石墨烯对Ag/AgCl电极水下电场探测性能的影响研究

利用石墨烯制备新型Ag/AgCl电极,开展其电化学性能及探测性能研究。通过对表面结构表征、电极极差、幅频响应、自噪声、极化曲线、吸水量和扫描振动电极等进行测试,分析石墨烯的加入及其含量对Ag/AgCl电极探测性能的影响规律。研究发现：相对于Ag/AgCl电极,石墨烯-Ag/AgCl电极极差稳定时间短、极差小、电化学性能好,适用于快速部署测量;石墨烯含量不同,对于改变Ag/AgCl电极与溶液界面接触性质有不同的作用机制：石墨烯含量为1%时主要表现在提高电极的孔隙率、增大比表面积;石墨烯含量为3%时主要表现在改善电极表面均匀性、加速溶液介质渗透。不同的作用机制是导致不同石墨烯含量Ag/AgCl电极电化学性能差异的主要原因。     

不同电导率对全固态Ag/AgCl电极自噪声影响的实验研究

全固态Ag/AgCl电极作为测量水下电场的首选传感器,其自噪声的大小对测量的结果有着重要的影响。针对电极自噪声在不同水下电导率的变化问题没有资料可查询的情况,设计并实现了一套电极自噪声的测量系统。在保持其他各条件不变的情况下,仅改变溶液的电导率,测量了不同电导率下电极自噪声的变化,为在不同电导率的条件下测量水下电场提供了参考。实验结果表明:随着电导率的增大,电极自噪声逐渐减小并最终趋于恒定。     

氨基酸改性碳纤维电极电化学及海洋电场响应性能

碳纤维表面引入含氧、含氮官能团,可提高其电化学性能和电场响应性能。将谷氨酸、甘氨酸、赖氨酸作为含氧、含氮官能团载体,在碳纤维表面接枝一层分子膜,通过扫描电子显微镜、红外吸收光谱等手段进行表面表征,并结合循环伏安曲线、电化学阻谱和电场响应曲线等测试方法,探究其电化学性能和电场响应性能变化。结果表明,改性后碳纤维电极具有较大的双电层电容和较低的低频容抗;配对碳纤维电极电位差漂移量均在5 mV/d以下,电化学自噪声均小于5 nV/Hz;配对碳纤维电极能较好地响应1 mV、1 mHz正弦交流电场信号,其中谷氨酸改性组线性度为0.058%,在改性组中最低,这与其特殊的双电层结构有关。本研究可为高性能海洋电场传感器研究提供新的技术路线和理论依据。     

碳纤维海洋电场电极探测机理和性能研究

基于提出的碳纤维电极对海洋电场探测机理模型,通过在信号放大器两端并联放电电阻,提高碳纤维电极对极差的稳定性,同时缩短稳定时间。建立了匀强电场,以评估不同大小的并联电阻对碳纤维电极对探测性能的影响。研究结果表明,输入电阻越小,电极对的极差越小和自噪声稳定越快;电极对极差稳定时间不大于2 h,稳定后的极差不大于0.1 mV,自噪声水平在1 Hz下处于2~5 nV/[KF(]Hz[KF)]之间。     

水合肼掺氮改性碳纤维电极电化学及电场响应性能

碳纤维表面氮掺杂改性可望提高其电化学性能和电场响应性能.以水合肼为氮源改性粘胶基碳纤维,制备新型海洋电场电极,并探究改性前后电极电化学性能以及电场响应性能变化.结果表明:改性碳纤维电极电化学性能以及电场响应性能显著提高;水合肼高温掺氮处理样品性能最佳,其比电容达到102.5 F/g,为空白组的18.99倍;电荷转移电阻...     

电接枝聚乙烯亚胺改性碳纤维电极电化学性能及其电场响应研究

碳纤维电极表面氨基改性可以显著提高其电化学性能和电场响应性能。通过高温氧化和电化学接枝相结合的方法,在碳纤维表面接枝不同分子量（0.6K、1.8K、10K）聚乙烯亚胺分子来调控电极/海水界面双电层结构。实验发现,长分子链之间因氢键更强的相互作用更容易穿插交叠,形成稳定双电层结构。结果表明：PEI-10K的性能最佳,其比电容达到12.8 F·g^-1,电荷转移电阻和低频容抗显著降低;配对电极的电位漂移量仅为0.05 mV/d,电极自噪声降为2.61 nV/sqrt(Hz),并且可以响应1 mHz、0.03 mV/m的低频弱电场信号;改性后碳纤维电极的响应灵敏度、准确度得到了显著提高,可用于制备高性能海洋电场传感器,提高水下电场探测能力。     

