120xx年校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練及創(chuàng)業(yè)實(shí)踐計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題指南-全文預(yù)覽
【正文】 作成“X展架”）⑦每個(gè)結(jié)題項(xiàng)目的《大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練及創(chuàng)業(yè)實(shí)踐計(jì)劃每月小結(jié)》（項(xiàng)目組每名學(xué)生單獨(dú)裝訂成冊(cè)）⑧每個(gè)結(jié)題項(xiàng)目，按照項(xiàng)目合同書“結(jié)題提交成果”中應(yīng)提交的各類成果（包括創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書、應(yīng)提交的實(shí)物、發(fā)表論文的期刊原件、專利證書影印件或?qū)＠芾硗ㄖ獣龋崦總€(gè)結(jié)題項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支出清單 ⑩其他與本項(xiàng)目相關(guān)的資料 另外，還需交給學(xué)生處：①學(xué)生上述資料的電子版光盤（應(yīng)由學(xué)生在結(jié)題答辯前刻錄完成）（《每月小結(jié)》、《項(xiàng)目合同書》、《結(jié)題答辯評(píng)審表》、《結(jié)題答辯匯總表》等沒有電子版的資料只交紙質(zhì)版）。因此，本項(xiàng)目的研究具有一定應(yīng)用前景和重要學(xué)術(shù)價(jià)值。隨著電子產(chǎn)品小型化，亟待開發(fā)即能為之提供能量并且小、輕、具有柔性的自供電傳感器件。微納自供電器件是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，目前的研究集中在以下幾點(diǎn)：1）不斷提高能量轉(zhuǎn)換效率。3）易于集成。自然界不缺能源，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告關(guān)鍵在于如何將能量有效收集并轉(zhuǎn)換為電能，這需要不斷開發(fā)新型的自供電傳感器件，將環(huán)境中潛在的光能、生物能、熱能、振動(dòng)能、電磁能等能量源轉(zhuǎn)換為電能。復(fù)旦大學(xué)的彭慧勝教授成功制備出可拉伸的線狀超級(jí)電容器，為可穿戴智能設(shè)備中電能的供應(yīng)提供了一個(gè)解決思路[5]。中科院沈陽金屬所設(shè)計(jì)并制備出基于碳納米管/石墨烯的柔性能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換器件，并發(fā)現(xiàn)其具有循環(huán)穩(wěn)定性好、可快速充放電、可彎折等優(yōu)異性能[8]。利用這一原理可制成自供電的酒精檢測(cè)儀，也可檢測(cè)不同濃度、不同類別的有機(jī)化學(xué)試劑[1114]，當(dāng)人吸氣呼氣循環(huán)作用于器件時(shí)，如圖1所示，在無任何外接電源的情況下，器件可產(chǎn)生 28 nA 的脈沖電流信號(hào)，交換電極可獲得相反方向的電流信號(hào)，這意味著電流信號(hào)非測(cè)試系統(tǒng)誤差或電阻變化引起的。石墨烯的費(fèi)米能級(jí)可以通過原子分子摻雜和氣體分子的吸附進(jìn)行有效調(diào)控。本申請(qǐng)項(xiàng)目提出以石墨烯作為功能單元制備自供電化學(xué)傳感器件，有望獲得高轉(zhuǎn)換效率、超小尺寸、穩(wěn)定的微電源器件，為自供電式微納器件設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化打下基礎(chǔ)。在本項(xiàng)目中，我們將在之前研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化器件工作機(jī)制的研究，推進(jìn)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的實(shí)用化。在前期的研究中，我們利用石墨烯制備成器件，石墨烯部分被聚合物薄膜所覆蓋，部分暴露。綜合這些優(yōu)勢(shì)和前期研究結(jié)果，我們認(rèn)為，以石墨烯作為功能單元制備分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件，有望獲得高轉(zhuǎn)換效率、超小尺寸、柔性、穩(wěn)定的微電源器件，滿足實(shí)際需求[2627]。使用時(shí)，先將器件連接在參數(shù)分析儀上，打開電源和電腦上的系統(tǒng)。衍射實(shí)驗(yàn)使用的測(cè)量電壓和電流分別為40kV、30 mA，實(shí)驗(yàn)中的衍射X射線為CuKα射線， nm。