁彬/武大鄧紅兵《ACS Nano》蘆葦葉啟發(fā)的二氧化硅納米纖維氣凝膠，用于耐鹽太陽(yáng)能海水淡化
總結(jié)
受蘆葦葉結(jié)構(gòu)和功能的啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種二氧化硅納米纖維氣凝膠蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器模仿平行排列的維管組織和蘆葦葉的疏水表面，以在高濃度鹽水中的高強(qiáng)度光下實(shí)現(xiàn)耐鹽性。受益于這種仿生結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，
R-NFAs 可以在高濃度鹽水中工作而不會(huì)出現(xiàn)任何衰退，即使是在6
個(gè)
太陽(yáng)下的飽和鹽水（26.3%）。此外，由于 94.8% 的高效光吸收特性，R-NFAs 在 1 個(gè)太陽(yáng)下實(shí)現(xiàn)了 1.25 kg m
-2
h
-1
和 6.77 kg m
-2
h
-1
在 6 個(gè)太陽(yáng)下的蒸發(fā)率。憑借可折疊的血管壁和柔性二氧化硅納米纖維，R-NFA 表現(xiàn)出強(qiáng)大的機(jī)械性能。在 500 次壓縮循環(huán)后，它們可以保持完整，只有大約 20% 的輕微塑性變形。
團(tuán)隊(duì)
期待這種模擬蘆葦葉的分層蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
能夠?yàn)楹ＫU水處理和太陽(yáng)能收集等領(lǐng)域帶來(lái)巨大的啟發(fā)。
參考文獻(xiàn)
：
doi.org/10.1021/acsnano.1c04035
版權(quán)聲明：
「
高分子材料科學(xué)
」旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。編輯水平有限
，
上述僅代表個(gè)人觀點(diǎn)。投稿，薦稿或合作請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！
展開(kāi) 東南大學(xué)Adv. Funct. Mater.：利用蜂窩狀薄膜為模板制備仿生分級(jí)功能結(jié)構(gòu)
圖7 紡錘形二氧化硅粒子陣列的各向異性潤(rùn)濕性能
(A) 紡錘形二氧化硅粒子陣列上沿長(zhǎng)軸方向水滴的潤(rùn)濕行為；
(B) 紡錘形二氧化硅粒子陣列上沿長(zhǎng)軸方向水滴的滑動(dòng)行為；
(C) 紡錘形二氧化硅粒子陣列上沿短軸方向水滴的潤(rùn)濕行為；
(D) 紡錘形二氧化硅粒子陣列上沿短軸方向水滴的滑動(dòng)行為。
圖8 利用蜂窩狀薄膜作為模板制備分級(jí)功能結(jié)構(gòu)的示意圖
(A) 利用呼吸圖案法制備蜂窩狀薄膜的示意圖；
(B) 在蜂窩狀薄膜模板的微孔內(nèi)通過(guò)單分散二氧化硅納米粒子的限域自組裝制備復(fù)合蜂窩狀薄膜的示意圖；
(C) 在拉伸的蜂窩狀薄膜內(nèi)自組裝二氧化硅納米粒子然后除去蜂窩狀模板制備紡錘形分級(jí)結(jié)構(gòu)的示意圖。
【小結(jié)】
本文報(bào)道了在呼吸圖案法制得的可控蜂窩微孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)二氧化硅納米粒子的限域自組裝，構(gòu)建了一系列具有仿生分級(jí)結(jié)構(gòu)的功能二氧化硅陣列。該結(jié)構(gòu)不僅可以模擬昆蟲(chóng)復(fù)眼，還具有獨(dú)特的光學(xué)特性和潤(rùn)濕性能。此外，該研究還能提供一種制備具有有序排列和可控幾何形貌的分級(jí)結(jié)構(gòu)的有效方法，此類分級(jí)結(jié)構(gòu)在新型光學(xué)器件和疏水表面等方面具有潛在應(yīng)用。
文獻(xiàn)鏈接：Fabrication of Bioinspired Hierarchical Functional Structures by Using Honeycomb Films as Templates (Adv. Funct. Mater.， 2018, DOI: 10.1002/adfm.201803194)
展開(kāi) 
武大袁荃Chem. Soc. Rev.重磅: 分析科學(xué)中介孔材料結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的新見(jiàn)解！
