双重活化多孔碳氮材料实现流动电极电容去离子高效矿井水脱盐

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作者 贺琼琼 彭海森 +5 位作者 孟振 苗真勇 万克记 许恩乐 高明强 黄少萌 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1732-1746,共15页

严格的环保法规驱动下,煤矿在高盐矿井水回收处理上面临的挑战不断升级,因此迫切需要研发高效的深度脱盐技术,以突破行业困境并实现非常规水资源的利用。虽然流动电极电容去离子(FCDI)技术在脱盐领域内崭露头角,但仍存在电极材料性能造... 严格的环保法规驱动下,煤矿在高盐矿井水回收处理上面临的挑战不断升级,因此迫切需要研发高效的深度脱盐技术,以突破行业困境并实现非常规水资源的利用。虽然流动电极电容去离子(FCDI)技术在脱盐领域内崭露头角,但仍存在电极材料性能造成的脱盐能力壁垒。研究提出了一种双重活化多孔碳氮电极材料制备的新方法,以蔗糖为碳源,三聚氰胺为氮源,整合了双模板法、水蒸气活化、酸浸氧化及氮掺杂的优点,改善了材料的润湿性和导电性,同时使得电极材料具备独特整齐排列的柱状结构、更大的比表面积(1039.76 m^(2)/g)、更丰富的孔结构(0.32 cm^(3)/g)、更多的氮氧电负性点位和更好的润湿性能,以此实现高效,低能耗的矿井水脱盐。该材料(H_(2)O(g)-HNO_(3)/CN)应用于FCDI装置中且经过电压、活性材料含量、处理液初始浓度及pH的工艺优化后对1 g/L的NaCl溶液脱盐5 h,除盐率高达100%,平均脱盐速率、脱盐量、电荷效率及标准脱盐量能耗分别为0.00952mg/(min·cm^(2)),37.08mg/g,24.02%和481.98J/mol,即使经过7次循环吸脱附试验,除盐率仍能达到95.71%。为了探究H_(2)O(g)-HNO_(3)/CN的吸附除盐机理,进行了电化学性能、吸附动力学及等温线的分析。结果表明其比电容高达99.38 F/g,内电阻极小;对Na^(+)离子的吸附更符合伪二阶动力学模型和Langmuir等温线模型,对Na^(+)离子的饱和吸附量为4.30mg/g,饱和吸附时间为120min。 展开更多

关键词 双重活化 多孔碳氮材料 流动电极电容去离子 高盐矿井水 脱盐

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双阴膜流动电极电容去离子净化含铬废水

2

作者 刘翰隆 张春鹏 +6 位作者 张思瑶 张洋 任学志 杜雅琳 张爽 马语璠 王彧洋 《中国环境科学》 北大核心 2025年第7期3799-3806,共8页

开发了一种完全对称的“双阴膜”流动电极电容去离子(SFCDI)装置处理含六价铬Cr(Ⅵ)废水,采用双阴离子交换膜和短路闭合模式,无需高浓度背景离子,即可实现高效Cr(Ⅵ)去除.结果表明,这一构型的显著特点是避免了传统FCDI中因使用阳离子交... 开发了一种完全对称的“双阴膜”流动电极电容去离子(SFCDI)装置处理含六价铬Cr(Ⅵ)废水,采用双阴离子交换膜和短路闭合模式,无需高浓度背景离子,即可实现高效Cr(Ⅵ)去除.结果表明,这一构型的显著特点是避免了传统FCDI中因使用阳离子交换膜而导致的Cr^(3+)回渗与总Cr浓度反弹问题.在1.2V电压、初始pH 5.0条件下,SFCDI在150min内将Cr(Ⅵ)浓度从50mg/L降低至0.41mg/L,总Cr去除效率达97.55%,能耗仅为0.12kWh/m^(3).与传统FCDI相比,SFCDI显著提高了总Cr去除效率并有效阻止Cr^(3+)回流.进一步研究分析了电压、活性炭含量、pH值及共存阴离子对处理性能的影响,并验证了SFCDI在连续运行及实际电镀废水处理中的适用性和稳定性.在180min内,对实际电镀废水的Cr(Ⅵ)去除率达97.68%,展现出绿色、高效、低能耗的应用潜力. 展开更多

关键词 双阴膜设计 流动电极电容去离子 六价铬 含铬废水 电镀废水

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木质素基超级电容器电极材料研究进展 被引量：15

3

作者 徐慧民 李莉娟 +1 位作者 欧阳新华 胡会超 《中国造纸学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期80-87,共8页

