《科学家提高测量等离子体电性能的能力》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2018-06-03
  • Yevgeny Raitses和Brian Kraus在Penning trap实验之前,霍尔推进器实验的一部分,被用来产生一些实验结果。

    浸入等离子体中的任何固体表面,包括卫星发动机和聚变反应堆中的表面,都被一层电荷包围,这层电荷决定了表面和等离子体之间的相互作用。了解这种可能影响器件性能的触点的性质通常取决于理解电荷如何分布在表面周围。现在,美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的科学家最近的研究表明了一种更准确地测量这些电性能的方法。

    “实际上,物体使自身免受等离子体中携带能量和热量的所有这些电子的影响,并且可能导致探针融化,”普林斯顿等离子体物理项目的研究生布莱恩克劳斯说,他是该论文的主要作者并发表了等离子体物理学的发现。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-12-20
    • 中国科学技术大学工程科学学院热科学和能源工程系夏维东教授研究团队与合作者合作,提出“利用磁分散电弧产生大面积均匀热等离子体合成石墨烯”的新方法,突破了热等离子体工艺或高能耗、或产品均匀性低和生产稳定性不足的技术瓶颈,有望实现大规模连续生产。该研究成果日前发表在《碳》杂志上。   石墨烯被认为是一种未来革命性的功能/结构材料,在能源环境、生物医疗、电子器件、化工和航空航天等多方面具有重要的应用。采用射频感应加热和微波加热等离子体制备石墨烯能耗高,难以工业化应用。采用课题组开发的磁分散电弧产生大面积均匀等离子体的技术,解决了等离子体对物料快速均匀加热问题。所制备的石墨烯平面尺寸50—300纳米,层数2—5层,表现出良好的晶体结构和超大的比表面积,产品均匀性好;制备方法及设备简单,一步合成,无需还原,且无需基底、催化剂、溶液或酸,收率高、能耗低、成本低,具备实现低成本大规模连续生产的前景。
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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-01-03
    • 俄联邦研究中心“俄科院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心”下属的基连斯基物理所与西伯利亚联邦大学和国家研究型技术大学“莫斯科钢铁合金学院”的科学家提出,使用石墨烯与单层二硫化钒薄膜的化合物作为锂离子电池的阳极材料,将使电池的容量和充电-放电速度得到提高。该研究结果已发表在《The Journal of Physical Chemistry》杂志上。 现在,锂离子电池是许多设备(从手机到电动汽车)最普及的电源。与传统电池相比,这些电池的比容量高、使用寿命长和安全性好。尽管有这些优势,增加电池的容量和提高充电速度仍是亟需解决的问题。 锂离子电池的物理基体是由多孔聚合物材料分隔开的两个电极,即阳极(正)和阴极(负)。充电时,电流把锂离子从阴极移动到阳极,而电池使用时,锂离子向相反方向移动。当电池电量耗尽时,电极之间锂离子的移动能力很低,这就是为什么智能手机买了几个月后,需要比原来更频繁地充电的原因。 现在,使用石墨烯可以延长电池的寿命。石墨烯是一种独特的二维材料,因发现该材料在2010年授予了诺贝尔物理学奖,它的比表面积大、导电性和弹性好。石墨烯可广泛用于各个工业领域,包括储能设备。 俄科学家研制的复合材料是由两种异质层(石墨烯和二硫化钒)组成的二维结构,这种薄片的厚度大约为1纳米。研究证实,不仅可以把锂离子限制在该材料的表面上,而且还可以约束在层间的空间里,最终结果导致材料的高比容量。 科学家估计,该复合材料的正极材料容量可达569mAh/g,比现在锂离子电池最常用于阳极的石墨要高出几乎一倍。理论计算表明,石墨烯和钒的化合物不仅保证电子转移的效果好,而且确保了材料的机械强化。 除了容量之外,该复合材料关键的特点是锂离子在材料内部的迁移率高。这就可以快速给电池充电或者给大功率设备供电。此外,离子的高迁移率能够使电池在低温下正常工作。 在研究中科学家还发现另一个重要的特征,在材料充填锂离子后,也能够在复合材料里保持石墨烯独特的电子特性。科学家认为,这种效应为控制石墨烯基纳米材料的性能提供了新的可能。这项研究得到了俄联邦教育科学部和俄罗斯基础研究基金会的资助。