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[IEEE 2019年第46届光伏专家会议(PVSC) - 美国伊利诺伊州芝加哥(2019年6月16日至2019年6月21日)] 2019年第46届IEEE光伏专家会议(PVSC) - 同步发电机与构网型电力逆变器不同占比下的电力系统动态特性
摘要: 在亚厘米尺度上实现电能与机械能的转换是许多微系统和能量收集设备的关键技术。本文介绍了一种利用毛细压力和电润湿效应实现电能与液压能可逆转换的电容式能量转换装置。这些微型液压执行器凭借高表体比特性,能在较低电压下输出高功率,能量转换效率超过65%。所产生的毛细压力随毛细管直径缩小呈线性增长,驱动频率亦然。我们展示了这些执行器的压力、频率及功率标度特性,并证实其功率密度随毛细管直径平方的倒数增长,从而实现了强度密度超过生物肌肉的高效执行器。同时演示了微型液压技术的两项潜在应用:软体微机器人和能量收集。
关键词: 微系统、电毛细现象、软体机器人、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、执行器、能量转换、微流控技术、电润湿效应、能量收集、多孔材料、微型液压技术、微型机器人学
更新于2025-09-16 10:30:52
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采用下转换材料增强紫外稳定性的大面积23%高效单片钙钛矿/同质结硅串联太阳能电池
摘要: 钙钛矿电池作为硅基叠层电池的顶电池时,其"向阳面"载流子传输层受紫外线诱导降解及寄生紫外吸收影响,会损害器件稳定性和电学性能。本研究通过在单片钙钛矿/硅叠层电池正面引入含下转换材料(Ba,Sr)?SiO?:Eu2?微米荧光粉的纹理聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜来解决这些问题。该薄膜具有多重功能:为顶电池提供减反射控制、增强硅电池的光捕获能力,同时高效吸收紫外光并发射绿光(具有高量子产率)。将该薄膜应用于4 cm2单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池后,功率转换效率从基准器件(无任何减反膜)的20.1%提升至仅含减反膜的22.3%,最终达到含下转换与减反复合膜的23.1%。冠军器件实现的23.0%稳态效率及81%的高填充因子,是目前采用同质结硅底电池的单片钙钛矿/硅叠层器件中的最高纪录。此外,连续紫外辐照测试表明,这种复合下转换减反膜显著提升了叠层器件的紫外稳定性。本研究为提升大面积钙钛矿/硅叠层电池的效率和稳定性提供了创新解决方案。
关键词: 钙钛矿/硅叠层太阳能电池、下转换材料、效率提升、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、紫外稳定性
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年IEEE第32届国际微机电系统会议(MEMS) - 韩国首尔(2019.1.27-2019.1.31)] 2019年IEEE第32届国际微机电系统会议(MEMS) - 基于柔性μLED的光遗传学工具,集成μ透镜阵列与圆锥形聚光器,实现超过80%的光提取效率提升
摘要: 本文报道了由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的球形微透镜(μ-lens)的制备与表征,以及其集成于基于微发光二极管(μLED)的光遗传学植入物中的应用。该微透镜采用可重复使用的硅模具制备,该模具通过湿法化学HNA(氢氟酸、硝酸和醋酸)蚀刻实现,使用最小开口达5微米的掩模层,并针对低表面粗糙度(Ra < 45纳米)的半球形微透镜腔体进行优化。通过使用聚合物脱模层(PRL)的PDMS模塑工艺,实现了直径低至10微米的微透镜,该工艺提升了微透镜脱模效果并使Ra值降至5纳米以下。线性微透镜阵列被转移至集成有锥形聚光器(CC)的μLED发射面。PDMS填充的CC通过聚合物探针基底与PDMS界面的光反射改善了微透镜的发光性能,且未增加整体探针尺寸。结合集成微透镜阵列与CC的μLED使用,光学植入物在空气和水中的整体光提取效率分别提升了115%和83%,峰值强度分别提高了145%和95%。