本論文采用美國(guó)FEI公司生產(chǎn)的QuantaFEG450型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FieldEmission Scanning Electron Microscopy, FESEM)對(duì)樣品進(jìn)行表面形貌和結(jié)構(gòu)的表征，主要測(cè)試參數(shù)為：電子槍和樣品的距離10 mm，加速電壓為30 kV，電流為10μA。采用化學(xué)氣相沉積方法以及LangmuirBlodget方法制備了大面積（氧化）石墨烯材料。為了進(jìn)一步探索并優(yōu)化化學(xué)氣相沉積實(shí)驗(yàn)過程，我們采用化學(xué)氣相沉積方法制備了大面積二維超薄半導(dǎo)體納米材料，并以此二維超薄結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米材料制備類似的化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件，借此與高質(zhì)量石墨烯材料的制備方法和器件制作工藝類比，優(yōu)化化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換及自供電傳感器件性能，并深入探究器件工作機(jī)理。通過研究生長(zhǎng)條件及復(fù)合工藝，對(duì)石墨烯材料以及二維超薄結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體納米材料結(jié)構(gòu)、成分以及形貌、光學(xué)和電學(xué)等性能，獲得了控制大面積二維超薄結(jié)構(gòu)納米材料的最優(yōu)化生長(zhǎng)工藝。大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告圖5石墨烯化學(xué)傳感器件制作的工藝路線圖(a)在銅上生長(zhǎng)的石墨烯；(b)將石墨烯轉(zhuǎn)移到Si/SiO2襯底上；(c)用鋁箔做掩膜覆蓋石墨烯中間部分；(d)用鋁箔做掩膜蒸鍍兩端電極；(e)引出兩側(cè)電極，用鋁箔做掩膜，沉積parylene C；(f)去掉掩膜得到所需器件。圖6自供電傳感器的結(jié)構(gòu)圖 結(jié)果與討論（石墨烯）基本電學(xué)性能研究化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的性能評(píng)價(jià)主要涉及對(duì)其基本電學(xué)性能以及在化學(xué)有機(jī)溶液作用下輸出電學(xué)性能的測(cè)試。首先測(cè)試了無外加電壓激勵(lì)作用下，化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的漂移電流以及電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律，獲得了能量轉(zhuǎn)化器件的背景噪音以及穩(wěn)定性等關(guān)鍵器件指標(biāo)，圖8（a）所示為傳感器件的背景信號(hào)；隨后，通過控制滴加化學(xué)有機(jī)溶液，測(cè)試了大面積二維結(jié)構(gòu)超薄納米材料化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的電流以及電壓隨時(shí)間變化規(guī)律，圖8（b）所示，分析大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告了化學(xué)分子蒸發(fā)速度與器件電流電壓信號(hào)的變化規(guī)律，建立了有機(jī)化學(xué)分子的極性、表面張力、潤(rùn)濕性等參數(shù)，與器件輸出電學(xué)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系機(jī)制，探究了化學(xué)分子在二維超薄半導(dǎo)體納米片表面的吸附脫附行為及器件能量傳遞機(jī)制。在此基礎(chǔ)之上，獲得基于二維超薄結(jié)構(gòu)納米材料的化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的最優(yōu)化制作工藝。在獲得化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)傳感器基本電學(xué)性能的基礎(chǔ)之上，測(cè)試了不同化學(xué)有機(jī)溶液作用下，大面積石墨烯和二維結(jié)構(gòu)超薄納米材料的化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的輸出電學(xué)性能。大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告 參考文獻(xiàn)[1] , , , , , Nanofibrous polyethyleneimine 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