该文通过两步水热法制备了钛酸钡纳米线(BTO NWs), 采用旋涂法与聚偏氟乙烯(PVDF)复合制备BTO NWs/PVDF复合薄膜。系统地研究了水热反应中不同NaOH浓度、不同反应时间及不同BTO NWs掺杂量对BTO NWs/PVDF复合薄膜压电输出性能的影响, 并与商用钛酸钡纳米球(BTO NPs)制备的BTO NPs/PVDF复合薄膜进行了压电性能对比。结果表明, 当NaOH浓度为10 mol/L, 反应时间为10 h时, BTO NWs/PVDF复合薄膜开路电压和短路电流分别可达5.42 V和1.81 μA。当BTO NWs掺杂量(质量分数)为20%时, 复合压电薄膜的开路电压可达9.34 V, 短路电流可达2.15 μA, 分别是BTO NPs/PVDF复合薄膜输出电压和电流的1.92倍和1.49倍。当负载电阻值为5 MΩ时, BTO NWs/PVDF复合薄膜输出功率可达1.44 μW。经过4 000次循环敲击测试, BTO NWs/PVDF复合薄膜表现出良好的机械稳定性, 其有望在自供电器件、柔性可穿戴电子设备等领域得到广泛应用。

采用简单的一步水热法合成了自支撑的氧化锌纳米棒(ZnO NRs)@还原氧化石墨烯(rGO)复合材料, 通过旋涂法制备ZnO@rGO/聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性复合薄膜压电纳米发电机。研究结果表明, ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能随ZnO@rGO掺杂质量先增大后减小, 当ZnO@rGO的质量分数为3.0%时, 输出电压可达9.06 V, 输出电流可达0.74 μA, 与仅掺杂3.0%ZnO NRs的ZnO/PVDF纳米发电机相比, 其输出电压和电流分别提高了120%和124%。当负载电阻为10 MΩ时, ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机输出功率最大为5.79 μW。经过4 000次循环测试表明, 该文所制备ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能稳定。该纳米发电机可以监测人体行走和跑步姿势, 记录运动次数。有望作为自供电压力传感器件植入可穿戴电子设备中。

采用旋涂法制备不同质量分数还原氧化石墨烯(rGO）的PVDF/rGO复合薄膜。采用层层堆叠法构建层层组装异质三明治结构(PVDF/rGO-PVDF-PVDF/rGO）的压电纳米发电机(PNG）。系统研究了rGO掺杂、异质结构设计对压电输出性能的影响。研究结果表明，在掺杂rGO质量分数为0.4%时，单层PVDF/rGO复合薄膜压电纳米发电机的开路电压达到1.76 V，短路电流达到0.18 μA。层层组装异质类三明治结构PVDF/rGO0.4-PVDF-PVDF/rGO0.4的PNG，开路电压高达7.72 V，是单层PVDF/rGO复合PNG的4.39倍；短路电流可达0.69 μA，是单层PVDF/rGO复合PNG的3.83倍，这促进了电荷的转移，提高了电荷利用率。PVDF/rGO0.4-PVDF-PVDF/rGO0.4复合层层异质结构PNG经过4 000次循环敲击测试，三层异质复合PNG压电输出稳定，有望在柔性可穿戴电子器件、人机交互及电子皮肤等领域得到广泛应用。

该文将聚二甲基硅氧烷(PDMS)、炭黑(C)和水热法制备的钛酸钡(BaTiO3,BTO)纳米颗粒复合, 旋涂得到BTO/PDMS/C柔性压电复合薄膜。研究结果表明, 制备的BTO纳米颗粒尺寸均匀, 粒径约(58±10) nm; 当C的质量分数为12%时, BTO/PDMS/C柔性复合薄膜输出性能最优, 输出电压可达11.14 V, 输出电流为6.23 μA; 当负载电阻为5 MΩ时, BTO/PDMS/C柔性复合薄膜输出功率可达8.45 μW。经4 000次循环测试表明, 该文制备的BTO/PDMS/C柔性压电复合薄膜具备稳定的压电输出, 是制备可穿戴电子器件及其监测元件的良好选择。

单层或少数层MoS2是一种具有类石墨烯结构的新型二维层状化合物, 拥有超薄的厚度、适宜的禁带宽度及独特的电学和光学性质, 在场效应管、气体传感器、光探测器、锂电池和超电容等领域有广泛的应用价值。凭借其边缘悬挂键析氢催化活性高、比表面积大、抗光腐蚀性强等优点, 二维MoS2在光催化应用上展现了良好的潜力。介绍了二维MoS2多样的晶体结构, 分析了其能带可调、可见光吸收及催化析氢等特性, 综述了二维MoS2从电催化析氢到光催化析氢的研究进展, 并结合自身研究展望了单层MoS2作为直接光催化剂的潜在优势及其挑战。

针对硅基光波导与单模光纤在光耦合过程中存在耦合效率低, 对准难度大的问题, 提出了一种新型基于绝缘体上硅(SOI)结构的纳米光栅耦合器。运用有限时域差分法探究了纳米光栅耦合器的结构特性, 结合光纤准直器的准直原理, 系统分析了纳米光栅耦合器的结构模型。研究了入射光波长、入射角度、光栅占空比等因素对光栅耦合效率的影响, 得出了基本纳米光栅耦合器的最佳结构参数;在基本耦合光栅结构的基础上进行了改进, 增加了后反射器、增透膜和底层介质膜, 并运用Optiwave OptiFDTD 8.0软件优化了各部分结构的设计参数, 得到了优化的耦合光栅结构。纳米光栅耦合器的耦合效率提高至59.37%, 3 dB带宽达到65 nm。

设计了基于微机电系统(MEMS)的一阶、二阶传动低频压电振动能量采集器, 通过压电效应将低频振动能量转化为电能来解决低频(小于200 Hz)振动环境中的能量采集问题。一阶传动能量采集器模型包括一阶传动梁及压电悬臂梁, 二阶传动能量采集器模型包括一阶传动梁、二阶传动梁及压电悬臂梁。数学建模及有限元分析显示: 采集器工作频率随一阶、二阶传动梁及压电悬臂梁材料的杨氏模量的减小均呈单调递减的趋势; 传动梁的设计可有效降低采集器的高阶工作频率、拓宽工作带宽; 而二阶传动梁可以在1g加速度条件下, 获得10.98 Hz和44.52 Hz两个超低频率的电压峰值(分别为3.18 V/g和1.33 V/g), 使系统工作频率降得更低, 50 Hz以下的有效工作带宽更宽, 更适合与低频振动环境匹配进行能量采集。

本文以密度泛函理论(density functional theory, 简称DFT)采用B3LYP混合泛函和6-31++G(d, p)基函数组计算的葡萄糖的分子振动光谱为根据, 首次对葡萄糖分子的常规拉曼光谱(NRS)进行了详细的指认, 并对葡萄糖分子的振动模式进行了归属。在以4-巯基吡啶为桥联剂分子修饰的银镜衬底上, 观测到葡萄糖分子的表面增强拉曼散射(SERS), 并对葡萄糖分子在银表面的吸附状态进行了分析。

本文报道了糠醛分子的正常拉曼谱(NRS)和红外吸收光谱(IRS),同时我们运用DFT(density functional theory, 密度泛函理论)计算了FUR(Furfural)分子的振动光谱.理论结果很好的符合了实验数值.通过理论和实验数据的比较分析,对糠醛分子的特征振动模式进行了归属.