对木质素基双电层超级电容器电极材料、赝电容电极材料的制备技术与机理展开了综述,并对木质素基超级电容器材料的发展方向进行了展望,旨在为木质素基超级电容器材料的后续研发工作提供参考。

关键词 木质素 超级电容器 双电层电极材料 赝电容电极材料 固态电解质

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电容耦合非接触电极及心电信号获取 被引量：15

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作者 杨斌 董永贵 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1072-1078,共7页

电极与皮肤间接触所导致的不适感,是穿戴式心电信号测量系统实际应用中的常见问题。设计了一种非接触心电信号测量系统。采用印刷电路板制作的测量电极,借助电容耦合测量位移电流的方式获取心电信号。采用反接二极管提供测量所需的高阻... 电极与皮肤间接触所导致的不适感,是穿戴式心电信号测量系统实际应用中的常见问题。设计了一种非接触心电信号测量系统。采用印刷电路板制作的测量电极,借助电容耦合测量位移电流的方式获取心电信号。采用反接二极管提供测量所需的高阻值偏置电阻,结合高输入阻抗仪表放大器,制作了测量电极信号提取电路。测量系统由两个测量电极与一个直接与测量电路地相连的参考电极组成。选择金属铝板、导电纤维和导电橡胶作为参考电极,实验研究了共模干扰抑制性能与参考电极接触阻抗之间的量化关系。将主元分析与奇异谱分析相结合,提出了一种心电信号处理算法。实验结果表明,该系统可在棉质线衣外侧有效获得满意的心电信号。 展开更多

关键词 心电信号 电容耦合电极 可穿戴器件 主元分析 奇异谱分析

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非闭合电极电容层析成像传感器的敏感场计算及仿真成像研究 被引量：4

5

作者 刘靖 刘石 +2 位作者 姜凡 雷兢 李志宏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1564-1568,共5页

本义提出了一种新型的非闭合电极电容传感器,以满足利用电容层析成像技术来测试冻土中水分迁移、物质组成及其动态变化特性的要求,对该电容传感器的敏感场进行了计算,并对其进行了成像仿真研究。结果表明,该种电容传感器可以实现测试区... 本义提出了一种新型的非闭合电极电容传感器,以满足利用电容层析成像技术来测试冻土中水分迁移、物质组成及其动态变化特性的要求,对该电容传感器的敏感场进行了计算,并对其进行了成像仿真研究。结果表明,该种电容传感器可以实现测试区域内不同形状物体的测量及图像重建,其中Landweber成像算法对该传感器成像质量最好,从而为利用电容层析成像技术来进行冻土测试提供了实验基础。 展开更多

关键词 电容层析成像 冻土 非闭合电极电容传感器 敏感场 图像重建

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电容近炸引信电极电容的理论分析及数值计算 被引量：5

6

作者 程顺 崔占忠 李泽蓉 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2003年第B03期16-18,32,共4页

利用电荷镜像法建立了球形电极对地电容方程 ,与某迫弹电容近炸引信的有限元分析结果进行比较 ,在互电容、自电容对地变化趋势和变化规律方面有很好的一致性。通过理论分析和有限元计算可以看出 ,电容近炸引信对地电容方程可以用等效球... 利用电荷镜像法建立了球形电极对地电容方程 ,与某迫弹电容近炸引信的有限元分析结果进行比较 ,在互电容、自电容对地变化趋势和变化规律方面有很好的一致性。通过理论分析和有限元计算可以看出 ,电容近炸引信对地电容方程可以用等效球电极的电容方程来建立。 展开更多

关键词 电容近炸引信 电极电容 目标 自电容 互电容 电荷镜像法 有限元分析

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四氧化三钴超级电容器电极材料的制备与研究 被引量：10

7

作者 王兴磊 欧阳艳 +2 位作者 罗新泽 马浩亚.艾斯江 贾孝婷 《无机盐工业》 CAS 北大核心 2009年第9期15-17,共3页

电极材料是决定电化学电容器性能的一个主要方面，研究与开发高性能的电极材料是人们的研究重点之一。碳电极材料比电容较小；钌等贵重金属氧化物电极材料比电容量虽然很高，但昂贵的价格限制了其实际应用。因此价格低廉、环境友好、同... 电极材料是决定电化学电容器性能的一个主要方面，研究与开发高性能的电极材料是人们的研究重点之一。碳电极材料比电容较小；钌等贵重金属氧化物电极材料比电容量虽然很高，但昂贵的价格限制了其实际应用。因此价格低廉、环境友好、同样具有较高氧化还原电容的过渡金属氧化物成为目前超级电容器的研究热点之一。以硝酸钴为原料，以柠檬酸为模板水热合成了前驱体，200℃热处理后得到了四氧化三钴。循环伏安、恒流放电等电化学测试表明，200℃所得四氧化三钴电极在6mol／L氢氧化钾溶液中和-0．1～0．5V（vs．SCE）电位范围内，具有较好的循环稳定性能，单电极比电容达到442F／g。为开发高性能的超级电容器电极材料提供了参考。 展开更多