（e）基于超分子門控+酶封裝的介孔二氧化硅納米傳感系統(tǒng)示意圖。（f）不同化合物存在下，門控介孔二氧化硅傳感體系的熒光強(qiáng)度的改變。
圖十. 材基于表面修飾核酸分子的門控傳感策略。
（a）基于DNA作為門控分子的介孔二氧化硅傳感系統(tǒng)檢測(cè)單鏈寡核苷酸的示意圖。（b）互補(bǔ)寡核苷酸鏈、具有一個(gè)或兩個(gè)堿基錯(cuò)配的寡核苷酸鏈存在下的門控介孔傳感系統(tǒng)的熒光強(qiáng)度。（c）基于核酸適體作為門控分子的介孔二氧化硅傳感系統(tǒng)檢測(cè)Hg2+的示意圖。（d）不同金屬離子存在下門控介孔探針的熒光響應(yīng)。（e）基于DNAzyme作為門控分子的介孔二氧化硅傳感系統(tǒng)檢測(cè)Mg2+的示意圖。（f）不同的陽(yáng)離子存在下門控介孔傳感系統(tǒng)的熒光強(qiáng)度。
圖十一. 基于表面修飾多肽和抗體分子的門控傳感策略。
（a）基于抗體作為門控分子的介孔二氧化硅傳感系統(tǒng)檢測(cè)磺胺噻唑的示意圖。（b）不同化合物存在下門控介孔二氧化硅傳感系統(tǒng)對(duì)染料的釋放。（c）基于Fmoc-CGGC-SS作為門控分子的介孔二氧化硅傳感系統(tǒng)檢測(cè)谷胱甘肽。（d）基于Fmoc-CGGC-Zn作為門控分子的介孔二氧化硅傳感系統(tǒng)檢測(cè)Zn2+。
圖十二. 基于表面修飾納米材料的門控傳感策略。
（a）基于納米顆粒作為門控分子的介孔二氧化硅傳感體系檢測(cè)ATP的示意圖。 不存在（b）和存在（c）ATP的情況下，門控介孔二氧化硅的TEM圖。（d）ATP，CTP，GTP和UTP存在下門控介孔二氧化硅釋放出熒光素的熒光強(qiáng)度。
圖十三. 孔道表面修飾的探針與待測(cè)物結(jié)合產(chǎn)生“OFF-ON”信號(hào)變化的分析策略。
（a）基于超分子ATP受體功能化介孔二氧化硅檢測(cè)ATP的示意圖。
展開(kāi) 填料增強(qiáng)有機(jī)硅橡膠基體及界面的特性研究
1
介紹
二氧化硅填充的硅橡膠（SFSRs）可以在廣泛的溫度和時(shí)間范圍內(nèi)保持宏觀性能，使其成為許多領(lǐng)域的理想選擇。針對(duì)高分子基納米復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)演化的獲取難題，設(shè)計(jì)了共混氘代聚硅氧烷的填充硅橡膠體系。利用小角X射線散射（SAXS）、小角中子散射（SANS）、電鏡等手段，獲取了有無(wú)氘代鏈的復(fù)合材料中多層級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息基礎(chǔ)。其中，Xenocs的小角X射線散射儀發(fā)揮了重要作用。
2
測(cè)試和結(jié)果
以氫化聚甲基乙烯基硅氧烷（H-PMVS, XHG-110；浙江新安化工集團(tuán)有限公司有限公司）為橡膠基體。其平均分子量（Mw）約為6.5×105g/mol，乙烯基含量約為0.23 mol%。氣相法二氧化硅（A200；Evonik-Degussa AG，德國(guó)）直徑約為10 nm，用作填料。通過(guò)N2吸附測(cè)定的比表面積約為200 m2g-1。所用氚化聚二甲基硅氧烷（D-PDMS；Polymer Source）的Mn、Mw和Mw/Mn分別為81.5 ×103g/mol、132.0 ×103 g/mol和1.6。8phr（parts per hundred rubber）羥基硅油（GY-209-3，中國(guó)晨光化工研究院）作為偶聯(lián)劑和結(jié)構(gòu)控制劑。指定了4種樣品，即0phr二氧化硅的H-PMVS和D/H混合橡膠（5 wt% D-PDMS），以及50phr二氧化硅的H-PMVS和D/H混合橡膠。
展開(kāi) 納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用
以納米二氧化硅為顏料, PVA為膠粘劑, 添加陽(yáng)離子助劑,制備了數(shù)碼彩色噴墨打印紙專用涂料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以二氧化硅和聚乙烯醇為原料，添加適量陽(yáng)離子助劑制備出的彩噴紙涂料勃度適中，紙基適應(yīng)范圍廣，不含甲醛，打印效果好。
