超薄氧化物的案例
Energy & Environmental Science：超薄非晶態(tài)鈷釩氫(氧)氧化物用于高效
低成本催化劑，特別是3d金屬(V, Mn, Fe, Co, Ni) 化合物的使用已經(jīng)顯示出替代高活性但稀有的貴金屬氧化物(例如IrO2和RuO2)的巨大潛力。近年來，具有獨特分子式和固有豐富缺陷的非晶態(tài)材料由于具有高效催化的能力而備受關(guān)注。Kanan和Nocera關(guān)于自修復(fù)無定形磷酸鈷的報告促進(jìn)了易于制備、富含地球的催化劑的開發(fā)。Indra等人表明無定形鈷鐵氧化物對OER的性能甚至優(yōu)于它們對應(yīng)的晶體。對于非晶態(tài)氫氧化鈷和氫氧化鎳納米片以及基于非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的其它高級催化劑也獲得類似的結(jié)果。
然而，如何合理設(shè)計具有優(yōu)化的整體性能，即低過電位和長期穩(wěn)定性的非晶態(tài)電催化劑仍然是一個重大挑戰(zhàn)。目前，有兩種設(shè)計策略可用于提高催化活性。一種是利用可控合金化合物形成有利的局部配位和能量學(xué)，而另一種是利用超薄樣品的有益界面效應(yīng)來增加活性金屬位點的暴露并實現(xiàn)更快的離子遷移。
【成果簡介】
近日。來自北京航空航天大學(xué)的郭林教授香港科技大學(xué)的楊世河教授以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的羅毅教授（共同通訊）在Energy & Environmental Science聯(lián)合發(fā)表文章，題為：Ultrathin amorphous cobalt–vanadium hydr(oxy)oxide catalysts for the oxygen evolution reaction。研究人員合成的超薄非晶態(tài)鈷釩氫(氧)氧化物是一種非常有前途的用于OER的電催化材料，在10 mA cm?2下具有0.250 V的低過電位(當(dāng)負(fù)載在Au泡沫上時甚至更低至0.215 V )，并且在堿性介質(zhì)中具有長的穩(wěn)定反應(yīng)時間(170 h)。結(jié)合原位X射線吸收光譜表征和第一性原理模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)超薄、無定形和合金化的結(jié)構(gòu)特征使其易于轉(zhuǎn)變?yōu)槔硐氲幕钚韵啵瑥亩@著提高了催化活性。
展開 ：超薄氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的鐵電體可調(diào)磁性斯格明子
【成果簡介】
近日，在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陸輕鈾教授，韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)、韓國首爾大學(xué)Lingfei Wang和Tae Won Noh教授團(tuán)隊（共同通訊作者）帶領(lǐng)下，與中國科學(xué)院強磁場科學(xué)中心、新加坡國立大學(xué)和韓國成均館大學(xué)合作，報告了在超薄BaTiO3/SrRuO3 (BTO/SRO)雙層異質(zhì)結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)鐵電體（FE）驅(qū)動的、高度可調(diào)諧的磁性斯格明子。在BTO中，F(xiàn)E驅(qū)動的離子位移可以穿過異質(zhì)界面，并繼續(xù)為多個單元單元進(jìn)入SRO。這種所謂的FE鄰近效應(yīng)已經(jīng)在不同的FE/金屬氧化物異質(zhì)界面中得到了預(yù)測和證實。在BTO/SRO異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，這種效應(yīng)可以誘導(dǎo)相當(dāng)大的DMI，從而穩(wěn)定強大的磁性物質(zhì)。此外，通過利用BTO覆蓋層的FE極化，可以實現(xiàn)對斯格明子性質(zhì)的局部、可逆和非易失性控制。這種鐵電可調(diào)的斯格明子系統(tǒng)為設(shè)計具有高集成性和可尋址性的基于斯格明子的功能設(shè)備提供了一個潛在的方向。相關(guān)成果以題為“Ferroelectrically tunable magnetic skyrmions in ultrathin oxide heterostructures”發(fā)表在了Nat. Mater.上。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 鐵電體鄰近效應(yīng)和BTO/SRO界面的DMI
a，BTO/SRO界面鐵電體（FE）鄰近效應(yīng)的示意圖。BTO中的FE驅(qū)動的離子位移可以滲透到SRO中，達(dá)到幾個單位晶胞（u.c.）的深度。氧和Ti（Ru）之間的離子位移沿著[001]軸表示為δTi-O(δRu-O)。
b，SRO中的DMI具有非零δRu-O。DMI向量D12垂直于由兩個Ru陽離子和一個O原子配體組成的假想三角形。
展開 不同流道布置的平板式固體氧化物燃料電池蠕變損傷研究
梯度孔隙陽極固體氧化物燃料電池的熱應(yīng)力[J]. 硅酸鹽學(xué)報，2022，50(5)：1-8. SONG Ming，DU Chuansheng，WANG Bingying，et al.Thermal stress of solid oxide fuel cell with gradientporosity anode[J]. Journal of the Chinese CeramicSociety，2022，50(5)：1-8.