关键词 四氧化三钴 超级电容器 单电极比电容

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三电极平面电容传感器对材料损伤的探测 被引量：5

8

作者 谢宁宁 陈向东 李晓钰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第4期57-59,62,共4页

通过ANSYS软件分析非金属材料厚度和介电常数分布不均匀对电容量的影响以及三电极平面电容传感器探头水平方向的有效探测范围。针对非金属材料表面下的异常或者损伤的检测,提出了一种结构简单、操作方便的三电极平面电容传感器检测法,... 通过ANSYS软件分析非金属材料厚度和介电常数分布不均匀对电容量的影响以及三电极平面电容传感器探头水平方向的有效探测范围。针对非金属材料表面下的异常或者损伤的检测,提出了一种结构简单、操作方便的三电极平面电容传感器检测法,并对非金属材料表面下的异常或者损伤进行探测定位。通过对损伤区的分析得出了一定传感器探头尺寸水平方向的有效探测范围为偏移损伤边缘50 mm。 展开更多

关键词 三电极平面电容传感器 ANSYS 探测定位 材料损伤

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梳状电极电容式SO_2气体传感器 被引量：1

9

作者 王道 陈霭番 武少华 《传感技术学报》 CAS CSCD 2001年第4期265-270,共6页

二氧化硫气体传感器由一组梳状电极和做为电介质覆盖其上的 ,对二氧化硫敏感的有机改性硅酸酯薄膜组成 .梳状电极电容的基材为二氧化硅 ,铝电极以薄膜覆在其上 ,电极的厚度为 1 .6μm电极宽度和间隙为 1 5μm,电极的长度为 1 2 0 0μm,... 二氧化硫气体传感器由一组梳状电极和做为电介质覆盖其上的 ,对二氧化硫敏感的有机改性硅酸酯薄膜组成 .梳状电极电容的基材为二氧化硅 ,铝电极以薄膜覆在其上 ,电极的厚度为 1 .6μm电极宽度和间隙为 1 5μm,电极的长度为 1 2 0 0μm,电极总数为 40 0个 .采用溶胶 -凝胶法和自旋涂覆技术形成气敏涂层 .在室温和 1 0 0 Hz,1 k Hz,1 0 k Hz下 ,测定了梳状电极电容器的电容 ,探讨了二氧化硫浓度 ,测量频率和涂膜厚度对传感器灵敏度的影响 .在本实验条件下 ,经有机改性的 N,N-二乙基氨丙基 展开更多

关键词 二氧化硫 气体传感器 梳状电极电容

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贱金属内电极多层陶瓷电容器(BME-MLCCs)研究进展 被引量：12

10

作者 李艳霞 姚熹 张良莹 《材料导报》 EI CAS CSCD 2003年第10期41-43,共3页

贱金属内电极多层陶瓷电容器(BME-MLCCs)经过40年的发展,目前已成为多层陶瓷电容器的主流。钛酸钡的缺陷化学是发展BME-MLCCs的理论基础,利用该理论研发抗还原的钛酸钡基介质陶瓷组成,使钛酸钡基介质陶瓷与镍内电极能够在还原性气氛中... 贱金属内电极多层陶瓷电容器(BME-MLCCs)经过40年的发展,目前已成为多层陶瓷电容器的主流。钛酸钡的缺陷化学是发展BME-MLCCs的理论基础,利用该理论研发抗还原的钛酸钡基介质陶瓷组成,使钛酸钡基介质陶瓷与镍内电极能够在还原性气氛中共烧。BME-MLCCs工业化的一个关键问题是降低由带电荷的氧空位移动所造成的老化。 展开更多

关键词 贱金属内电极多层陶瓷电容器 BME-MLCCs 钛酸钡 镍 缺陷化学

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有机敏感材料梳状电极电容SO_(2)传感器研究

11

作者 李丽 王道 刘显武 《郑州轻工业学院学报》 2000年第4期24-26,共3页

利用SO2能与有机物中的某些基团形成可逆的弱加和物、改变电介质的介电常数、使电容发生变化的特点，制备出新型SO2气体传感器.这种传感器对SO2的灵敏度和选择性较高，具有良好的再现性和稳定性，响应时间较短，具有广泛的应用前景.