徐善浩等分別以二氧化硅（VK-SP30/VK-SP50/VK-SP30H/S），三種自組裝改性二氧化硅碳酸鈣和高嶺土為填料制備高光彩噴墨紙涂層材料，研究了填料對(duì)高光彩噴墨紙高光表層材料分辨和光澤的影響，以及不同粒徑的自組裝改性且粒徑約80 nm 的二氧化硅，是一種良好的高光彩噴墨紙涂層填料，對(duì)應(yīng)的涂層具有良好的光澤和較快的墨跡干燥速度。
5.納米二氧化硅在木器涂料中的應(yīng)用
在水性木器涂料中, 納米硅膠體的加入可以提高涂膜的硬度, 改善涂膜的耐水性 !耐老化性, 同時(shí)還可以改善涂膜的抗粘連性，在封閉底漆中, 納米硅膠體粒徑小,能很容易地進(jìn)人木材或纖維板的細(xì)小孔穴中，對(duì)這些孔穴進(jìn)行填充封閉，在干燥成膜后就能與基材粘結(jié)在一起形成不溶于水的涂層，從而起到很好的封閉效果；在水性中涂底漆中適當(dāng)?shù)仄慈胍欢ǖ募{米硅溶膠，既可以加快底漆中水分的釋放，改善干燥速度，又可以提高涂膜硬度，降低底漆成本；在水性PU類面漆中加入一定的納米硅溶膠對(duì)其耐水，抗粘連，硬度有明顯的改善。
展開(kāi) 諾貝爾獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)JACS:基于主客體策略的MOF外延生長(zhǎng)
【圖文導(dǎo)讀】
示意圖1 環(huán)糊精SAMs在二氧化硅基質(zhì)表面的形成
(a)兩步法接枝嵌二萘到基質(zhì)表面
(b)嵌二萘功能化的基質(zhì)表面
(c) γ-CD自組裝單層修飾的基質(zhì)表面
(d)通過(guò)γ-CD成核的CD-MOFs的生長(zhǎng)
圖1 CD-MOFs多晶薄膜的基本結(jié)構(gòu)形貌表征
(a)生長(zhǎng)3天的CD-MOFs薄膜的光學(xué)圖像
(b)生長(zhǎng)4天的CD-MOFs薄膜的光學(xué)圖像
(c)生長(zhǎng)5天的CD-MOFs薄膜的光學(xué)圖像
(d)CD-MOFs薄膜頂部的掃描電鏡圖像
(e)CD-MOFs薄膜橫截面的掃描電鏡圖像
(f)CD-MOFs的XRD表征
圖2 二氧化硅微球上的CD-MOFs生長(zhǎng)
(a)二氧化硅微球結(jié)構(gòu)示意圖
(b)利用后接枝方法在二氧化硅微球表面進(jìn)行嵌二萘功能化的示意圖
(c)通過(guò)γ-CD和嵌二萘主客體絡(luò)合反應(yīng)在二氧化硅微球表面進(jìn)一步修飾環(huán)糊精SAMs的示意圖
(d)以CD-MOFs為殼、二氧化硅微球?yàn)楹说暮藲そY(jié)構(gòu)示意圖
(e)二氧化硅微球的TEM圖像
(f-g)SiO2@CD-MOFs的TEM圖像
圖3 基于CD-MOFs薄膜的電化學(xué)探測(cè)器
(a-c)制備CD-MOFs基器件的示意圖
(d)CD-MOFs基器件的光學(xué)顯微圖像
(e)CD-MOFs基器件的光學(xué)照片
(f)連續(xù)的二氧化碳吸附
展開(kāi) [VirtualLab] SiO2膜層的可變角橢圓偏振光譜（VASE）分析
在本用例中，我們演示了VirtualLab Fusion中的橢圓偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂層上的使用。對(duì)于系統(tǒng)的參數(shù)，我們參考Woollam等人的工作 "可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）概述。I. 基本理論和典型應(yīng)用"，并研究該方法對(duì)輕微變化的涂層厚度有多敏感。
任務(wù)描述
鍍膜樣品
關(guān)于配置堆棧的更多信息。
利用界面配置光柵結(jié)構(gòu)
一般光柵組件能夠?qū)χ芷谛越Y(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。在各向同性的情況下，使用一個(gè)非常小的周期，以確保只有0階會(huì)傳播。二氧化硅層也是根據(jù)參考文獻(xiàn)來(lái)定義的。
- 涂層厚度：10納米
- 涂層材料。二氧化硅
- 折射率：擴(kuò)展的Cauchy模型。
?? = 1.44, ?? = 0.00422????2, ?? = 1.89?? - 05????4
- 基板材料：晶體硅
- 入射角度。75°
橢圓偏振分析儀
橢圓偏振分析儀用于計(jì)算相位差??，以及反射光束的振幅分量Ψ。
有關(guān)該分析儀的更多信息可在這里找到。
橢圓偏振分析儀
總結(jié) - 組件...