[6] 宋明，王文慧，杜傳勝，等. 平板式固體氧化物燃料電池的熱機械行為[J]. 硅酸鹽學(xué)報，2021，49(3)：476-482. SONG Ming，WANG Wenhui，DU Chuansheng，et al.Thermomechanical behavior of planar solid oxide fuelcell[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society，2021，49(3)：476-482.
[7] 宋明，馬帥，蔣文春，等. 小沖桿試驗評價平板式固體氧化物燃料電池釬焊密封接頭力學(xué)性能研究[J]. 機械工程學(xué)報，2021，57(10)：178-186. SONG Ming，MA Shuai，JIANG Wenchun，et al.Evaluating mechanical properties of brazed seal joint ofplanar solid oxide fuel cell by small punch test[J]. Journalof Mechanical Engineering，2021，57(10)：178-186.
[8] LAURENCIN J，DELETTE G，USSEGLIO-VIRETTA F，et al.
展開 基于低溫?zé)Y(jié)的高比能固態(tài)電池的厚氧化物正極
而對空氣穩(wěn)定的氧化物電解質(zhì)（LATP、LLZO等），由于高界面電阻，復(fù)合正極的面積容量通常<0.5 mAh cm-2。在氧化物電解質(zhì)中，LATP具有高的氧化電壓和較低的密度，有望在SSB中實現(xiàn)高的能量密度。然而在高溫（>700 ℃）下，LATP和LCO之間存在嚴(yán)重的互擴散和化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致生成難以控制厚界面相，這些界面相通常具有低電導(dǎo)率。因此，應(yīng)開發(fā)低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，設(shè)計并制備具有自限性的、電子和離子導(dǎo)電的、與LATP和LCO緊密接觸的界面相勢在必行。
工作介紹
近日，南京林業(yè)大學(xué)韓響副教授、廈門大學(xué)陳松巖教授、美國華盛頓大學(xué)楊繼輝教授和西北太平洋國家實驗室劉俊教授在Energy & Environmental Science上發(fā)了題為“All Solid Thick Oxide Cathodes based on Low Temperature Sintering for High Energy Solid Batteries”的論文。該工作通過原位低溫液相燒結(jié)，在LATP基固態(tài)電池中構(gòu)建了一種薄且連續(xù)的混合導(dǎo)電界面。這些混合導(dǎo)電界面相極大地改善了載流子輸運性質(zhì)，在LATP/LiCoO2復(fù)合正極體系實現(xiàn)了~6 mAh cm-2面積容量。該技術(shù)也適用于富鎳正極材料，面積容量高達(dá)~10 mAh cm-2，有望實現(xiàn)比能量大于400 Wh kg-1的SSB。與使用氧化物和硫化物SSE的混合正極相比，該復(fù)合極的面容量分別提高了十倍和三倍。廈門大學(xué)楊勇教授，西北太平洋國家實驗室王崇民教授和南方科技大學(xué)張文清教授對文章的提升和組織給與了重要幫助。
內(nèi)容表述
1. LABTP/LCO復(fù)合正極的設(shè)計和面容量
圖1. 采用液相燒結(jié)技術(shù)制備LABTP/LCO固態(tài)復(fù)合正極的設(shè)計、優(yōu)化和面積容量。
展開 
氧化物薄膜研究重要進(jìn)展！
這一結(jié)果不僅為人們深入理解氧化物薄膜中的skyrmions提供了實驗基礎(chǔ)，而且為人們從微觀角度認(rèn)識和操控skyrmions提供了參考。
