納米硅
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-02-21
納米硅的實例教程
（文：李澍）
圖1硅納米柱結(jié)構(gòu)：嵌鋰前后的(a) 實心和(b)空心硅納米柱
圖2不同硅納米柱的嵌鋰過程：(a)非晶硅納米柱和(b?d)不同軸向取向的晶體硅納米柱
圖3硅納米柱嵌鋰過程中的能量最小化策略：(a)嵌鋰的硅納米柱中定義的三個區(qū)域；(b)四階段最小化示意圖；(c)用四種不同的極小化方法計算第四階段的勢能變化
圖4不同直徑實心非晶硅納米柱的模擬結(jié)果：(a)初始半徑為10.0nm的嵌鋰非晶硅納米柱的最終形狀；(b)非晶硅納米柱的體積膨脹率隨Li含量的變化；(c?f)完全嵌鋰后原子體積、原子徑向應力的分布(σr)、環(huán)向應力(σθ),、軸向應力(σz)沿徑向距離的分布；(g?i)不同嵌鋰階段的應力分布
圖5不同直徑的空心非晶硅納米柱的模擬結(jié)果；(a,b)嵌鋰過程中外徑和內(nèi)徑的變化；(c?f)嵌鋰后原子體積、徑向應力、環(huán)向應力和軸向應力的分布
圖6 嵌鋰后后不同軸向晶體硅納米柱的實驗圖像和模擬結(jié)果：(a?c)嵌鋰后晶體硅納米柱不同晶體取向(?110?, ?100?, 以及?111?)的俯視SEM圖；(d?f)軸向取向晶體硅納米柱全區(qū)域(?110?, ?100?, 以及?111?)的變形形態(tài)及環(huán)向應力分布；(g?i)特定方向的環(huán)向應力分布
圖7晶體硅納米柱的塑性流動：(a?d)晶體硅納米柱中選定原子的軌跡；(e)不同嵌鋰階段變形Li3.75Si合金的原子剪切應變。
展開 因此，了解納米尺度的熱輸運對于為特定的應用設(shè)計具有優(yōu)化的熱性能的結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的。在納米尺度上控制熱能傳遞和熱學性質(zhì)在許多應用中變得至關(guān)重要，因為這往往會限制器件的性能。
來自西班牙貝拉特拉大學的學者研究了自支撐納米硅膜的納米尺度結(jié)構(gòu)對熱導率的影響，以及制成懸浮式光機械納米棒時比表面積比的增加對熱導率的影響。本文還表征了不同的晶粒尺寸分布和幾何尺寸對導熱系數(shù)的相對影響，并闡明了不同的粒度分布和幾何尺寸對導熱系數(shù)的相對影響。采用微時域熱反射方法研究了自支撐納米硅膜的熱導率，發(fā)現(xiàn)熱導率急劇下降，降至10Wm-1K-1以下，且晶粒越小，熱導率下降幅度越大。在光機械納米結(jié)構(gòu)中，由于表面散射競爭降低導熱系數(shù)，這種等比在膜中要小。最后，本文介紹了一種新的通用非接觸式表征技術(shù)，該技術(shù)可以適用于任何支持熱移光學諧振的結(jié)構(gòu)。相關(guān)文章以“Thermal Properties of Nanocrystalline Silicon Nanobeams”標題發(fā)表在Advanced Functional Materials。
展開 CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，根據(jù)廣島大學官網(wǎng)日前消息顯示，廣島大學成功研發(fā)出高效發(fā)光納米硅合成技術(shù)，有望成為新一代不含重金屬的發(fā)光光源。據(jù)悉，該納米硅具有世界頂級的80%發(fā)光效率，其表面結(jié)構(gòu)成為高效發(fā)光的關(guān)鍵。此外，還首次成功實現(xiàn)了高效化所需的化學設(shè)計和物理設(shè)計的數(shù)據(jù)化 。
目前被廣泛應用的硅半導體，其卓越性能被用于智能手機和太陽能電池等領(lǐng)域中。但是，硅的發(fā)光效率極低，只有0.01%左右，不適用于做發(fā)光材料。
廣島大學理學部的研究生小野大成與自然科學研究支援開發(fā)中心的齋藤健一教授等人組成的研究小組，成功合成了具有世界頂級發(fā)光效率(80%)的紅色發(fā)光納米硅(硅量子點)。此外，研究小組還研發(fā)了采用這一技術(shù)的硅量子點LED。
并且，研究小組成功地對硅量子點和硅量子點LED的高效化所需的化學設(shè)計(表面化學種類和覆蓋率)和物理設(shè)計(結(jié)晶性和應力值)進行了數(shù)據(jù)化。迄今為止，還尚未有將高效發(fā)光體進行設(shè)計化的先例，因此這一研究有望成為今后高效硅量子點和硅量子點LED制造的有力典范。
展開 新型納米硅鋰電池問世，容量是傳統(tǒng)鋰電池的5倍