橢圓偏振系數(shù)測(cè)量
橢圓偏振分析儀測(cè)量反射系數(shù)（s-和p-極化分量）的比率??，并輸出相位差??，以及振幅分量Ψ，根據(jù)
在VirtualLab Fusion中，復(fù)數(shù)系數(shù)??p和??s是通過(guò)應(yīng)用嚴(yán)格耦合波分析（RCWA），也被稱為傅里葉模態(tài)法（FMM）來(lái)計(jì)算。因此，在研究光柵樣品的情況下，這些系數(shù)也可以是特定衍射階數(shù)的瑞利系數(shù)。
橢圓偏振對(duì)小厚度變化的敏感性
為了評(píng)估橢偏儀對(duì)涂層厚度即使是非常小的變化的敏感性，對(duì)10納米厚的二氧化硅層和10.1納米厚的二氧化硅膜的結(jié)果進(jìn)行了比較。即使是厚度的微小變化，1埃的差異也高于普通橢圓偏振的分辨率（0.02°為??，0.1°為??*）。
展開(kāi) 玻璃3D打印技術(shù)
是一種利用無(wú)機(jī)打印材料（二氧化硅納米粒子）分散在光固化粘合劑基質(zhì)中的復(fù)合材料，具有二氧化硅玻璃的突出特性，如機(jī)械、熱和化學(xué)穩(wěn)定性高，這使具有光滑光學(xué)表面的玻璃微結(jié)構(gòu)3D打印成為可能。由于光學(xué)傳輸窗口從紫外區(qū)延伸到紅外區(qū)，這種新材料也適用于生命科學(xué)、微流體、微反應(yīng)器或微光學(xué)領(lǐng)域的成像應(yīng)用。
△Photonic Professional GT2
新型光樹(shù)脂針對(duì)Nanoscribe 3D打印機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化。另外，作為玻璃制造工藝，熱處理是必要的。GP-Silica制造過(guò)程需要兩個(gè)步驟：
首先，利用GP-Silica進(jìn)行2PP高精度微結(jié)構(gòu)打印，未聚合的材料被沖走，形成所謂的綠色部件。
第二步，對(duì)生坯進(jìn)行熱處理（由均勻懸浮在聚合物粘合劑基質(zhì)中的二氧化硅納米顆粒組成）。首先在600°C下去除聚合的粘合劑基質(zhì)，然后在1300 °C下進(jìn)行燒結(jié)過(guò)程。在此步驟中，隨著二氧化硅納米粒子融合，零件體積縮小，顯示出純?nèi)廴谑⒉ＡУ?D微觀結(jié)構(gòu)。
△GP-Silica燒結(jié)工藝圖
德國(guó)弗萊堡大學(xué)的Kotz教授團(tuán)隊(duì)
來(lái)自德國(guó)弗萊堡大學(xué)的Kotz教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)直接激光書寫制造（DLW），使用雙光子可固化二氧化硅納米復(fù)合樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)了數(shù)十微米范圍內(nèi)的3D分辨率和6 nm的表面粗糙度的熔融二氧化硅玻璃結(jié)構(gòu)的有效成形。該團(tuán)隊(duì)使用了一種液體二氧化硅納米復(fù)合材料，由平均直徑約40納米的非晶態(tài)二氧化硅納米顆粒分散在單體粘結(jié)劑基質(zhì)中構(gòu)成。通過(guò)選擇交聯(lián)劑使粘結(jié)劑基體的折射率與熔融石英玻璃的折射率相匹配。
△透明熔融石英玻璃的DIW制造流程
該團(tuán)隊(duì)進(jìn)而制作了許多微結(jié)構(gòu)，以證明二氧化硅納米復(fù)合材料的DLW工藝可以以迄今未見(jiàn)的精度、復(fù)雜性和較低的表面粗糙度來(lái)成形熔融二氧化硅玻璃結(jié)構(gòu)。
展開(kāi) 用于熱管理的分層導(dǎo)熱聚合物納米復(fù)合材料
c.二氧化硅涂層UHMWPE光纖的掃描電子顯微鏡及其相應(yīng)的能量色散x射線光譜（EDS）。d.二氧化硅涂層UHMWPE光纖的透射電鏡（TEM）圖像。e.UHMWPE/二氧化硅異相薄膜。插圖顯示了涂覆在UHMWPE纖維上的二氧化硅納米顆粒組裝。f-g.UHMWPE、UHMWPE/氧化鋁和UHMWPE/二氧化硅的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和熱重分析。
END
★ 平臺(tái)聲明
部分素材源自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。分享目的僅為行業(yè)信息傳遞與交流，不代表本公眾號(hào)立場(chǎng)和證實(shí)其真實(shí)性與否。如有不適，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)處理。歡迎參與投稿分享！
展開(kāi) 
四川大學(xué)傅強(qiáng)教授課題組：通過(guò)添加氣相二氧化硅納米顆粒提高聚乳酸/乙烯-醋酸乙烯酯共混物的沖擊韌性