強磁場中心自主研發(fā)的該高靈敏磁力顯微鏡（MFM），可在4.5K-300K和18/20T 磁場下對微觀磁結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控與成像，可對3um小樣品進(jìn)行精準(zhǔn)定位與測量，并能對3-5層的少數(shù)原子或單胞層磁性樣品實現(xiàn)磁結(jié)構(gòu)成像，這是國際上迄今達(dá)到的最高水平。（來源：合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）
來源：材料科學(xué)與工程
《Scripta Materialia》一種新的熵穩(wěn)定氧化物！
圖1 不同組分氧化物的X射線衍射圖和中子衍射圖
圖2 結(jié)構(gòu)連接示意圖
圖3 不同系列氧化物的相互聯(lián)系示意圖
A6B2O17的每個分子式單位的構(gòu)型熵幾乎比含有“高熵氧化物”的等摩爾五組分所能達(dá)到的最大構(gòu)型熵高近3倍。因此，偽二元A6B2O17調(diào)制結(jié)構(gòu)同源系列的其他調(diào)制相也可以被視為新的熵穩(wěn)定氧化物。這些化合物具有廣泛的無序度，它們在室溫下是亞穩(wěn)態(tài)的，并僅在升高的溫度下才穩(wěn)定。這種結(jié)構(gòu)的特定或不相稱的調(diào)制，能量角度上比完全隨機結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。
本文開發(fā)了一種新的熵穩(wěn)定氧化物A6B2O17(A=Zr, Hf; B=Nb, Ta)，通過研究表明熵穩(wěn)定氧化物并不罕見，本文為設(shè)計和發(fā)現(xiàn)其他熵穩(wěn)定氧化物系統(tǒng)開辟了新的路徑。（文：破風(fēng)）
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展開 2021年中國車載CIS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器）行業(yè)概覽
～全篇完～
本周新增報告：
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一種使用旁通閥的多堆固體氧化物燃料電池（SOFC）熱管理方法
固體氧化物燃料電池（SOFC）是可再生能源轉(zhuǎn)換裝置，由于其低排放、高效率和易于獲得等優(yōu)點，成為具有巨大潛力的能源裝置選擇之一。大型SOFC固定式發(fā)電系統(tǒng)通常由多個電堆組裝而成，系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)越。SOFC 多堆系統(tǒng)通常由多個堆和平衡的組件組成，包括輸配電網(wǎng)絡(luò) 、熱交換器和廢氣處理裝置。由于流量、溫度和燃料之間的密切關(guān)系，電堆的結(jié)構(gòu)可以顯著影響這些物理量的分布。因此，參數(shù)的任何不均勻性都會影響整個堆棧的均勻性。為了提高系統(tǒng)的一致性，有必要研究系統(tǒng)的流量和溫度分布以及進(jìn)行有效的熱管理。
02
成果掠影
近期，華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院涂正凱研究員團(tuán)隊提出了一種使用旁通閥的多堆固體氧化物燃料電池（SOFC）系統(tǒng)均勻熱管理方法，來解決溫度分布不均的問題。流量網(wǎng)絡(luò)計算出的流量特性和電堆的電熱特性決定了旁通閥的開度（或空氣混合比）。結(jié)果表明，在 5 kW 多堆系統(tǒng)中，通過所提出的熱管理策略，可以將 60 K 的最大溫差降至 0 K。旁通閥的應(yīng)用使系統(tǒng)能夠達(dá)到溫度一致性，整個SOFC系統(tǒng)的熱效率在設(shè)定溫度下最高可提高50%。相關(guān)研究成果以“Thermal management of bypass valves for temperature difference elimination in a 5 kW multi-stack solid oxide fuel cell system”為題發(fā)表于《Applied Thermal Engineering》。
03
圖文導(dǎo)讀
圖1 集成多堆棧流配置的示意圖。
