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            资料迷信系梅永丰课题组在氢气可视化探测方面获得新进展

            来源:资料迷信系来源:澳门太阳城app下载 宣布光阴: 2019-07-16

            近日,资料迷信系梅永丰课题组利用自卷曲纳米薄膜在氢气可视化探测方面获得新进展,4月6日,研究效果以“Stimuli-responsive and on-chip nanomembrane micro-rolls for enhanced macroscopic visual hydrogen detection”为题在线发表于Science Advances

            折纸作为一种传统的艺术,可以或许将二维平面的纸张改变成复杂的三维布局。受折纸的启发,梅永丰课题组利用金属钯在氢气环境中的体积膨胀,颠末过程卷曲纳米技能,胜利制备出具有刺激-相应功效的大面积高密度卷曲纳米薄膜触发器阵列芯片。该刺激-相应卷曲纳米薄膜阵列由钛、铬、钯三层纳米薄膜构成,此中钛、铬层作为应变层,钯层作为刺激-相应层,颠末过程电子束蒸发的办法依次沉积到玻璃基片上。其制备的关键是纳米薄膜的品德节制及沉积条件,颠末过程对厚度、密度和整合度等参数的节制包管纳米薄膜的均匀性。

            研究职员发现,在氢气环境下,钯层吸附氢气发生体积膨胀,卷曲纳米薄膜睁开至平面状况,当氢气的浓度低落至一定程度或为零时,纳米薄膜规复至卷曲状况。基于弹性力学模子,可以或许很好地解释纳米薄膜在卷曲和平面状况之间的可逆形状变更。在氢气的吸附和解吸过程中,钯层的应变变更使得卷曲纳米薄膜的直径发生显著变更,在氢气刺激后因为钯层的内部压缩应变,卷曲纳米薄膜的直径减小。在分歧浓度的氢气刺激下,卷曲纳米薄膜的直径减小的程度分歧,跟着氢气浓度的增长,卷曲纳米薄膜的直径减小。

            为了加倍直观的表示刺激-相应卷曲纳米薄膜阵列在氢气环境下的刺激-相应行为,课题组计划了一个“FUDAN”图案的大面积卷曲纳米薄膜阵列,在低浓度氢气的刺激下,可以或许观察到非常显著的相应行为和可视化观察。

            研究发现,大面积高密度卷曲纳米薄膜阵列的这种均匀的刺激-相应行为具有非常好的微观视觉检测效果,相应光阴最快为3.4s,规复光阴最快为7.6s。在图案计划的优化下,透过率的变更超过了50%;在钯层厚度的优化下,氢气浓度的检测极限低至1%,可用于煤油化工行业的无电平安检测。这项研究工作也为开拓新型高集成度高密度的三维微观功效器件与体系供给了新思绪。

            复旦大学资料迷信系博士研究生胥博瑞为本文的第一作者,复旦大学资料迷信系传授梅永丰和韩国延世大学传授Taeyoon Lee为本文的共同通讯作者。研究工作获得了国度自然迷信基金、上海市迷信技能委员会、国度科技攻关计划和长江青年学者计划的共同帮助,这项工作还获得了韩国国度研究基金会优先研究中央计划的支撑。

             

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