关键词: 光遗传学植入物、圆锥形聚光器、聚二甲基硅氧烷、光提取、微透镜、微型发光二极管
更新于2025-09-12 10:27:22
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单壁碳纳米管与CeO2杂化基纳米复合材料在诊断放射学中对X射线辐射的协同效应评估
摘要: 诊断过程中不必要的辐射暴露可能对健康造成严重危害。研究人员已针对重金属及其复合材料开展了大量研究以预防或降低这一风险。然而重金属存在重量大、刚性高或毒性等缺点,限制了其应用。迄今学界投入大量精力研发能衰减或吸收辐射的轻质高效防护涂层,聚合物复合材料被视为极具潜力的材料。本研究评估了含单壁碳纳米管(SWCNT)和氧化铈纳米颗粒(纳米铈)的聚二甲基硅氧烷杂化纳米复合材料的防护性能。在乌尔米亚伊玛目霍梅尼医院放射科采用诊断X光机对这些涂层进行了暴露测试,根据相关标准选用最佳测量方案,在窄束与宽束两种几何构型(NBG&BBG)下测量辐射束强度以评估衰减效果。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析纳米复合材料的形貌及纳米颗粒分散特性,分别采用热重分析(TGA)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究其热稳定性和化学成分。FTSEM图像及元素分析证实纳米颗粒在聚合物基体中呈现优异分散状态。相比纯聚二甲基硅氧烷涂层,其衰减效果显著提升,且随着纳米铈含量增加衰减率持续提高,最终该杂化样品的防护效率优于相同纳米铈含量的对比样品。
关键词: 纳米氧化铈,辐射防护,诊断放射学,聚二甲基硅氧烷
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光辅助预应变应力制备PDMS表面可调皱纹
摘要: 微定向皱纹被广泛用于微芯片内部表面的功能化。本文采用纳秒激光器,在预应变应力的辅助下,在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面制备了可调皱纹。通过实验研究了预应变应力和激光能量密度对皱纹(如方向和波长)的影响。研究发现,制备的皱纹垂直于预应变应力方向生长。当激光功率从5W增加到8W时,皱纹波长从约500nm增加到2.5μm。增强预应变应力最初会急剧减小波长,随后该趋势减缓并出现一些裂纹。最终,提出了一种通过精确控制预应变应力和激光功率来调节皱纹图案的模型,并据此制备了多种皱纹图案。
关键词: 预应变、生物应用、表面改性、皱纹、聚二甲基硅氧烷
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于填充聚二甲基硅氧烷薄膜的法布里-珀罗干涉仪高灵敏度液压传感器
摘要: 提出了一种高灵敏度液压传感器,该传感器由填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物薄膜的法布里-珀罗干涉仪(FPI)构成。通过将一段空芯光纤(HCF)与输入单模光纤(SMF)端面熔接制成FPI结构,随后将PDMS注入HCF中,使其既作为光反射镜又作为检测外部压力变化的薄膜。最终形成的FPI腔长为137.8微米,PDMS薄膜厚度为33.8微米。实验结果表明,传感器波长对液压呈现线性响应,其函数关系为y = ?7.35 × 10?3x + 1536.395(x和y分别代表液压与波长),压力灵敏度高达?7.35纳米/千帕。此外,提出基于光纤布拉格光栅的温度补偿方法以消除温度影响,实验证明该方案能有效消除温度干扰并实现液压的精确测量。
关键词: 法布里-珀罗干涉仪、聚二甲基硅氧烷、温度补偿、液压传感器、光纤布拉格光栅
更新于2025-09-12 10:27:22
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不同水环境中非晶硅与单晶硅太阳能电池的水下特性表征与监测