展開 《Advanced Materials》封面：超薄磁性折紙致動器
Tracy教授、Denys Makarov 教授和同事們制造了超薄且可重構(gòu)的磁性折紙致動器，配備了高度順從的磁場傳感器，允許檢測其磁化狀態(tài)并控制復(fù)雜的組裝任務(wù)。此功能對于確保基于折紙的可重構(gòu)智能執(zhí)行器的正常無故障運行非常重要，這是應(yīng)變工程 3D 架構(gòu)和軟機器人的核心。相關(guān)封面論文以題為Reconfigurable Magnetic Origami Actuators with On-Board Sensing for Guided Assembly發(fā)表在《先進(jìn)材料》上，同時收錄為封面。
封面圖
參考文獻(xiàn)：
doi.org/10.1002/adma.202170191
往期回顧
1.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，用于耐鹽太陽能海水淡化
2.北化李曉鋒/于中振《AFM》超靈敏壓力/彎曲傳感器雙向冷凍軟而彈性層狀石墨烯氣凝膠的合理設(shè)計
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，上述僅代表個人觀點。投稿，薦稿或合作請后臺聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！
展開 天大《Nature Commun》：實現(xiàn)高強高塑性氧化物彌散強化合金！
通過粉末冶金和各種鑄造技術(shù)，納米陶瓷或金屬間化合物顆粒，如氧化物和碳化物，引入金屬基體，生產(chǎn)許多具有誘人的物理和機械性能的材料。然而，由于其物理化學(xué)性質(zhì)與基體完全不同，這些非原位納米陶瓷或金屬間化合物顆粒傾向于在金屬基體的晶界處聚集和結(jié)合，與基體形成半共格或非共格界面，與上述原位共格超細(xì)納米沉淀物相比，它們的強化效果明顯減弱。此外，由于變形不相容，這些非原位第二相顆粒與基體之間的半共格或非共格界面容易誘發(fā)嚴(yán)重的應(yīng)力集中，導(dǎo)致材料開裂，進(jìn)而導(dǎo)致材料延性的降低。因此，對于非原位第二相粒子增強合金體系，如何通過與基體完全晶格相干、超細(xì)尺寸、完全晶內(nèi)分布的原位方法引入這些粒子，已成為進(jìn)一步開發(fā)高性能第二相顆粒強化合金的關(guān)鍵。
此文中，研究者成功地將陶瓷氧化物納米顆粒均勻分散在金屬基體晶粒內(nèi)，晶間氧化物顆粒完全消失，制備出了高性能氧化物彌散強化合金，即W基ODS合金。經(jīng)低溫?zé)Y(jié)和高能鍛造后，高密度的氧化物納米顆粒均勻地分散在W晶粒內(nèi)，晶間氧化物顆粒完全消失。結(jié)果表明，在室溫條件下，合金的強度和塑性得到了很大的提高。研究者所采用核殼粉末作為前驅(qū)體制備高性能ODS合金的策略，有望應(yīng)用于其他彌散強化合金體系。
圖1 cWY合金的力學(xué)性能。
圖2 納米氧化物的TEM和HAADFSTEM圖像。
圖3 W晶粒的電子背散射衍射表征。
圖4 氧化物@W核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合粉體的XRD、TEM和HAADF STEM圖像。
綜上所述，研究者通過燒結(jié)制備出獨特的氧化物@W核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合粉體，成功制備出高性能氧化物彌散強化W基合金。研究者創(chuàng)新的低溫水熱法和隨后的冷凍干燥法，使氧化物@W核殼納米粉體的形成成為可能。
展開 金屬氧化物單軸壓縮原子模擬
金屬氧化物單軸壓縮原子模擬
金屬氧化物單軸壓縮原子模擬
單軸壓縮下，金屬氧化物出現(xiàn)剪切破壞
Comsol金屬氧化物避雷器（MOA）電-熱耦合計算
計算模型網(wǎng)格和質(zhì)量分布圖
4 結(jié)果展示
模型采用穩(wěn)態(tài)分離式求解器進(jìn)行求解，通過計算得到金屬氧化物避雷器的電勢、電場和溫度場等結(jié)果分布如下所示。
圖6. 電勢分布
圖7. 電場分布
圖8. 溫度場分布
編輯：電子F430
