2d Ultralow-k无定形碳BARBAROS OEZYILMAZ材料科学与工程系,EA Block,EA,#03-09,9工程驱动器1,新加坡117575,新加坡新加坡大学物理大学,新加坡国立大学物理学系,2科学驱动器3,S12,S12,S12,SIS12,SIGER DRICERS NIGHAPORE 117551,SINDAPERE,SINGAPERE,SINDAPERE,国际化学,国籍,国籍,国际化学,国籍,国籍,国际化学,国际化,新加坡新加坡国立大学新加坡大学功能智能材料研究所,第9级,第9级,科学驱动器2,新加坡117544,新加坡大学新加坡大学barbaros@nus.edu.sg.sg.sg二维(2D)材料在Monolayer厚度较高的范围中,Science Drive 2,新加坡117544 117544原子极限。尽管正在进行的综合电路的2D革命取得了重大进步,但一个关键的构件,即2D Ultralow-K8(ULK)电介质,但仍未报告。挑战在于实现小于3的介电常数(k),因为传统的低K电介质由于其无定形或多孔性质而在2D极限内固有地不稳定。还需要使用低K的超薄电介质的实现来解决集成电路缩放中的当前瓶颈。具体而言,由于导电元件之间的距离缩小到10 nm以下,因此必须使用低K材料来最大程度地减少寄生电容。在这里,我们表明2D无定形碳(稀薄至0.8 nm)是一种机械强大的2D ULK介电介电,k为1.35,介电强度为28-31 mV cm-1。缺乏任何远距离顺序,其内在的2D性质,SP2碳特性和低密度对于最大程度地减少介电介电常数至关重要。此外,它以创纪录的金属离子扩散时间(TTF)为10+10 s的现有电介质扩散降解的脆弱性甚至是单层。因此,可以消除最多需要3 nm的额外层,这尤其重要,因为金属线宽度接近10 nm。结合其低温,直接和共形生长,即使在介电上,这些关键特征也能够对基于硅的半导体电子产品进行大量改进,并确保与未来的2D电子产品兼容。
无定形材料表现出各种特征,这些特征不包含晶体,有时可以通过其混乱程度来调节(DOD)。在这里,我们报告了具有不同DOD的单层无定形碳(MAC)和单层无定形硼(MABN)的机械性能。使用具有密度功能理论级别准确性的机器学习势能通过动力学蒙特卡洛(KMC)模拟获得相关结构。提出了一个直观的阶参数,即连续随机网络中由Crystallites占据的面积f x来描述DOD。我们发现f x捕获了DOD的本质:具有相同f x的样品,但使用两个不同的KMC程序获得的微晶的大小和排列,实际上具有相同的径向分布函数,以及键长和键长和键 - 角度。此外,通过使用分子动力学模拟断裂过程,我们发现裂缝前MAC和MABN的机械响应主要由F X确定,并且对大小和特定排列不敏感,并且在某种程度上是晶体的数量和区域分布。分析了两种材料中裂纹的行为,并发现主要在连续的随机网络区域的蜿蜒路径中繁殖,并以截然不同的方式对材料加强的不同方式影响。目前的结果揭示了无定形单层的结构和机械性能之间的关系,并可能为二维材料提供普遍的加强策略。
可充电铝电池(RABS)使用刘易斯酸性铝氯化物(ALCL 3)和1-乙基-3-甲基咪唑烷氯化物(EMIMCL)离子液体电解质。电极制造通常依赖于锂离子电池(LIB)的程序,包括使用聚乙烯二氟化物(PVDF)作为粘合剂。但是,PVDF在RAB电解质中与Al 2 Cl 7-反应,使其不适合新电池类型。文献缺乏有关形成的产品的细节,离子液体电解质的变化以及对电化学性能的影响。在2025年对欧洲化学机构对人类和聚氟烷基物质(PFA)的限制(PFAS)限制为替代性粘合剂。