氣泡模板的案例
中科院化學(xué)所宋延林研究員團隊《Nano Energy》：基于氣泡模板自組裝的透明電極，實現(xiàn)高效柔性鈣鈦礦太陽能電池的制備
近日，中科院化學(xué)所的宋延林研究員、喬雅麗研究員團隊開發(fā)了一種基于二維氣泡模板自組裝方法制備的透明銀網(wǎng)格電極，并實現(xiàn)高效柔性鈣鈦礦太陽能電池的制備。研究發(fā)現(xiàn), 通過氣泡自組裝方法制備銀透明電極，可以實現(xiàn)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(wǎng)格結(jié)構(gòu)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(wǎng)格結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換效率達到18.49%。相較于使用傳統(tǒng)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(fā)有望推動柔性光伏器件的進一步發(fā)展。
有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)突破了25%，引起學(xué)術(shù)界與工業(yè)界極大的關(guān)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(guān)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(fā)。與傳統(tǒng)ITO/PET電極光透過率差、方阻高相比，金屬納米結(jié)構(gòu)作為透明電極能夠具備高導(dǎo)電性與光透過率，但是其較大的粗糙度影響了電荷傳輸?shù)男逝c器件的穩(wěn)定性。因此，發(fā)展新的方法構(gòu)筑有序可控的金屬納米結(jié)構(gòu)，在提高導(dǎo)電性與光透過率的同時不損失電荷在界面處傳輸?shù)男剩瑢⑹翘嵘嵝遭}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(zhuǎn)印的透明銀網(wǎng)格兼具低方阻、高透光、低粗糙度等特點。
展開 材料訊丨國產(chǎn)1000千瓦級發(fā)動：實現(xiàn)100%運轉(zhuǎn)；納米棒復(fù)合催化劑用于尿素電解高效堿性水解產(chǎn)氫
Small methods：蒸發(fā)誘導(dǎo)液滴自組裝精確構(gòu)筑微結(jié)構(gòu)
近期，香港大學(xué)機械工程系王立秋教授研究組和深圳大學(xué)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(fā)方法促進液滴自組裝實現(xiàn)大面積高精度微米結(jié)構(gòu)的制備。結(jié)構(gòu)調(diào)控通過雙重機制完成：1）蒸發(fā)誘導(dǎo)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(diào)控微結(jié)構(gòu)的類型和尺寸。研究者揭示了自組裝過程的調(diào)控機制，并根據(jù)液滴數(shù)量和變形程度，構(gòu)建理論模型，精確描述了不同的結(jié)構(gòu)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(xiàn)微結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和功能化，例如在多孔結(jié)構(gòu)中鑲嵌微顆粒、制備微納層次結(jié)構(gòu)等。通過控制表面結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)固體表面潤濕特性的調(diào)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(shè)計與制備等。
該方法充分利用了微流控技術(shù)在微米尺度上精確控制液滴尺寸、結(jié)構(gòu)、組分的能力，并通過乳液蒸發(fā)法在微觀和宏觀尺度上同時實現(xiàn)結(jié)構(gòu)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(gòu)筑結(jié)構(gòu)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(xué)材料學(xué)院朱宏偉教授團隊和中國航發(fā)北京航空材料研究院何利民研究員合作在Advanced Functional Materials上發(fā)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(nèi)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(wěn)定，冷凍干燥進行結(jié)構(gòu)固定，后續(xù)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(jié)合，可制備大面積獨立自支撐的二維石墨烯多孔膜。
展開 基于分子前驅(qū)體的三維類石墨烯多孔碳納米片設(shè)計及超級電容器應(yīng)用
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(guān)鍵因素，三維模板（硬模板或氣泡模板）是實現(xiàn)3-D GPCN良好的三維結(jié)構(gòu)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(guān)。新型的3-D石墨烯類碳納米板網(wǎng)絡(luò)由高度空間互聯(lián)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(jié)構(gòu)和高比表面積(2017m2g-1)。同時具有良好的電化學(xué)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(jīng)過2000次循環(huán)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(nèi)阻使其具有良好的導(dǎo)電性。同時，本文章報道的一鍋法埋地保護KOH活化技術(shù)具有以下幾個優(yōu)點：(1)不需要額外的預(yù)模板(2)埋保護技術(shù)便宜(3)一步活化技術(shù)可大規(guī)模生產(chǎn)。這些結(jié)果清楚地表明，目前的三維石墨烯類碳納米板網(wǎng)絡(luò)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(shù)合成的3-D GPCN電極材料可以為超級電容器的實際應(yīng)用提供性能優(yōu)化和耐久性。并且該制備方法具有工業(yè)化生產(chǎn)的現(xiàn)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 混凝土工程質(zhì)量控制與評定方法及可靠性原理分析應(yīng)用
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(xiàn)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(guī)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?xí)r縫隙漏漿，混凝土表面沿摸板縫出現(xiàn)麻面。
鋼模板脫模劑涂抹不均勻，拆摸時混凝土表面粘結(jié)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(xiàn) 象 原 因 分 析 預(yù) 防 措 施
混凝土結(jié)構(gòu)有空隙。 未按規(guī)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(gòu)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(cè)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(shù)管理和質(zhì)量控制工作，發(fā)現(xiàn)模板內(nèi)有雜物及時清除。
在鋼筋密集處或預(yù)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(xiàn) 象 原 因 分 析 預(yù) 防 措 施
混凝土局部酥松，砂漿小石子多，粗骨料之間出現(xiàn)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(shè)備，保證計量準確，拌合時間不得小于規(guī)范規(guī)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(jié)合良好，振搗時插入下層5cm，合格的振搗現(xiàn)象：砼不下沉，無氣泡出現(xiàn)。專人檢查模板發(fā)現(xiàn)問題立即加固。
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