亚博网站下载研究者如何提高二维材料稳定

AZOM和Dr.亚博网站下载清图研究理解2D混合有机材料的耐用性在不久的将来,这一开发可能在弹性电子学和光电学中产生深远现实应用

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亚博网站下载名青图 德州A&M大学材料科学系助理教授前情提要,我完成我的博士亚博网站下载杜克大学机械工程和材料科学系完成博士后亚博网站下载后博士研究员西北部, 重回材料科学工程系亚博网站下载我的主要焦点是努力理解高级功能材料的表面和跨侧性能用于能源和电子应用,并努力利用新理解工程这些表面和接口提高性能

亚博网站下载二维混合材料和哪些领域最相关

亚博网站下载二维混合有机百草枯,指二维半导体材料组分分子级有机和无机联结亚博网站下载这些材料取自三维父晶体 三维混合有机渗透亚博网站下载一开始,这些材料引起人们的注意, 因为它们有巨大的潜力 用于光电应用如太阳能电池美国国家可再生能源实验室图表显示,由有机机密百科维兹混合体制成的太阳能电池极高效性能亚博网站下载后期发现这些材料实为优半导体材料,生产成本极低,原因是可缩放求解处理法及其光电子特性显示高容缺

高容度在混合有机物显示缺陷方面意义何在

意指即使你可以用多缺陷解析法生成,性能仍为广泛应用所接受特征触发对这些属性基本原理的极大兴趣为何显示这些独有性能, 并用二维混合法实现其他应用

因二维混合材料半导体,应用场实为大扩展举例说,它可用于LEDs、软电子设备、辐射检测器、存储晶体管半导出应用全谱

亚博网站下载广应用潜力引导你学习2D混合有机材料

2015年我研究生时 首次意识到这个领域越来越多的人谈论百草枯, 然后我开始把注意力转向这个领域my Ph.D.亚博网站下载二维素材, 即石墨和表层间特性面向尾端,我开始研究是否以及如何通过化学成分工程2Denovskite函数属性开始与化学家协作发现有机构件可定制2D结构晶体晶体的晶体对称性并使它们中的一部分变成派生电场,从而进一步扩大应用场亚博网站下载移到西北时,我开始更多地研究 结构-财产关系材料群, 特别是不同的化学和组件 如何影响他们的机械行为

与前题研究有何不同

亚博网站下载不像主流2D混合有机箱研究, 人多注重这些材料的光电行为, 我倾向于更多关注这些材料的机械行为亚博网站下载我认为,这是调查实战应用的良好动机,因为机械菌株的普遍存在以及机械菌株对这些材料及其装置可靠性和性能的至关重要影响。

图像感想:Marco deBenedictis/Stopterstock.com

最近,我们学习疲劳行为亚博网站下载素材有机械强项机械压力达到材料强度时,材料会骨折但在现实中,设备应用期间物质经验加载条件通常是次临界值表示压力场实际比临界强度小低并加载周期性亚博网站下载长段时间里,循环亚临界机压仍可驱动材料机械故障一种理解方式是使用金属线试图拉伸金属线时,通常很难破解-我们用手无法破解然而,如果你多次曲折它,多回回转动, 尽管每次你不破解它,电线最终破解即疲劳行为或疲劳现象

研究前,我们研究材料中不同的化学和结构如何影响特性亚博网站下载我们称它为这些材料的准静态机工属性亚博网站下载但这些素材疲劳行为仍不为人知亚博网站下载但在实用应用方面,你确实有这些材料受亚临界振荡压力之苦,这种压力来自各种源头,如温度波动、弹性电子变换,有时还来自派电或也许来自材料本身电机联动行为

许多其他人意识到这是一个关键问题。研究这些千兆数基太阳能电池或软电子机 多重弯曲失败常人监听效率函数 不同层次弯曲半径, 但在所有这些研究中, 压力或压力不是量化的相对半径而言,它是一种定性度量此外,由于设备的其他复杂性,许多因素可能促成这些研究中观察到的疲劳失效

亚博网站下载可以是电极故障、接口故障或电荷传输材料或设备内其他组件等其他接口材料故障正因如此,前文研究几乎无法提供二维百科夫斯基疲劳行为量化基本洞察力正因如此,我们想专注于2D百科夫斯基自身的基本特性并理解亚临界循环加载将如何导致材料失效和故障行为会像什么样

亚博网站下载上期研究确实考虑了二维素材疲劳问题,二维素材类纯无机二维素料,如石墨、MOS2和boronnitride,但这是第一次2D素材与晶体结构中有机和无机混合成份混合为主

在整个研究中,你都研究二维无机百科维兹 如何生存超过10亿周期当它涉及到现实应用时会有什么意义

对想用千兆字节实战应用的人来说,这是好消息, 因为至少从基础上讲,我们显示素材本身能生存长周期典型工程应用中,我们谈论疲劳存约10至5或10至6周期,而这个周期可以在典型设备操作条件下生存10亿周期

当然,有些条件你还得考虑举例说,不能加载太高,但如果受类似条件约束,混合百草枯优于典型聚合物,尤其是那些广泛用作弹性电子素基件的聚合物

亚博网站下载这些材料怎么可能持久化

3D父晶体2D混合百草枯估计二维混合百科夫斯基 将生存如此之多学习周期刚看到结果时,我们非常兴奋

可能出乎意料塑料变形机制 介于2D型有机有机百草枯中 因为基于故障行为

意指生成的损耗将被控制 避免灾难破解 通过材料传播特征为物质约束局部损害提供了一个机制,从而延长材料寿命,这与3Dperovskite(3D父体)形成鲜明对比,而3Dbrittle晶体万一三维父级素材失效 裂缝会一直传播

二维混合型完全适合弹性电子技术何为? 应用区能长大得多吗?

