工程材料学

工程材料学

封面介绍：2004年，石墨烯的成功剥离为二维晶体的研究打开了一扇大门；2014年，单层黑磷（SLBP）的发现又为该领域注入了新的活力.由于SLBP在电子迁移率和开关比方面均显示出优异的特性，所以被认为是继石墨烯和单层二硫化钼之后，在薄膜电子学、光学器件以及对各向异性敏感的新型电子元件等方面最具应用前景的一种后石墨烯材料.目前，国际上很多科研团队和优秀的科学家们已从不同的角度对SLBP展开了深入的研究.因SLBP显著的脆性，其力学性质以及力电耦合特性对实际应用有着重要影响，故该晶体在实验室制备出来后，就已出现相关力学性质方面的报道.中国科学院力学研究所潘斗兴研究了SLBP的纯弯变形特性，揭示了单层黑磷沿锯齿型方向弯曲时的失稳现象，同时从磷原子上未成键孤电子对排斥效应的角度解释了其各向异性的主要物理机制.封面显示了SLBP在弯曲变形后切面电子密度分布图.详见潘斗兴文（p764）.

单层黑磷弯曲变形的各向异性及其失稳现象

潘斗兴

利用密度泛函理论系统地研究了单层黑磷的纯弯变形特性，揭示了单层黑磷沿锯齿型方向弯曲时的失稳现象，并与石墨烯和单层二硫化钼的弯曲变形行为进行了比较.在此基础上，从连续介质力学的角度引入等效原子面积，计算了3种材料的弯曲刚度，并且与实测值和经验势的结果很好地符合.结果表明，单层黑磷的弯曲变形体现了明显的各向异性，刚度过大的锯齿型弯曲是导致其失稳区过早出现的力学根源，而单层黑磷孤电子对的排斥作用是弯曲变形呈现各向异性的主要物理机制.

单层黑磷；等效原子面积；弯曲刚度；各向异性；孤电子对

来源出版物：科学通报， 2015， 60（8）：764-770联系邮箱：潘斗兴，pandx@lnm.imech.ac.cn

高强度钪铝共掺杂氧化锆电解质材料制备与性能

郭存心，王蔚国，何长荣，等

摘要：采用柠檬酸络合法制备了（Sc2O3）0.06（Al2O3）x（ZrO2）0.94-x（x=0， 0.005， 0.01， 0.02）系列电解质材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电化学交流阻抗谱和力学性能测试等方法对试样进行了分析，并研究了Al2O3掺杂量对电解质材料性能的影响.结果表明：Al2O3掺杂能很好的促进电解质的烧结，有效的降低晶界电阻并提高其抗弯强度.当 Sc2O3和 Al2O3掺杂量分别为6%和1%摩尔分数时，800℃时氧离子电导率为0.050 S/cm，室温抗弯强度达912MPa.采用厚度为 120 µm 该电解质片做支撑的电池在 800℃最高功率密度为 0.43 W/cm2，且在0.625 A/cm2恒流放电200 h后该电池性能没有衰减.

关键词：固体氧化物燃料电池；钪铝共掺杂氧化锆；抗弯强度；离子电导率

来源出版物：硅酸盐学报， 2015， 43（1）：1-7

联系邮箱：郭存心，cxguo@nimte.ac.cn

纤维状纸炭对电极构造的准固态染料敏化太阳电池

徐顺建，罗玉峰，钟炜，等

摘要：将三种纸张（复印纸、滤纸和面巾纸）为原料经单步热解获得的纸炭作为对电极的催化材料引入准固态染料敏化太阳电池（QDSCs），考查了纸炭的催化活性和相应器件的光电性能.结果表明：三种纸炭均由径向尺寸约为10 μm的碳纤维堆砌而成，具有低的结晶度和发达的孔隙，因此相比石墨均能获得更佳的催化活性和更高效率的QDSCs.在三种纸炭中，由复印纸获得的纸炭所含的碳纤维表面具有独特的细小鳞片结构，使其拥有最高的比表面积和最优的催化活性.纸炭在QDSCs中既能提供催化活性点，又能改善电解质的离子导电率，因此获得高于铂对电极组装的QDSCs的短路电流和开路电压，弥补了催化活性和填充因子的不足，最终具有与后者相比拟的光电转换效率.

关键词：纸炭；单步热解；对电极；准固态电解质；太阳电池

来源出版物：无机材料学报， 2015， 30（1）：29-34

联系邮箱：徐顺建，xushunjian@126.com