氣泡模板
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-13
氣泡模板的實例教程
近日，中科院化學所的宋延林研究員、喬雅麗研究員團隊開發了一種基于二維氣泡模板自組裝方法制備的透明銀網格電極，并實現高效柔性鈣鈦礦太陽能電池的制備。研究發現, 通過氣泡自組裝方法制備銀透明電極，可以實現銀納米粒子自下而上的緊密堆積與高效利用。半突起的銀網格結構通過擴散控制生長促進鈣鈦礦的均勻成核。同時，包埋的銀網格結構作為定域化的載流子傳輸通道提升了光生載流子的分離效率。他們采用這種透明電極，成功制備了柔性鈣鈦礦太陽能電池器件。在AM 1.5光照下光電轉換效率達到18.49%。相較于使用傳統ITO/PET電極的器件PCE提升了20%。這種半包埋柔性透明電極的研發有望推動柔性光伏器件的進一步發展。
有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉化效率已經突破了25%，引起學術界與工業界極大的關注。但是柔性器件效率始終低于剛性器件，是一個亟待解決的關鍵問題。為了提高柔性器件的效率，近年來的許多研究著重在新型透明電極的開發。與傳統ITO/PET電極光透過率差、方阻高相比，金屬納米結構作為透明電極能夠具備高導電性與光透過率，但是其較大的粗糙度影響了電荷傳輸的效率與器件的穩定性。因此，發展新的方法構筑有序可控的金屬納米結構，在提高導電性與光透過率的同時不損失電荷在界面處傳輸的效率，將是提升柔性鈣鈦礦太陽能電池效率的有效途徑。
本文要點
要點一：利用氣泡模板法組裝并轉印的透明銀網格兼具低方阻、高透光、低粗糙度等特點。
展開 Small methods：蒸發誘導液滴自組裝精確構筑微結構
近期，香港大學機械工程系王立秋教授研究組和深圳大學孔湉湉博士研究組提出了以微流控液滴為模板，利用乳液蒸發方法促進液滴自組裝實現大面積高精度微米結構的制備。結構調控通過雙重機制完成：1）蒸發誘導微液滴自組裝，在宏觀尺度上形成高度有序的液滴陣列；2）自組裝完成后，微液滴受力變形可在微米尺度上進一步精確調控微結構的類型和尺寸。研究者揭示了自組裝過程的調控機制，并根據液滴數量和變形程度，構建理論模型，精確描述了不同的結構類型和微觀尺寸特征。該制備方法可拓展至雙重乳液和Pickering乳液等，實現微結構的復雜化和功能化，例如在多孔結構中鑲嵌微顆粒、制備微納層次結構等。通過控制表面結構可實現固體表面潤濕特性的調控，如超疏水、空氣中親油/疏油、水下超疏油和液體灌注的超滑表面的設計與制備等。
該方法充分利用了微流控技術在微米尺度上精確控制液滴尺寸、結構、組分的能力，并通過乳液蒸發法在微觀和宏觀尺度上同時實現結構的精確控制。進一步豐富液滴模板的多樣性，有望在不同尺度上構筑結構和性能高度可控的新型功能材料。
一種通用氣泡模板衍生法制備石墨烯多空材料
最近，清華大學材料學院朱宏偉教授團隊和中國航發北京航空材料研究院何利民研究員合作在Advanced Functional Materials上發表文章，提出了一種在氣-液界面組裝制備石墨烯多孔材料的通用方法，該文也入選了該期的內封底。利用表面活性劑泡沫團聚體為模板，控制氧化石墨烯和氣泡混合液的穩定，冷凍干燥進行結構固定，后續高溫處理可同時還原氧化石墨烯和去除表面活性劑，得到三維石墨烯海綿。另外，將泡沫團聚體與刮涂制膜相結合，可制備大面積獨立自支撐的二維石墨烯多孔膜。
展開 對其生長機理以及形成過程進行了深度的剖析：活化劑(KOH或K2CO3)是保證3-D GPCN高比表面積(＞1200m2g-1)的關鍵因素，三維模板（硬模板或氣泡模板）是實現3-D GPCN良好的三維結構的重要保證，3-D GPCNs的納米厚度(5-100nm)與分子前體、活化劑、三維模板等因素有關。新型的3-D石墨烯類碳納米板網絡由高度空間互聯的超薄碳納米板(＜10nm)組裝而成。樣品還具有獨特的分層多孔結構和高比表面積(2017m2g-1)。同時具有良好的電化學性能。在電流密度為1Ag-1下有相對較高的比電容316.8Fg-1,在相同電流密度下經過2000次循環后的電容保持率達到92.5%。證明了3-D GPCN樣品為高摻氧碳材料，相對較低的內阻使其具有良好的導電性。同時，本文章報道的一鍋法埋地保護KOH活化技術具有以下幾個優點：(1)不需要額外的預模板(2)埋保護技術便宜(3)一步活化技術可大規模生產。這些結果清楚地表明，目前的三維石墨烯類碳納米板網絡是一種很有前途的高性能超級電容器電極材料。而以一鍋法埋地保護KOH活化技術合成的3-D GPCN電極材料可以為超級電容器的實際應用提供性能優化和耐久性。并且該制備方法具有工業化生產的現實意義。