文案：RICHER
審核：趙佳樂
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QLED | 超薄量子點LED：像紙一樣自由折疊
IBS納米粒子研究團(tuán)也曾于2015年開發(fā)出厚度約為30分之1的3微米(?)超薄QLED，并將其制作成可穿戴顯示器。
在此次研究出的超薄QLED可以自由自在地折疊。成功制作出了具有蝴蝶、飛機、金字塔等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的3D可折疊QLED。
研究組新開發(fā)出了利用二氧化碳激光對QLED表面沉積的環(huán)氧薄
膜
進(jìn)
行部分
蝕
刻的
“
選擇
性激光
蝕
刻工程
”
。
蝕
刻部分比周
圍
相
對
薄，容易受到外力影
響
。
若比喻為折
紙
，就是制造
“
折
線
”
。
這時
，
QLED
和
環(huán)氧
薄膜之
間
有一
層
由
銀
和
鋁
合金
組
成的薄的防
蝕層
，可以有效地防止激光
對
QLED
內(nèi)
部的
損傷
。
研究組利用該工程成功地精確調(diào)節(jié)了可折疊QLED曲率半徑，并成功制作出了曲率半徑不到50微米的可折疊QLED。如果曲率半徑在數(shù)十微米以下，肉眼看就像折痕很鋒利。且即使是500多次反復(fù)折疊，包括棱角部分在內(nèi)的所有發(fā)光面都確保了穩(wěn)定地運行。
研究組還組成了由64個像素組成的金字塔型3D可折疊QLED，實現(xiàn)了2D和3D結(jié)構(gòu)之間的自由變形，可以自由折疊成用戶想要的形態(tài)顯示的開發(fā)方向可能性。
Kim Daehyung副團(tuán)長補充表示：“得益于合金組成的防蝕刻層激光制程,實現(xiàn)了可以像紙一樣折疊自如的3D折疊QLED”，“未來可以制作出超越在此次研究中制作的64個像素組成的顯示器，實現(xiàn)更復(fù)雜形態(tài)的QLED顯示屏。”
展開 基LS-DYNA的超薄件拉延及回彈分析
<p class="ql-align-center"><strong style="color: rgb(25, 27, 31);">LS-DYNA學(xué)習(xí)筆記-薄板沖壓成形-殼單元網(wǎng)格類型&積分點&分析類型</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p> 使用LS-DYNA進(jìn)行沖壓分析時，為了提高效率，一般采用殼單元，在LS-DYNA中常用的殼單元類型為2號和16號；1.單元類型的選擇；通常默認(rèn)拉深計算時采用2號，回彈計算時采用16號，優(yōu)缺點如下：2號單元 - Belytschko-Tsay殼單元</p><p>? 基本特性</p><p>o 可能存在剪切自鎖（Shear Locking）問題，尤其在彎曲變形中。</p><p>o 對翹曲（Warping）或復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的處理能力有限。</p><p>o 計算速度快，適合大規(guī)模模型。</p><p>o 對薄板和中厚板問題表現(xiàn)良好。</p><p>o 算法：基于Belytschko-Tsay理論，采用縮減積分（Reduced Integration），計算效率高。</p><p>o 積分點：每個單元僅需1個積分點（沿厚度方向可設(shè)置多個積分點）。</p><p>o 優(yōu)點：</p><p>o 缺點：</p><p>? 適用場景</p><p>o 汽車碰撞、金屬成形等動態(tài)顯式分析。</p><p>o 需要快速計算的工程問題，但對精度要求不極端嚴(yán)苛的情況。</p><p>16號單元 - 全積分Belytschko-Wong-Chiang殼單元</p><p>? 基本特性</p><p>o 計算時間比2號單元長（約2倍）。</p><p>o 可能因過度剛度（Over-stiffness）導(dǎo)致局部響應(yīng)偏差。</p><p>o 顯著減少剪切自鎖問題，適用于彎曲主導(dǎo)的工況。</
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