80歲的中國工程院院士陳立泉是中國鋰電產(chǎn)業(yè)的奠基人。上世紀80年代，陳立泉和團隊在中國率先開展了固體電解質(zhì)和鋰二次電池研究。1996年，他帶領(lǐng)科研團隊在國內(nèi)率先研制出鋰離子電池，率先解決了國內(nèi)鋰離子電池規(guī)?；a(chǎn)的科學技術(shù)與工程問題，實現(xiàn)了國內(nèi)鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化。
在江蘇溧陽，陳立泉院士的得意門生李泓，帶領(lǐng)團隊經(jīng)過二十多年的技術(shù)攻關(guān)，在一項鋰電池關(guān)鍵原材料上獲得了突破，并在2017年進行了量產(chǎn)。
納米硅負極材料是他們自主研發(fā)的新材料，用它做成的紐扣電池，其容量是傳統(tǒng)石墨鋰電池的5倍。
天目先導電池材料科技有限公司總經(jīng)理羅飛
硅在自然界中廣泛存在，儲量豐富，砂子的主要成分就是二氧化硅。但是要把金屬硅做成硅負極材料，就要進行特殊的加工處理。在實驗室里，完成這樣的加工處理并不是難事，但是要做成噸級的硅負極材料，這就需要大量的技術(shù)攻關(guān)和試驗。
中科院物理所從1996年就開始研究納米硅，2012年開始做硅負極材料生產(chǎn)線，直到2017年才做出第一條生產(chǎn)線，而且不停地調(diào)整修正。經(jīng)歷過幾千次的失敗才批量生產(chǎn)出了硅負極材料。目前，溧陽這家工廠年產(chǎn)鋰離子電池硅負極材料可以達到2000噸。
如果說硅負極材料是未來提高鋰電池能量密度的一個很好的選擇，那么固態(tài)電池技術(shù)則是解決目前鋰電池安全性、循環(huán)壽命等問題的一種公認的有效解決方案。當前很多國家都在積極布局固態(tài)電池的研制，中國在固態(tài)鋰電池技術(shù)方面的研發(fā)也在與國際同步。
在溧陽的這家工廠里，采用了李泓教授帶領(lǐng)團隊研發(fā)的固態(tài)鋰電池的無人機，續(xù)航里程比同樣規(guī)格的無人機，增加了20%。奧秘都在這個黑褐色的材料上，它們就是中科院物理研究所研制的固態(tài)化正極材料。
展開 據(jù)介紹，中科院物理所從1996年就開始研究納米硅，納米硅負極材料是他們自主研發(fā)的新材料，用它做成的紐扣電池，其容量是傳統(tǒng)石墨鋰電池的5倍。
同時，李泓教授研發(fā)的新型固態(tài)電池，采用這款電池的無人機，續(xù)航增加20%，奧秘都在這塊電池的固態(tài)化正極材料上。
2018年，這里已經(jīng)完成了300Wh/kg固態(tài)動力電池系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，在車輛上搭載后，可以使整車續(xù)航里程增加一倍。在今年5月份，這類固態(tài)電池已經(jīng)開始在消費類電子產(chǎn)品中使用。
此外，不僅中科院物理所，很多企業(yè)也都在探索新能源電池的技術(shù)、新材料。在廣東珠海的銀隆新能源儲能系統(tǒng)研究院，一輛純電公交車正在進行充電。
據(jù)工程師介紹，這輛搭載鈦酸鋰電池的公交車充電三分鐘，電量就從33%充到60%以上，僅僅8分鐘，公交車就已充滿了，電量顯示99%。
而且公交車線路固定，一般一個來回的公里數(shù)不會超過100公里，利用公交車司機休息的空擋，就可以充分發(fā)揮鈦酸鋰電池充電快的優(yōu)勢。而且工作溫度寬泛，在零下50℃的環(huán)境中，仍能正常充放電。
同時，該電池的循環(huán)放電壽命長，這家研究院，有一塊鈦酸鋰電池，在2014年開始就已進行充放電循環(huán)試驗，如今已過了六年時間，充放電超過3萬次，電池容量只衰減了不到10%，性能十分優(yōu)異。
更值得關(guān)注的是，這款電池的熱失控保護性能更令人驚嘆，技術(shù)人員現(xiàn)場演示了鈦酸鋰電池跌落、針刺、切割試驗。特別是鋼針刺穿電池后，沒有發(fā)生燃燒、冒煙現(xiàn)象，而且電池還能正常使用。
不過，鈦酸鋰電池雖然具有這么多優(yōu)點，但是能量密度不夠高，只有鋰電池的一半左右。因此，他們把電池的目標市場分，放在了公交車、專用車，以及儲能電站等對能量密度要求不高的應用場景中。
來源：快科技、央視財經(jīng)
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納米硅的最新內(nèi)容
超表面高階微分器助力光學計算突破4個月前
其單元結(jié)構(gòu)（如硅納米柱）類似“半波片”，當圓偏振光入射時，通過旋轉(zhuǎn)納米柱的取向角，可在透射或反射光中引入附加相位。這種相位調(diào)制僅依賴于結(jié)構(gòu)取向，對波長不敏感，因此具備寬波段工作潛力，是光學計算的理想載體。
2.從數(shù)學到光學：傅里葉變換的微分特性
根據(jù)傅里葉變換的微分性質(zhì)，對圖像進行n階微分，等效于在頻域（傅里葉平面）將其頻譜乘以(ik) 。