摘要: 大多数太阳能光伏(PV)电池仅限于太空、旱地和屋顶应用,这为探索光伏电池在水下环境中的性能提供了广阔空间。此类水下太阳能具有巨大潜力,可应用于传感器、水下航行器、自主供电系统等诸多商业和国防领域。当前太阳能光伏系统的另一主要制约因素是光伏电池的冷却与清洁问题,而将其置于水下即可解决该难题。尽管水下太阳光谱本身会发生变化且随水深增加而变窄,但可能的解决方案之一是选用适合的水下最大功率转换光伏电池类型。本研究设计并搭建了水下环境实验装置,进一步采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装光伏电池,通过多种表征手段检测非晶硅与单晶硅电池在不同水质中的表现。该研究有助于深入理解水深、光伏电池类型、盐度、总溶解盐及其他杂质等影响水下光伏电池性能的关键因素,从而更好地监测其水下工作特性。
关键词: 水盐度,单晶硅太阳能电池,水下太阳能发电,聚二甲基硅氧烷(PDMS),光伏(PV)技术,非晶硅太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于飞秒激光直写制备水下超疏液微沟槽的微流控通道制造
摘要: 本文提出一种基于飞秒(fs)激光加工技术在玻璃表面制备具有纳米级粗糙结构的水下超疏聚物微沟槽来制造微流控通道的策略。经fs激光处理的玻璃表面微纳结构可在水下排斥液态聚二甲基硅氧烷(PDMS),其对PDMS液滴的接触角(CA)达155.5±2.5°,接触角滞后为2.7±1.5°,该现象定义为水下"超疏聚物性"。利用这种水下超疏聚物微沟槽纹理玻璃基底与固化PDMS层之间可便捷制备微通道及微流控系统。由于激光扫描轨迹具有可编程性,通过fs激光直写技术能设计制备任意形状微通道及复杂微流控系统。本文提出的"水下超疏聚物性"概念为选择性避免聚合物/基底界面粘附及调控固化聚合物形貌提供了新策略,这些应用在既往报道的超润湿材料中均无先例。
关键词: 飞秒激光、微流控通道、水下超疏液性、微流控系统、聚二甲基硅氧烷(PDMS)
更新于2025-09-12 10:27:22
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[IEEE 2019年第三届电子与信息学趋势国际会议(ICOEI) - 印度蒂鲁内尔维利 (2019.4.23-2019.4.25)] 2019年第三届电子与信息学趋势国际会议(ICOEI) - 基于液体芯波导的微光机电系统结构综述
摘要: 一种采用液体芯波导(LCW)的集成光学技术具有实时生物医学应用价值。本文实现了不同结构的液体芯波导及其数学建模。通过有限差分本征模(FDE)数学模型模拟532nm波长下的ARROW(抗谐振反射光学波导),在完全TE偏振传输条件下获得0.047dB损耗及1.458715的有效折射率。
关键词: 液芯波导(LCW)、有效折射率、抗反射光波导(ARROW)、有限差分时域法(FDE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)
更新于2025-09-11 14:15:04
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[美国激光学会ICALEO? 2015:第34届国际激光材料加工、激光微加工与纳米制造大会 - 美国佐治亚州亚特兰大市(2015年10月18-22日)] 激光与电光应用国际大会 - 硅氧烷模具上微流控器件的快速直接激光写入技术用于微复制
摘要: 微流控器件通常通过使用PDMS(聚二甲基硅氧烷)从MEMS微加工技术制作的母模进行复制而成。PDMS因其柔韧性、化学稳定性和低表面能成为图案转移的首选材料。采用MEMS技术制造集成操控组件(如微过滤器或混合器)的功能性微流控器件成本高昂且耗时,这限制了通过敏捷快速原型法测试设计变体的能力。直接PDMS加工是一种有吸引力的替代方案,需要直接书写技术。本研究展示了采用皮秒脉冲激光对PDMS进行直接结构化,用于快速制作器件复制的模具。PDMS直接书写的主要障碍是分解层的产生,这会限制后续加工并影响表面质量。初步结果表明:通过精细优化激光参数和加工策略,可有效制造集成功能性微结构的微流控器件而不产生分解PDMS层。由此在2分钟内完成了完整3×3毫米微流控器件(集成多级过滤组件)的制备,其横向分辨率可达10微米。因此,优化后的参数组合能利用超快激光快速原型制作微流控器件,用于新概念开发和验证。
关键词: 微流控器件、皮秒脉冲激光、直接激光写入、快速原型制作、聚二甲基硅氧烷
更新于2025-09-11 14:15:04