高性能碳纤维水下电场电极制备及其性能测量

对T300碳纤维在445 ℃、465 ℃、485 ℃下进行表面热处理,以获得新型水下电场电极。利用X射线光电子能谱(XPS)分析、电化学工作站、自制电极响应装置和电极自噪声测量装置对其在NaCl溶液中的表面化学状态、电化学特性和探测性能进行了测量,讨论热处理温度对其表面基团含量、循环伏安特性、交换电流密度、响应性能和电极稳定时间的影响,分析了其电场探测机理。结果表明：热处理温度的提高可提高碳纤维表面基团CO和COOR含量,减小电极在NaCl溶液中的 电容效应,增加电极的交换电流密度,提高电极的线性性能和稳定速度。     

银-氯化银传感器的海洋电场信号检测性能

国外开发和装备了以固态银-氯化银电极为核心的电场传感器,用来检测海洋船舶极低频微弱电场信号,但是国内外对于银-氯化银传感器的海洋电场信号检测性能仅在文献中有零星提及。为此通过实验研究了银-氯化银电极自噪声、电极间极差电位及对微弱电场信号的响应性能。在海洋环境中,所选用的银-氯化银电极低频段电极自噪声性能良好,达到nV级水平,电极电位在24h内稳定在1mV左右。实验结果分析与验证试验表明:银-氯化银电极对船舶微弱低频信号响应特性良好,满足船舶海洋极低频微弱电场的探测的要求。     

Al-Pb新型复合电极材料的制备及其性能研究

寻求一种好的电极材料一直是蓄电池工业和湿法冶金工业竞相发展的重要课题。实验以Bi作为Al、Pb之间的结合介质,制备出Al-Bi-Pb的复合电极材料。该Al-Bi-Pb复合电极材料与传统Pb合金电极材料相比,具有抗弯强度提高,极化电位降低,电阻小等特点。     

基于海洋浮标的电场干扰特性分析及信号检测方法

为解决深远海电场信号获取和目标探测问题,对深海电场探测剖面浮标实测数据进行干扰电场特性分析,分析结果表明该浮标在深海剖面电场测量中,晃动干扰电场能量主要集中在0.5 Hz以下,且随着深度的增加而减小,干扰电场可低至0.1μV/m的量级。在干扰特性分析的基础上,为解决浮标平台的电场信号检测问题,提出基于自适应门限线谱能量加和的改进检测方法。仿真及实测实验结果表明：改进算法可有效检测目标电场信号,并在保证目标检测概率的情况下,减小了虚警概率。     

KClO4/Ag复合粒子的制备与性能

为提高高氯酸钾(KClO₄)使用安全性能,通过葡萄糖和银氨溶液化学反应对KClO₄颗粒表面进行改性处理,制备了高氯酸钾/银(KClO₄/Ag)复合粒子。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)等表征手段分析了改性前后的颗粒形貌、物相组成、热分解温度、机械感度等性能。结果表明,KClO₄/Ag复合粒子球形化效果明显,表面光滑,无明显棱角,在保留KClO₄原有的安定性好、分解温度高等优点基础上,还具备了银金属特性;与原料KClO₄相比,KClO₄/Ag复合粒子机械感度明显降低,摩擦感度爆炸概率从90%降低至50%,撞击感度爆炸概率从70%降低至40%;同时,KClO₄/Ag复合粒子的热分解性能与原料KClO₄相比明显不同,放热峰提前了12℃,且分解效率更高。     

Mg/PTFE薄膜制备与性能表征

以镁(Mg)为可燃物质,聚四氟乙烯(PTFE)为氧化剂,利用磁控溅射和真空蒸镀两种方法,制备薄膜烟火器件,研究两种制膜工艺在性能上的差异,并对其附着力、薄膜粒度和燃速进行了测量。结果表明,磁控溅射制得的薄膜附着力为35.88mN,粒度为0.1～0.5μm,燃速为(623.9±12.5)mm.s-1,其主要性能优于真空蒸镀法制得的薄膜。     

PTFE/Al反应多层膜的制备及力学性能

以铝(Al)为可燃物质,聚四氟乙烯(PTFE)为氧化剂,利用射频磁控溅射法制备了不同厚度,交替沉积的PTFE/Al反应多层膜。采用原子力显微镜(AFM)、X-射线衍射仪(XRD)研究了溅射功率对薄膜表面形貌的影响规律,得到了PTFE/Al反应多层膜适宜的制备工艺,利用纳米压痕仪研究了PTFE/Al反应多层膜的力学性能。结果表明,当射频溅射功率分别为50 W和150 W时,制得的PTFE薄膜和Al薄膜的平均粗糙度与均方根粗糙度均较低。当PTFE/Al反应多层膜总厚度约为300 nm时,与相同厚度的纯PTFE膜和纯Al膜相比,PTFE/Al反应多层膜具有较高的硬度和弹性模量,分别为5.8 GPa和120.0 GPa。