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多孔硅纳米结构和阳极 SiO2 表面钝化可提高多孔硅太阳能电池效率
摘要：研究了多孔硅 (PS) 表面二氧化硅 (SiO 2 ) 阳极形成过程中的光伏效应，旨在开发一种潜在的钝化技术，实现高效的纳米结构硅太阳能电池。PS 层是在含氢氟酸 (HF) 的电解质中通过电化学阳极氧化制备的。在室温下，在 HCl/H 2 O 溶液中通过自下而上的阳极氧化机制在 PS 表面形成阳极 SiO 2 层。通过调节阳极氧化电流密度和钝化时间来精确控制表面钝化的氧化层厚度，以在 PS 层上实现最佳氧化，同时保持其原始纳米结构。PS 层微观结构的 HRTEM 表征证实了 PS/Si 界面处的原子晶格匹配。研究了光伏性能、串联电阻和分流电阻对钝化时间的依赖关系。由于 PS 表面钝化充分，阳极氧化时间为 30 秒的样品实现了 10.7% 的最佳转换效率。外部量子效率 (EQE) 和内部量子效率 (IQE) 表明由于 PS 的抗反射特性，反射率显著下降，而由于 SiO 2 表面钝化，则表明性能优越。总之，PS 太阳能电池的表面可以通过电化学阳极氧化成功钝化。
结构应用的多孔和蜂窝材料 - DTIC
本卷记录了 1998 年 4 月 13 日至 15 日在旧金山举行的 MRS 春季会议上举行的“结构应用的多孔和蜂窝材料”研讨会。一个多元化的国际专家小组聚集在一起，介绍和讨论多孔和蜂窝材料领域的最新发展，包括聚合物、陶瓷和金属基材料。研讨会的总体重点是正在开发的多孔材料，至少部分是用于结构应用。讨论了多孔和蜂窝材料的机械行为的理论方面，以及各种固体泡沫材料的具体机械性能。介绍了在结构中使用固体泡沫的设计原理，并展示了多孔和蜂窝材料的许多有希望的应用。介绍了有关固体泡沫制造和含有固体泡沫的零件生产的论文。研讨会的很大一部分内容是讨论不能归类为泡沫的新型多孔材料，例如空心球、热等静压和膨胀 (H1CE) 材料和 QASAR 材料。关于这些新材料的论文涵盖了它们的制造、特性和潜在用途。研讨会表明，多孔和蜂窝状材料的开发和理解在过去十年中取得了重大进展，特别是在多孔金属材料领域。
多孔碳材料的合成和应用的进步
人类文明的进步取决于各种材料的发展。现代科学的建立导致了合成材料的快速发展。但是，迫切需要增加能源需求和环境污染，需要寻找新材料来解决能源和环境危机。碳本质上是极富丰富的元素，为地球上所有生命提供了基础（Li等，2008； Toth等，2016）。碳原子在核外有六个电子，其最外面的电子排列为2 s 2 2 p 2，显示出强大的形成共价键的能力（Krueger，2010）。多孔碳材料具有优势，例如化学稳定性，低密度，高导热率，高电导率和高机械强度（Gallo，2017）。多孔碳材料还具有较大的特定表面积，可调节的孔径和功能组，并且可以以相对较低的成本从多种前体制备。近年来，许多研究人员致力于多孔碳的合成和应用（Ang，2019; Liu，2019; Liu，2020a; Hwang，2020; Raj，2021）。取决于孔径分布，碳材料的孔结构可以分为三类，即微孔（孔径<2 nm），中孔（2 nm <孔径<50 nm）和大孔（孔径> 50 nm）（VU，2012年）。多孔碳材料的孔结构的大小对它们在实际应用中的性能产生了重大影响。重要的是，进一步讨论了碳材料的未来方向。由于这些优势，碳材料被广泛用于吸附范围（HE，2019年），催化（Dong等，2020）和储能（Peng，2019年）。本文主要引入碳材料的合成和应用，并描述了当前碳材料的主要改进思想（图1）。
多孔表面的数值建模与分析......
摘要 在本研究中，我们提出了一种新颖的冷却方案，该方案利用铜反蛋白石 (CIO) 在单相冲击喷射冷却系统中进行表面增强。我们执行计算流体动力学模拟来评估 CIO 喷射冷却器的冷却性能。我们的建模结果表明，所提出的 CIO 涂层冷却器可以显著降低平均温度并提高整个芯片表面的温度均匀性。CIO 涂层冷却器的平均努塞尔特数可达到平面喷射冷却器的 2.8 倍。然而，CIO 涂层冷却器的多孔结构会增加总压降。为了确定具有高冷却性能和低能耗的设计，我们研究了两个关键的设计因素，即入口速度和喷嘴到 CIO 的距离。我们的分析表明，增加入口速度会进一步增强热传递，但代价是高压降。另一方面，喷嘴与 CIO 之间的距离越大，压降越小，但传热系数也会降低。通过研究流阻网络，可以进一步了解喷嘴与 CIO 之间的距离的影响。此外，我们提出了一个降阶模型，可以准确捕捉所提设计的热流体特性。
通过固态增材制造制造多孔 Ti-6Al-4V ...
基于逐层熔化和凝固的功能金属部件增材制造会受到高温加工的不利影响，例如残余应力大、机械性能差、不必要的相变和部件变形。在这里，我们利用粉末颗粒的动能形成固态结合，并克服与金属高温加工相关的挑战。具体来说，我们将粉末加速到超音速冲击速度（~600 m/s），并利用高应变率动态负载引起的塑性变形和软化，在远低于其熔点（1626 ° C）的温度下（800 ° C、900 ° C）对 Ti-6Al-4V 粉末进行 3D 打印。通过采用低于临界粉末冲击速度的加工条件并控制表面温度，我们创建了具有空间控制孔隙率的机械坚固多孔金属沉积物（表观模量 51.7 ± 3.2 GPa、表观压缩屈服强度 535 ± 35 MPa、孔隙率 30 ± 2%）。将固态 3D 打印 Ti-6Al-4V 的机械性能与通过其他增材制造技术制造的机械性能进行比较时，压缩屈服强度最高可高出 42%。固态打印多孔 Ti-6Al-4V 的后热处理改变了沉积物在压缩载荷下的机械行为。此外，3D 打印多孔 Ti-6Al-4V 被证明与 MC3T3-E1 SC4 鼠前成骨细胞具有生物相容性，表明这些材料具有潜在的生物医学应用。我们的研究展示了一种单步固态增材制造方法，用于生产比传统高温增材制造技术强度更高的生物相容性多孔金属部件。
来自金属有机物的分级多孔碳...
摘要：分级多孔碳 (HPC) 具有出色的化学稳定性和发达的多孔结构，在能源相关应用中具有广阔的应用前景。人们已将注意力转向开发新的合成策略和前体材料，以便更好地控制成分、尺寸、形态和孔结构。由于金属有机骨架 (MOF) 具有高度可定制的特性，因此越来越多地将 MOF 用作 HPC 前体。在本文中，我们报告了一种仿生生长的细菌模板 MOF 合成方法，其中细菌不仅促进了 MOF 纳米晶体的形成，而且还提供了形态和孔隙率控制。与原始 MOF 衍生的 HPC 相比，所得 HPC 表现出更好的电化学容量行为。考虑到细菌的广泛可用性及其生产的简易性，以及细菌模板上 MOF 生长效率的显著提高，我们认为细菌模板化 MOF 是一种生产新一代 HPC 的有前途的策略。关键词：分级多孔碳、金属-有机骨架、仿生矿化、细菌、碳化、超级电容器■ 介绍