关键词 传感器 二氧化硫 气敏器件 有机敏感材料 梳状电极电容

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热分解法制备RuO_2-IrO_2/Ta超级电容器薄膜电极材料研究 被引量：2

12

作者 马婷婷 尤杰 +2 位作者 秦国义 许思勇 张宇峰 《贵金属》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期41-44,48,共5页

用溶液涂刷热解法制备了RuO2-IrO2/Ta超级电容器薄膜电极材料。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对薄膜电极材料的结构和形貌的分析表明制备的电极材料具有纳米尺度和多孔结构。热分析表明(RuO2-IrO2).nH2O/Ta的结晶转化温度约为327℃。... 用溶液涂刷热解法制备了RuO2-IrO2/Ta超级电容器薄膜电极材料。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对薄膜电极材料的结构和形貌的分析表明制备的电极材料具有纳米尺度和多孔结构。热分析表明(RuO2-IrO2).nH2O/Ta的结晶转化温度约为327℃。在频率为100 Hz时经320℃/30 min处理涂刷5层的热分解法制备的电极在浓度为37%的硫酸溶液中获得最大电容为55mF/143 mm2。 展开更多

关键词 复合材料 RUO2 IrO2 TA 热分解 电容器电极

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大峰矿无烟煤制备超级电容器电极材料研究 被引量：3

13

作者 郭利娜 杜美利 +1 位作者 郭明 王水利 《煤炭工程》 北大核心 2016年第9期26-28,32,共4页

以大峰矿无烟煤制备超级电容器电极材料,采用低温氮吸附法和X射线衍射法对最佳条件下制备的活性炭进行分析。结果表明:最佳条件下制备的活性炭电极材料在6 mol/L的KOH电解液中比电容为344.976 F/g。制备的活性炭呈无定型结构,主要以微... 以大峰矿无烟煤制备超级电容器电极材料,采用低温氮吸附法和X射线衍射法对最佳条件下制备的活性炭进行分析。结果表明:最佳条件下制备的活性炭电极材料在6 mol/L的KOH电解液中比电容为344.976 F/g。制备的活性炭呈无定型结构,主要以微孔为主,还有一定比例的中孔,孔径分布合理。电极材料电容性能良好、可逆性好,以双电层储能为主,循环性能良好,电容保持率在90%以上。 展开更多

关键词 无烟煤 活性炭 超级电容器电极材料 比电容

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多孔石墨烯/聚苯胺材质的超级电容器用电极薄膜的制备及其电化学性能 被引量：5

14

作者 朱本铄 李华 刘河洲 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期729-736,761,共9页

对于体积有限的小型便携式储能设备来说,电极材料在达到高比电容和稳定的循环性能的同时,更要向缩小占用体积的方向发展。本研究运用一种简单新颖的策略,制备出用于超级电容器电极的无需粘结剂、自支撑多孔石墨烯/聚苯胺复合薄膜。在该... 对于体积有限的小型便携式储能设备来说,电极材料在达到高比电容和稳定的循环性能的同时,更要向缩小占用体积的方向发展。本研究运用一种简单新颖的策略,制备出用于超级电容器电极的无需粘结剂、自支撑多孔石墨烯/聚苯胺复合薄膜。在该复合体系中,多孔石墨烯可以提供丰富的离子扩散通道,聚苯胺能够抑制石墨烯片层间的聚集堆积,并提供额外的赝电容。通过两者的协同作用,该电极薄膜在较高的密度下(1.47 g·cm^(-3)),拥有582 F·cm^(-3)的体积比电容以及卓越的循环稳定性。这种具备致密结构并且拥有卓越电化学性能的电极薄膜对于开发体积受到限制的小型便携式储能器件有着重要意义。 展开更多

关键词 多孔石墨烯 聚苯胺 复合薄膜 电化学性能 超级电容器电极材料

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新碳源制备活性炭和石墨烯及其非等电极电容水系超级电容器 被引量：7