氣相二氧化硅(SiO2)可以有效地調(diào)節(jié)彈性體增韌塑料二元共混物的相形態(tài)和性能。研究表明，SiO2的選擇性分布對(duì)體系的形態(tài)和性能，特別是沖擊韌性起著決定性的作用。但是目前基于熱力學(xué)或/和動(dòng)力學(xué)調(diào)控氣相SiO2的選擇性分布方法還存在一定的局限性。因此，開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單、高效的新方法來(lái)調(diào)控氣相SiO2在不相容共混物中的選擇性分布具有重大的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
基于上述背景，四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院傅強(qiáng)教授課題組以聚乳酸/乙烯-醋酸乙烯酯(PLA/EVA)體系為模型，通過(guò)調(diào)控SiO2的比表面積來(lái)調(diào)節(jié)其在共混物中的選擇性分布，將PLA、EVA和SiO2同時(shí)熔融共混制備樣品。通過(guò)TEM (圖1) 觀察發(fā)現(xiàn)幾乎所有的低比表面積的SiO2 (A50) 都分布在兩相界面處 (圖1 a，a’)；中比表面積的SiO2 (A200)在兩相的界面處和EVA內(nèi)部均有分布 (圖1 b，b’) ；而大部分高比表面積的SiO2 (A380)分布在EVA相內(nèi)部 (圖1 c，c’)。
圖1 含有5 wt%不同比表面積SiO2: (a, a’) A50, (b, b’) A200 and (c, c’) A380的85PLA/15EVA共混物的透射電鏡圖
由于EVA的熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于PLA的熔點(diǎn)，EVA相先熔化，因此SiO2初始分布在EVA相中。而根據(jù)潤(rùn)濕系數(shù)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)SiO2的熱力學(xué)平衡位置是在PLA相中(表1、表2)。所以在加工過(guò)程中，SiO2會(huì)從EVA向PLA相遷移。
展開(kāi) 中科院寧波材料所：納米硅基負(fù)極材料研究取得進(jìn)展
近日，又報(bào)道了一種新型二維納米硅/二氧化硅復(fù)合負(fù)極材料（2D nano-Si/SiO2）。該工作利用層狀結(jié)構(gòu)CaSi2的拓?fù)滢D(zhuǎn)變，在酸性溶液中化學(xué)剝離Ca原子，留下單原子層褶皺狀硅烯，由于Si原子只存在sp3雜化，硅烯極不穩(wěn)定，在水溶液中氧化得到亞穩(wěn)態(tài)二維硅氧烯，二維硅氧烯經(jīng)過(guò)合適的熱處理?xiàng)l件脫水歧化得到二維納米硅/二氧化硅復(fù)合負(fù)極材料（2D nano-Si/SiO2），其中納米硅均勻分散于無(wú)定型硅氧化物。二維結(jié)構(gòu)可有效減少鋰離子遷移路程，納米硅和硅氧化物可有效降低了體積膨脹率，因此采用該方法制備的2D nano-Si/SiO2@C表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。該研究工作以“Two-dimensional silicon suboxides nanostructures with Si nanodomains confined in amorphous SiO2 derived from siloxene as high performance anode for Li-ion batteries”為題發(fā)表在Nano Energy上。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 示意圖及性能表征
（a）硅氧烯剝離過(guò)程示意圖。
（b）硅氧烯分子結(jié)構(gòu)示意圖。
（c）碳包覆二維納米硅/二氧化硅復(fù)合納米負(fù)極材料的微結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2 二維納米硅/二氧化硅復(fù)合負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性
【研究?jī)?nèi)容】
電化學(xué)性能測(cè)試表明，在0.15 A/g條件下，首次放電容量大于950 mAh/g，在7.5 A/g的大電流密度下，放電容量達(dá)360 mAh/g，相比于文獻(xiàn)已報(bào)道的硅或硅氧化物材料，倍率性能具有顯著優(yōu)勢(shì)；在1.5，3.0和7.5 A/g的大電流密度下，循環(huán)300周容量保持率分別為73%，73%和92%。
展開(kāi) VirtualLab Fusion應(yīng)用：氧化硅膜層的可變角橢圓偏振光譜（VASE）分析
在本用例中，我們演示了VirtualLab Fusion中的橢圓偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂層上的使用。對(duì)于系統(tǒng)的參數(shù)，我們參考Woollam等人的工作 "可變角度橢圓偏振光譜儀（VASE）概述。I. 基本理論和典型應(yīng)用"，并研究該方法對(duì)輕微變化的涂層厚度有多敏感。
任務(wù)描述
鍍膜樣品
橢圓偏振分析儀
總結(jié) - 組件...