与ALCL 3:EMIMCL(1.50:1.00)电解质,PVDF和PVDC分别在脱氢液化和脱氢氯化过程中转化为无定形碳,如Raman光谱所证实的。此外,通过19 F-NMR,可以证明浸泡聚合物和离子液体之间的反应时间对新形成的新形成的铝氯化铝合症复合物具有显着影响。基于石墨的电极的电化学测试表明,与PVDC相比,PVDF的特定能力增加,并连续数量的周期数。无定形碳可以防止石墨瓦解并增强电导率。此外,新形成的ALF 4-可以运行共同介入并导致特定能力的增加。©2024作者。由IOP Publishing Limited代表电化学学会出版。[doi:10.1149/1945-7111/ad8a93]这是根据Creative Commons Attribution 4.0许可(CC by,https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)分发的开放访问文章,如果原始作品被适当地引用了任何媒介,则可以在任何媒介中不受限制地重复使用工作。
在锂离子微生物中,三维Si纳米阳极的应用引起了人们对实现高容量和集成的储能设备的极大兴趣。将SI纳米线与碳结合起来可以通过帮助其在循环过程中的机械稳定性来改善阳极性能。在这里,我们将光刻,低温干蚀刻和热蒸发作为半导体技术中常用的方法,用于制造碳涂层的Si Nanowire阳极。将无定形碳添加到Si纳米线阳极对增加初始面积的容量有影响。但是,可以观察到第100个周期的逐渐减小到0.3 mAh cm -2。验尸后分析揭示了循环后Si纳米线阳极的不同形态。表明碳涂料可以帮助Si纳米线抑制其体积的膨胀,并减少原始Si Nanowire阳极中发现的过量产生的无定形Si颗粒。
这些一维碳纳米材料包括单壁和多壁碳纳米管(CNT)、带状和板状碳纳米纤维、竹状碳纳米管、杯状堆叠碳纳米纤维等。[7–10] 一维材料广泛应用于复合材料、涂层、传感器、电化学储能和电催化剂,利用其强度、导电性、低密度、宽带电磁吸收、高表面积和化学稳定性。[11–14] 由于其广泛的用途和科学兴趣,找到合成一维碳材料的新方法仍然至关重要。形成一维碳材料的大多数合成策略,包括电弧放电、激光烧蚀、化学气相沉积、等离子炬和高分压一氧化碳,都涉及在催化金属表面移动原料中的碳原子,然后碳原子生长成石墨一维形貌。 [15] 当前的这些方法通常会生成需要分离的一维材料和无定形碳的混合物,而一维材料的合成通常存在生产率低(< 1 gh −1 )的问题。[16–18]
摘要 — 在本研究中,为了阐明磨损机理和碳转移层对磨损的作用,对ta-C涂层在空气中以不同的滑动循环在200 o C下进行摩擦试验。在完成约2,000次磨合循环后,获得0.02的稳定状态摩擦系数。在稳定状态下,ta-C的磨损率随着循环次数的增加而降低。磨损率的这种下降被解释为在磨合过程中在配合材料上形成了碳转移层。通过拉曼光谱和非接触式显微镜分析了这些摩擦学特性的机理。1.介绍 类金刚石碳(DLC)涂层是sp 2和sp 3键合碳原子的混合结构。DLC 涂层因其高硬度、高电阻率和低摩擦系数而备受关注。这些特性有望广泛应用于干加工、发动机部件和切削刀具的耐磨涂层等。然而,DLC 涂层的这些摩擦学性能在高温下会迅速恶化,并在接触过程中产生摩擦热 [1]。在 DLC 系列中,非氢化四面体无定形碳 (ta-C) 是摩擦学应用的理想候选材料,因为其结构中具有较高的 sp 3 键,具有良好的热性能。