15

作者 陈尧 陈政 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第2期123-141,共19页

碳材料具有不同的微米和纳米结构以及本体和表面的官能基团,因此成为最普遍采用的超级电容器电极材料。典型的例子是活性炭和石墨烯。最近的研究趋势是通过新方法,以传统和新碳源,例如生物质、聚合物、氧化石墨、碳氢以及二氧化碳气体,... 碳材料具有不同的微米和纳米结构以及本体和表面的官能基团,因此成为最普遍采用的超级电容器电极材料。典型的例子是活性炭和石墨烯。最近的研究趋势是通过新方法,以传统和新碳源,例如生物质、聚合物、氧化石墨、碳氢以及二氧化碳气体,来制备成本低、电容性能高的活性炭和石墨烯。特别是,大多数新碳源衍生碳非常适用于水系电解液。电荷存储不仅发生在"碳|电解液"界面上(形成双电层),也依靠本体和表面的官能化带来的氧化还原活性,包括有限离域价电子转移反应。此外,进一步理解电荷存储机制有助于设计出比传统对称电容器具有更高电压和比能量的非等电极电容水系超级电容器。本文综述了新碳源衍生碳材料和器件的最新进展,为超级电容器技术的持续发展助力。 展开更多

关键词 新碳源 活性炭 石墨烯 水系电容器 非等电极电容

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流动电极电容去离子技术研究进展 被引量：2

16

作者 雍天智 李阳 +3 位作者 陆建刚 林若昀 吴俊升 左晓俊 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期17-25,共9页

具有低成本、低能耗、高效率优势的电容去离子技术(CDI)是缓解水危机的有效手段。流动电极电容去离子技术(FCDI)通过将流动电极和离子交换膜耦合,可弥补传统CDI技术吸附能力有限、无法长期连续运行的技术瓶颈。经过近十年的广泛研究,FCD... 具有低成本、低能耗、高效率优势的电容去离子技术(CDI)是缓解水危机的有效手段。流动电极电容去离子技术(FCDI)通过将流动电极和离子交换膜耦合,可弥补传统CDI技术吸附能力有限、无法长期连续运行的技术瓶颈。经过近十年的广泛研究,FCDI技术在理论研究、材料开发和工程应用上取得了积极进展,展现出了良好的应用前景。对FCDI技术进行了系统综述,介绍了其发展历程及运行原理,并从装置构型、运行模式、材料创新和参数影响等方面深入分析了影响脱盐性能的关键因素,指出提升脱盐性能的优化策略。此外,总结了FCDI技术在水体脱盐、水污染治理及资源化、能源回收等领域的应用现状,评价了该技术的经济性和实用性,最后提出FCDI技术未来可行的发展方向。 展开更多

关键词 流动电极电容去离子 系统优化 脱盐 废水资源化

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流动电极电容去离子去除铵根离子模型及优化

17

作者 李翱 王宏洋 +3 位作者 孙宇巍 王旭 汪霞 朱光灿 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期2123-2131,共9页

为了更直观地研究流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH_(4)^(+)的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在... 为了更直观地研究流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)除氨工艺的机理并进行高效改进,本文构建了FCDI装置去除NH_(4)^(+)的电化学稳态模型,实验结果模拟准确率达到93.8%。利用该模型研究了FCDI除氨工艺在进水流量、电流密度、电极液中活性炭质量分数等工况条件下的能耗和去除效率变化趋势,计算离子选择性和去除速率两个指标,定性阐明操作参数对去除氨的影响机理,筛选出较优化工况。研究结果表明,FCDI除氨工艺在进水流量1.25mL/min、电流密度21.26A/m^(2)、活性炭质量分数为10%时,除氨效率为74.5%,能耗为29.62kWh/kg N,达到较为理想的状态。在优化的工况条件下,讨论了NH_(4)^(+)在FCDI装置内部的微观传输情况,考虑到过长的流道长度会增强电流密度的极化现象,降低装置除氨性能,提出了串联装置的建议。保持流道长度和工况条件不变,串联的装置可以比原装置的去除效率提升32.9%,同时去除单位质量N的能耗降低22.0%,表明装置的改进是有效的。优化后的FCDI除氨工艺比同类处理工艺更有优势,NH_(4)^(+)去除效率更高,能耗更低,具有广泛应用前景。 展开更多

关键词 流动电极电容去离子 电化学 模型 废水 氨氮

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ITO用作铁电薄膜电极的研究 被引量：6

18

作者 李金华 陈汉松 +2 位作者 李坤 汤国英 陈王丽华 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期64-66,共3页

