基于RGO@SiO2、La2O3@TiO2嵌入式复合结构探究空间电荷极化对介电润湿性能的增强

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kk527319
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文首先简要介绍了固态材料表面润湿和介电润湿特性方面的相关基本概念及理论模型,综述了介电润湿的发展史、研究现状以及目前面临的主要挑战和待改善的问题。介电润湿具有操作简单、响应快、智能化、可控性强等优点。但介电润湿的相关应用研究仍然面临一些瓶颈问题,如电击穿、接触角饱和、接触角滞后、润湿可逆性、欧姆变暖、电解液电解、大的阈值电压等。通过对Young-Lippmann方程分析可知,固态材料表面介电润湿性能受电介质层的介电常数影响。一方面通过选用较大介电常数的材料或多元化合物提高介电润湿性能。例如,二氧化硅(SiO2,d??.39)、氧化铝(Al2O3,?d?5.9)、五氧化钽(Ta2O5,?d?5.9)和钛酸锶钡(BST,[(Ba,Sr)TiO3],?d?180)等介电材料已被用于增大电介质层的电容进而增强其介电润湿性能。另一方面通过掺杂在复合结构内部形成较多的异质界面,引入空间电荷极化,在异质界面上形成空间电荷,增大极化率,进一步增大电介质层的介电常数,进而探究空间电荷极化其对介电润湿性能的影响。另一方面通过掺杂在复合结构内部形成较多的异质界面,引入空间电荷极化,在异质界面上形成空间电荷,增大极化率,进一步增大电介质层的介电常数,进而探究空间电荷极化其对介电润湿性能的影响。因此本文以“基于RGO@SiO2、La2O3@TiO2嵌入式复合结构探究空间电荷极化对介电润湿性能的增强”为题,主要完成了以下两方面的研究工作,并获得了相关研究结果:(1)研究了高电导率材料RGO嵌入到具有较好介电性能的二氧化硅(SiO2)溶胶中的介电润湿性能。通过溶胶凝胶-旋涂法制备RGO@SiO2复合结构,其制备方法简单,能耗小且环保。所制备样品的厚度可通过旋涂层数调控,其表面粗糙度可通过RGO的掺杂浓度来调节。本文提出了利用空间电荷极化效应来提高电介质层的介电常数,当RGO@SiO2复合结构被注入电场时,在非均相RGO/SiO2界面上积累电荷,形成空间电荷极化,提高电介质层的极化率,从而提高RGO@SiO2复合薄膜的介电常数。其介电润湿性能的测试结果表明,初始接触角约102°,在0-15V的低压下实现介电润湿性的调节并且接触角的调节范围高达79°。(2)采用旋涂法将La2O3@TiO2离子溶胶旋涂在Ti基底上,退火后制备了表面具有大量纳米裂纹的La2O3@TiO2复合结构。通过调节旋涂层数和La3+的掺杂浓度可以实现对复合薄膜的厚度和复合薄膜中La2O3含量的控制,影响复合薄膜的介电常数,进而实现对其介电润湿性能的调控。化学成分和晶相结构的表征表明,具有多晶性质的La2O3纳米粒子已经成功地嵌入并均匀分布于TiO2薄膜中并形成了大量紧密接触地La2O3/TiO2异质界面,为电荷积累和存储电能提供了理想的空间。当施加电压时,在非均相La2O3/TiO2界面上积累电荷,形成空间电荷极化,提高了La2O3@TiO2复合薄膜的极化率,进一步提高了复合薄膜的介电常数,影响其介电润湿性能。此外,La2O3@TiO2复合薄膜中La3+的最佳掺杂浓度为0.9%,旋涂层数为8层。介电润湿性能的测试结果表明,液滴接触角的调节范围可达43°,获得了极低阈值电压和高击穿电压。
其他文献
随着制造业的蓬勃发展,各种新型装备的研制对零件提出了更高的性能要求。零件的疲劳寿命和耐磨性提升对提高关键零件性能起着至关重要的作用。超声表面光整强化技术将超声振
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置,与传统能源相比,它在使用过程中没有涉及到燃烧,具有高效率、低污染物排放等明显优点。然而,燃料氧化电催化剂的高价格和低性能限制了它在生活中的应用。本文以NaBH4为还原剂制备了低载铂和钯量的Pt、Pd基催化剂,分别用于燃料甲酸和乙醇的氧化。具体内容如下:(1)以Stober法氧化硅球为硬模板,以生物质氮源明胶和Hummers法氧化石墨烯的混合水凝胶为原料,
伴随着我国经济从高速发展进入高质量增长阶段,企业管理理念也在不断发展。税收筹划作为企业管理活动的重要组成部分,其优化有利于企业战略目标的实现。然而,税收筹划在我国
本文主要研究了亚纯函数唯一性问题的两个方面.一方面,研究的是角域上的解析函数的唯一性问题.得到如下结论:设ε0∈(0,π/4),函数f(z)在Ωε0(0,π/2)∪{z||z|G且|z*-w*|1/2
γ-氨基丁酸(Gamma-aminobutyric acid,GABA)是由谷氨酸脱羧酶催化L-谷氨酸产生的非蛋白质氨基酸,广泛存在于微生物,植物和动物中,并且具有重要生理功能,如降血压、抗抑郁、
杉木(Cunninghamialanceolata)是我国南方地区特有的、优质速生丰产用材树种,经营杉木人工林对缓解我国目前木材需求的矛盾和森林生态环境恶化有重要的战略意义。但是,炼山造
根据“十三五”规划的要求,我国到2020年要形成完善的能源储备体系,增强煤电油气等主要能源的调峰能力。因此,近几年来我国逐步进入到了水溶开采建造盐穴储库的大规模时期。
量子通信是利用量子力学的特性与经典信息科学理论相结合的新领域,借助完备的安全性证明,量子通信具有经典通信所无法比拟的优势,近年来得到了各界广泛关注和发展,尤其是量子密钥分发技术(quantum key distribution,QKD)由于具有坚实的理论支持和实践证明,正在逐渐应用于商用领域。本文首先介绍了传统密码学的发展以及量子密码学的兴起,以及基于无条件安全证明的量子密钥分发被提出,满足了一次
在本文中,我们将研究在一个椭圆方程中识别辐射系数的数学理论分析和数值计算方法。我们应用基洪诺夫正则化方法将该反问题转化成为一个连续的优化问题,并且证明其极小值的存
植物养分含量的变化是影响植物生长状况的重要指标之一,研究植物叶片的养分含量变化及相互之间的关系,具有制定合理有效的施肥对策、提高造林质量、经济效益和生态效益等重要