探索新的碳基材料1,2一直是纳米材料的科学研究的焦点,这是由2D碳同倍型3、4(例如石墨烯5)的非凡特性驱动的。该材料包括在六角形晶格中排列的单层碳原子。它已成为具有特殊电气,热和机械特性的范式改变材料6,7。石墨烯的独特特性刺激了各种创新应用,例如与能量转换和存储相关的应用8。在不断发展的2D碳同素异形体9、10的景观中,最近的突破将曲目扩大到了著名的石墨烯之外。Biphenylene网络11,Gamma-Gampaphyne 12,单层无定形碳13、14和单层富勒烯网络15、16的合成拓宽了可靠的2D碳基材料,这表明了新的趋势趋势融合了电子产品。特别是,以4、6和8个原子相互连接的环为特征的双苯基网络(BPN)介绍了一种新型的蜂窝状结构,该结构以石墨烯的变体出现,并展示了有希望的电子和机械性能11。其经常间隔的双苯基单元对其独特的结构17 - 19和光电子20,21
碳 (sp3)-碳 (sp2) 材料有可能彻底改变储能和微电子等领域。然而,在柔性基底上合理设计和印刷碳-碳材料仍然是可穿戴电子技术中的挑战。这项研究展示了用于微型超级电容器的柔性激光诱导石墨烯 (LIG)-硼掺杂金刚石纳米壁 (BDNW) 混合纳米结构的可扩展制造。聚酰亚胺薄膜上的直接激光写入通过 BDNW 粉末的存在进行调节,其中 BDNW 在 CO2 激光波长下的明显吸光度会提高局部薄膜温度。激光照射引起的热冲击在金刚石晶粒边界处产生石墨化和无定形碳,从而增加了 LIG-金刚石界面之间的热和电荷传输能力。样品进一步用 O2 等离子体处理以调节润湿性或改善微型超级电容器装置性能。石墨烯的出色电特性、金刚石的卓越电化学稳定性以及含氧基团的必要贡献,使其具有显著的电荷存储容量(18 mF cm − 2 @ 10 mV s − 1 )和循环稳定性(10 000 次循环后保持 98%),优于大多数最先进的基于 LIG 的超级电容器。此外,尽管机械应力极大,这些微型超级电容器仍保持其出色的电化学性能,因此有望成为高功率、柔性/可穿戴电子产品。
简介:在过去的几十年中,碳纳米材料(例如碳纳米纤维(CNF)和石墨烯)由于其宏伟的特性而引起了强烈的科学兴趣[1,2]。关于石墨烯的大部分研究都是针对合成高质量和大面积石墨烯方法的探索。有希望的方法是脉搏激光沉积和化学蒸气沉积。虽然在理解石墨烯合成方面已经取得了重要成就,但它们的形成机制尚不清楚。现场技术的最新进展现在为研究原子水平研究固相相互作用的新可能性提供了新的可能性。在这里,我们报告了通过原位透射电子显微镜(TEM)直接观察到铜含有铜纳米纤维(CU-CNFS)的结构转化。实验:使用kaufmann型离子枪制造Cu-CNF(iontech。Inc. Ltd.,模型3-1500-100FC)。所使用的样品是尺寸为5x10x100 µm的市售石墨箔。通过在CNFS生长过程中连续供应Cu,在室温下用1 keV ar +离子辐射石墨箔的边缘。在其他地方详细描述了离子诱导的CNF生长机理的细节[3]。然后将Cu-CNF安装在200 kV的TEM(JEM2010,JEOL CO.,JEOL CO.)的阴极微探针上,并研究了Cu-CNFS向石墨烯的结构转化,在电流 - 电压(I-V)测量过程中进行了研究。结果和讨论:在I-V测量过程中,高温是通过Cu-CNF结构中的Joule加热获得的。焦耳CNF的加热导致其表面石墨化,最后在转化为严重扭曲的石墨烯中。tem图像表明,最初,CNF在本质上是无定形的,而I-V过程中的电流流动引起了CNF的晶体结构的急剧变化,形成了石墨烯的薄层(1-3层)。作为结果,在产生的电流大大增加的情况下,改进了结构的电性能,比初始值高1000倍(从10 -8到10 -5 a)。该过程采用三个步骤进行:Cu纳米颗粒的聚集,无定形碳扩散到Cu中,以及在进一步加热下的Cu纳米颗粒的电迁移。