文獻鏈接：
Three-dimensional graphene-like porous carbon nanosheets derived from molecular precursor for high-performance supercapacitor（Electrochimica Acta, 2018, DOI:10.1016/j.electacta.2018.11.002）
來源：材料人
展開 模板表面粗糙或清理不干凈，粘有干硬水泥砂漿等雜物，拆模時表面被粘損，出現麻面。 模板表面清理干凈，模板拼縫嚴密，脫模劑涂刷均勻，不得漏涂。混凝土必須按操作規程分層搗實，不漏搗，每層混凝土搗至氣泡全部排除。
模板接縫拼裝不嚴密，灌注混凝土時縫隙漏漿，混凝土表面沿摸板縫出現麻面。
鋼模板脫模劑涂抹不均勻，拆摸時混凝土表面粘結模板，引起麻面。混凝土振搗不密實，混凝土中的氣泡未排除，一部分氣泡停留在模板表面，形成麻面。
孔洞
現 象 原 因 分 析 預 防 措 施
混凝土結構有空隙。 未按規定下料，料斗直接將砼卸入模板，下料過多，振搗不到位。 鋼筋密集構件采用細石子砼，人工振搗有困難時采用機械配合，下部灌注到位困難時在模板兩側開口灌注，振搗密實后再封好模板往上灌。插入式振搗器采用垂直或45度角振搗，插入點交錯排列，距離不大于振搗器作用半徑1.5倍，快插慢扒。混凝土自由下落高度不大于2m。加強施工技術管理和質量控制工作，發現模板內有雜物及時清除。
在鋼筋密集處或預埋件處，灌注不暢。
未按順序振搗或漏搗。
混凝土離析，模板漏漿形成蜂窩。
施工組織不好，未按施工順序和施工工藝認真操作。
混凝土中有硬塊雜物或大件料具掉入其中。
蜂窩
現 象 原 因 分 析 預 防 措 施
混凝土局部酥松，砂漿小石子多，粗骨料之間出現空隙，形成蜂窩狀孔洞 混凝土配合比不準，集料計量有誤。
采用電子計量設備，保證計量準確，拌合時間不得小于規范規定要求，混凝土自由下落高度不大于2米，混凝土灌注攤鋪厚度不大于振搗器作用部分長度的1.25倍，移動半徑不大于作用半徑的1.5倍，距模板距離不大于作用半徑的1/2，上下層結合良好，振搗時插入下層5cm，合格的振搗現象：砼不下沉，無氣泡出現。專人檢查模板發現問題立即加固。
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本文要點
要點一：利用氣泡模板法組裝并轉印的透明銀網格兼具低方阻、高透光、低粗糙度等特點。
本工作通過利用氣泡模板法將銀納米顆粒組裝成均勻致密的銀網格結構，并通過犧牲層轉印的方法將銀網格包埋入PDMS基底以降低其粗糙度。
對其生長機理以及形成過程進行了深度的剖析：活化劑(KOH或K2CO3)是保證3-D GPCN高比表面積(＞1200m2g-1)的關鍵因素，三維模板（硬模板或氣泡模板）是實現3-D GPCN良好的三維結構的重要保證，3-D GPCNs的納米厚度(5-100nm)與分子前體、活化劑、三維模板等因素有關。新型的3-D石墨烯類碳納米板網絡由高度空間互聯的超薄碳納米板(＜10nm)組裝而成。
一種通用氣泡模板衍生法制備石墨烯多空材料
最近，清華大學材料學院朱宏偉教授團隊和中國航發北京航空材料研究院何利民研究員合作在Advanced Functional Materials上發表文章，提出了一種在氣-液界面組裝制備石墨烯多孔材料的通用方法，該文也入選了該期的內封底。
混凝土振搗不密實，混凝土中的氣泡未排除，一部分氣泡停留在模板表面，形成麻面。
孔洞
現 象 原 因 分 析 預 防 措 施
混凝土結構有空隙。 未按規定下料，料斗直接將砼卸入模板，下料過多，振搗不到位。 鋼筋密集構件采用細石子砼，人工振搗有困難時采用機械配合，下部灌注到位困難時在模板兩側開口灌注，振搗密實后再封好模板往上灌。