img.jishulink.com/202510/attachment/0a0e273789c04dc8bb60810952c3339f.png"></figure></figure><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center">超表面結(jié)構(gòu)（來自原文）</p><p><br></p><p>超表面核心參數(shù)與設(shè)計優(yōu)化</p><p>選用基于幾何相位的非晶硅納米塊作為超表面單元
介紹
在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]
耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]
錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉(zhuǎn)換器。[2]
錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術(shù)作為納米錐和波導的平臺，因為它提供高折射率比，包括二氧化硅層作為光學緩沖器
介紹
在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]
耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]
錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉(zhuǎn)換器。[2]
錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術(shù)作為納米錐和波導的平臺，因為它提供高折射率比，包括二氧化硅層作為光學緩沖器
（硅）樹脂的合成及其創(chuàng)新應用；
14.UV光固化改性樹脂及其應用研究進展;
15.涂料用UV光固化改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂制備工藝及性能研究；
16.有機氟和有機硅聚合物的合成和應用；
17.水性聚氨酯/丙烯酸酯雜化消光涂料及其制備方法及性能研究
18.光固化水性含氟聚氨酯—丙烯酸酯樹脂涂料的制備與研究。
介紹
在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]
耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]
錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉(zhuǎn)換器。[2]
錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術(shù)作為納米錐和波導的平臺
介紹
在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]
耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]
錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉(zhuǎn)換器。[2]
錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術(shù)作為納米錐和波導的平臺
介紹
在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]
耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]
錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉(zhuǎn)換器。[2]
錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術(shù)作為納米錐和波導的平臺，因為它提供高折射率比，包括二氧化硅層作為光學緩沖器
如下圖，作者制作了一排鋯硅納米柱，在其中摻雜熒光染料，隨后用顯微鏡聚焦渦旋光在納米柱一側(cè)，觀察到熒光分子被激活且熒光向著一側(cè)單向輻射。有兩點需要說明，第一個作者在仿真中使用的是偶極子光來近似等效聚焦渦旋光，第二點是作者的實驗現(xiàn)象我覺得也并不明顯是單向輻射，盡管他的仿真很明顯。
Liu等在生長于不銹鋼基底的硅納米線(SiNWs)負極上滴加電解液，再與鋰金屬箔直接接觸,進行補鋰。對補鋰后的負極進行半電池測試，發(fā)現(xiàn),未補鋰的SiNWs開路電壓(OCV)為1.55V,在0.01~1.00V首次0.1C放電的嵌鋰比容量為3800mAh/g;補鋰后的SiNWsOCV為0.25V，首次嵌鋰比容量為1600mAh/g。