研究了sol -gel掺锡氧化铟 (ITO)溶胶在SiO2 /Si衬底和光学玻璃衬底上的成膜及结晶性能 ,并与CVD法生长的ITO薄膜作了对比。结论是 ,sol -gelITO膜 ,虽然具有与CVDITO膜相似的结晶性能和较高的导电性 ,但以sol -gelITO膜作下电极 ,无法... 研究了sol -gel掺锡氧化铟 (ITO)溶胶在SiO2 /Si衬底和光学玻璃衬底上的成膜及结晶性能 ,并与CVD法生长的ITO薄膜作了对比。结论是 ,sol -gelITO膜 ,虽然具有与CVDITO膜相似的结晶性能和较高的导电性 ,但以sol -gelITO膜作下电极 ,无法使PLT、PZT的sol -gel膜具有明显的结晶取向。因漏电太大 ,sol -gelITO也无法作sol -gel铁电膜 (如PLT ,PZT)的上电极。但在CVDITO膜上 ,sol -gel铁电膜能很好结晶 ,且Au/PLT/ITO电容 ,具有良好的电学性能。 展开更多

关键词 ITO薄膜 铁电电容电极 SOL-GEL法 FERAM 随机存

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电容式环形微机电振动陀螺的设计 被引量：7

19

作者 寇志伟 曹慧亮 +2 位作者 石云波 张英杰 刘俊 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期842-848,共7页

针对环形振动陀螺结构对称、模态特性参数相同与抗干扰特性好的特点,提出了一种新型的电容式环形微机电振动陀螺。设计了S形弹性支撑梁形式的硅基环形振动陀螺敏感结构,并仿真分析了陀螺的工作模态与幅频响应特性。根据环形振动陀螺的... 针对环形振动陀螺结构对称、模态特性参数相同与抗干扰特性好的特点,提出了一种新型的电容式环形微机电振动陀螺。设计了S形弹性支撑梁形式的硅基环形振动陀螺敏感结构,并仿真分析了陀螺的工作模态与幅频响应特性。根据环形振动陀螺的动力学特性,研究了陀螺的机电接口形式与硅基电极的设置方法,建立了硅基电极的电学参数模型与陀螺的角速度敏感模型。基于深离子刻蚀技术设计了简单可行的传感器制备流程,并成功制备了陀螺的敏感结构。实验测试结果显示,该环形微机电振动陀螺驱动与检测模态的谐振频率分别为9 028.86Hz与9 036.15Hz,品质因数分别为25 051与25 026,标度因数为0.589 7mV/((°)·s^(-1))。实验结果验证了陀螺设计与研究方法的正确性,为高性能硅基微机电陀螺的研制提供了一种可行的方案。 展开更多

关键词 微机电系统 环形微机电陀螺 敏感结构 电容电极 加工工艺

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微机电环形谐振陀螺敏感信号读取方法研究

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作者 寇志伟 崔啸鸣 +2 位作者 尹煜 李娜 曹慧亮 《压电与声光》 北大核心 2025年第3期405-414,共10页

根据微机电硅基环形谐振陀螺的动力学特性与机电耦合能量转化特点,设计了一种基于方波调制形式的环形二极管全对称弧形差动电容敏感信号读取控制模型。首先,根据角速度敏感原理,设计了电极中心轴与工作模态主轴重合的敏感结构双层全对... 根据微机电硅基环形谐振陀螺的动力学特性与机电耦合能量转化特点,设计了一种基于方波调制形式的环形二极管全对称弧形差动电容敏感信号读取控制模型。首先,根据角速度敏感原理,设计了电极中心轴与工作模态主轴重合的敏感结构双层全对称弧形差动电容电极接口方案,推导出环形敏感结构力学振动参量的电学敏感模型。其次,为了避免同频驱动信号的耦合干扰,选择了方波载波形式的环形二极管电容检测电路,将电容检测微弱信号调制到高频载波上,解调可得到输出信号。设计了检测模态敏感信号读取控制模型,分析了控制模型稳定性;构建微机电环形谐振陀螺的机电控制模型,仿真分析其性能,验证了模型的合理性。最后,基于上述方案设计了敏感信号读取控制电路,通过实验测试了电路性能。实验结果表明,该敏感接口检测电路控制方案能够快速有效地读取敏感信号,正转标度因数为0.593 9 mV/[(°)·s^(-1)],反转标度因数为0.594 6 mV/[(°)·s^(-1)],标度因数不对称度为0.12%。 展开更多

关键词 微机电系统 环形谐振陀螺 电容电极 敏感信号 检测模态

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