正在作出大量努力,以探求其易变电子应用的适切性。第一,这是因为它可处理, 所以它可缩放并高度兼容 多可缩放工业处理法亚博网站下载第二,成本低,同时性能仍然很好,因为这些材料的光电和半导体特性高容缺

Image Credit: Niethammer Zoltan/Shutterstock.com

权值相对较低,与传统有机半导体相比,总体性能和半导体属性要好得多,因为我们仍然有无机构件,但同时它保持弹性。2018年发布早期著作时,我们展示出它们能持续约5%-8%电流失效前, 而这已经超出多聚合子块弹性限值, 用于柔性电子学,如聚二维化亚博网站下载支持应用这些材料用于弹性电子学,至少从机械角度讲是如此

亚博网站下载你说这些材料成本低可扩缩

亚博网站下载现在,我认为下一步正在克服限制因素,阻止材料完全商业化,这主要是材料稳定性问题。第一,化学不稳定性:三维混合有机百草枯环境问题,如氧气、水分和紫外光合在一起可攻击结构

亚博网站下载二维材料使用后,化学稳定性大为提高,因为结构中含疏水有机离散但仍尚没有完全实现服务条件25年,但至少更好

亚博网站下载另一不稳定问题或瓶颈问题是机械不稳定问题,因为这些材料有骨折倾向编译操作时会受大量线性源的影响, 但这些线性可引出很多问题,例如ion迁移、相位转换、骨折、分解等, 这就是我们的焦点试图解决这些问题以确保新处理技术 和新设备制造有改进设计, 使服务期间的材料 生存这些机械加载条件

如何解决遗留问题 化学和机械不稳定

亚博网站下载已经有化学家研究化学不稳定并努力提高这些材料性能和热动稳定性与标准工业封装技术并发亚博网站下载另一方面,正在开发新洞察力,实现材料设计指南,提高机能强健性亚博网站下载从工程角度出发,可提议新设备架构以缓解材料应用期间经历的松散度,以降低其受松散诱发故障的易感性

个人会参与研究以克服这些限制或瓶颈吗?

亚博网站下载是的,我将参与解决 机械不稳定 特别是这些材料亚博网站下载开始研究单晶体状材料的固有机械特性 并检查固有特性能否满足应用需求亚博网站下载实验范围将进一步扩大至多晶体形式,因为当前大规模设备制作标准应用和材料集成依赖多晶片,而多晶片行为与单晶体形式不同。单晶体研究将比对多晶体表显示缺陷如何影响这些混合材料薄膜的机械可靠性

我们还在研究如何以可扩展方式制作单晶片而不穿透多晶片,以便我们可以直接集成单晶片设备应用单晶片可缩放生产而不大幅增加生产成本

什么样的时间尺度与这些改进

亚博网站下载这个问题很好,因为我认为提高材料化学稳定性可能更快,因为社区正在作出重大努力,机械理解略为落后。

并准备实战应用亚博网站下载Perovskites被认为是下一代光伏材料的主要候选物,以便到2035年实现美国电-碳中和目标,到2050年实现全经济碳中和性所以,我们希望到2035年或更早时,我们能够完全解决与2D混合百科维捷问题

最后,你提到你正在进行其他一些研究您想告诉我们点 关于一些其他项目 您正在工作

眼下,我的重点,如前所述,是理解表面和界面提高电子应用性能亚博网站下载从普罗夫斯基方面看,我们也在研究电场下普罗夫斯基材料的可靠性以及它们在空间应用中将如何表现

除此以外,因为我们位于得克萨斯州,我们有大量传统化石能生产,而这些化石能产生大量的副产品和废物努力捕捉化石燃料生产副产品 用于绿色能源应用亚博网站下载举例说,我们发现的一些材料是有机半导体材料,我们可以使用这些材料应用太阳能并使用像记忆器等其他低耗半导体应用简言之,我们的口号是“我们不浪费任何垃圾”。

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关于Dr.清图

博士亚博网站下载清图得克萨斯A&M大学材料科学工程系助理教授接收B.S.北大理论应用技师亚博网站下载2017年杜克大学机械工程素材科学杰出论文奖亚博老虎机网登录期间,他还在Nanoscience和M.A获取证书经济学亚博网站下载之后,他在西北大学材料科学工程系作后科研究,并被选为2019年美国Vacum Society电子材料摄影师分局后台旅行奖获得者亚博网站下载他有兴趣从机械学角度理解和工程高级功能素材的表面和界面(例如2D素材、混合有机化百草枯),以设计并优化应用功能属性获ACS石油研究基金博士新调查员奖和ASME RobertM和玛丽海松怀特青年调查员奖 2021年