橢圓偏振系數(shù)測(cè)量
橢圓偏振分析儀測(cè)量反射系數(shù)（s-和p-極化分量）的比率??，并輸出相位差??，以及振幅分量Ψ，根據(jù)
在VirtualLab Fusion中，復(fù)數(shù)系數(shù)??p和??s是通過(guò)應(yīng)用嚴(yán)格耦合波分析（RCWA），也被稱為傅里葉模態(tài)法（FMM）來(lái)計(jì)算。因此，在研究光柵樣品的情況下，這些系數(shù)也可以是特定衍射階數(shù)的瑞利系數(shù)。
橢圓偏振對(duì)小厚度變化的敏感性
為了評(píng)估橢偏儀對(duì)涂層厚度即使是非常小的變化的敏感性，對(duì)10納米厚的二氧化硅層和10.1納米厚的二氧化硅膜的結(jié)果進(jìn)行了比較。即使是厚度的微小變化，1埃的差異也高于普通橢圓偏振的分辨率（0.02°為??，0.1°為??*）。因此，即使是涂層中的亞納米變化也可以通過(guò)橢偏儀來(lái)測(cè)量。
* 數(shù)值根據(jù)Woollam et al., Proc. SPIE 10294, 1029402 (1999)
仿真結(jié)果與參考文獻(xiàn)的比較
被研究的SiO2層厚度變化為1埃時(shí)，??和??的差異。
展開(kāi) OptiFDTD應(yīng)用：用于光纖入波導(dǎo)耦合的硅納米錐仿真
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術(shù)作為納米錐和波導(dǎo)的平臺(tái)，因?yàn)樗峁└哒凵渎时龋?em>二氧化硅層作為光學(xué)緩沖器，并允許與集成電子電路兼容。[2]
[1]Jaime Cardenas, et al., “High Coupling Efficiency Etched Facet Tapers in Silicon Waveguides,” IEEE Phot. Tech. Lett. VOL. 26, NO. 23, 2380-2382 (2014)
[2]Vilson R. Almeida, et al., "Nanotaper for compact mode conversion," Opt. Lett. 28, 1302-1304 (2003);
3D FDTD仿真
要模擬的關(guān)鍵部件是來(lái)自參考文獻(xiàn)[1]的線性錐形硅波導(dǎo)（160 nm至500 nm寬度變化超過(guò)100 um長(zhǎng)度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導(dǎo)中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達(dá)到更快的模擬時(shí)間）
? 為了精確模擬線性錐形硅波導(dǎo)，錐形的網(wǎng)格尺寸應(yīng)該要設(shè)置密度大一些，因此在這種情況下使用不均勻的網(wǎng)格。
?光源在時(shí)域中設(shè)置為CW（ = 1.55 um），在空間域上設(shè)置為高斯橫向分布，并且位于二氧化硅波導(dǎo)的硅紙尖端。
注意：模擬時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)，以確保穩(wěn)態(tài)結(jié)果
仿真結(jié)果
頂視圖展示了錐形硅波導(dǎo)的有效耦合。
底部視圖顯示了不同位置的模式轉(zhuǎn)換（左：25 um，中間：65 um，右：103 um）
展開(kāi) 