编辑荐读| Journal of Materials Science: Materials in Electronics精选文章

作者：Fanen Zeng, Zhen Tan, Xun Yang, Xiamei Wang& Bing Xu 

分级多孔碳材料在超级电容器中的实际应用非常重要。因此，开发高性能的分级多孔碳材料是一个巨大的挑战。废咖啡渣基多孔碳（WBC）是通过碳化和静态空气活化从废咖啡渣中合成的。通过扫描电子显微镜与能量散射X射线光谱、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和N₂吸附-解吸分析观察了WBC的物理化学性质。在800℃下活化的WBC具有更发达的分级多孔结构，比表面积为639.01 m²g^-1，平均孔径为2.77 nm。系统地阐述了在静态空气活化中具有分级多孔结构的WBC的形成机制。在三电极系统中，最优的WBC在0.5 A g^-1的6 M KOH中表现出最高的比电容164.4 F g^-1，以及在5 A g^-1时的优秀的速率能力84.85%。以最优的WBC为电极材料和6 M KOH为电解质构建的对称SC在功率密度为250 W kg^-1时实现了8.15 Wh kg^-1的能量密度，以及在10 A g^-1下超过7000个周期的出色的循环保持率100%。WBC的分级多孔结构表现出高比电容、高能量密度和稳定的循环保持率，为实现能源存储和转换应用提供了广阔的应用前景。

作者：Haoze Wang, Xin Gao, Erjun Guo, Yanqiu Xie, QianLi, He Bai, Qizhao Wang & Hongyan Yue 

NiCo层状双氢氧化物（NiCo-LDH）纳米片被认为是最有前景的超级电容器电极，因为它具有优秀的电化学性能。然而，较慢的电子传输速率和较差的循环稳定性阻碍了其发展。在本文中，通过使用香蒲作为碳前驱体进行炭化和活化，获得了管状生物质碳（BC）材料。随后，通过溶剂热法在BC表面垂直培养NiCo-LDH纳米片。复合物的独特正交结构减少了NiCo-LDH的团聚，并增强了电化学活性位点。此外，BC的管状结构可以在充放电过程中缓解体积膨胀，同时为电子/离子提供快速路径，以增强电荷传输速率。由于这些优点，制备的NiCo-LDH/BC复合物具有高比容量（在1 A g⁻¹下为1044 C g⁻¹）。基于NiCo-LDH/BC和活性碳的组装混合超级电容器提供了优越的能量密度（在873.32 W kg⁻¹下为86.71 W h kg⁻¹）和循环稳定性（在10,000个周期后为92.33%）。这项研究为LDH基材料在电化学能源存储应用中的实际应用提供了一定的参考价值和意义。

作者：Jiaxin Han, Qingyun Chen, Yuezhong Wang, YongCheng & Zhonggang Xiong 

电磁波（EMW）吸收材料在实现低频段有效吸收方面面临严峻挑战。本研究成功地使用低温一步固态反应方法合成了一种新型的高熵MAX相（HE MAX）吸收材料。通过添加磁性元素并控制粒子微观结构，样品在低频段具有强大的EMW吸收能力。通过改变用作原料中溶剂池的元素，实现了材料的电磁损耗协同和阻抗匹配增强，并且吸收频率带突破到低频段。使用Al作为溶剂池的样品（HE-MAX Al）的最小反射损失（RL_min）在C带达到-37.4 dB（3.0 mm）。制备的HE-MAX系列陶瓷是一种新型的低频段强EMW吸收材料，预计将应用于强辐射、抗氧化和抗腐蚀等极端工作环境。

作者：Canlin Luo, Chang Lin, Jinyu Ye, Huangjie Zeng,Xiongtu Zhou, Chaoxing Wu, Yongai Zhang, Jie Sun, Tailiang Guo & QunYan 

金属 bumps 的电镀是微型发光二极管（Micro-LED）集成的有前景的方法，因为它具有沉积速度快、成本低、适合制造超细间距 bumps 的优点。在这项研究中，我们报告了通过电镀方法制造超细间距和大规模 Cu/Sn bumps。系统研究了阴阳极距离、电镀溶液搅拌速率和电流密度对电镀 Sn bumps 形态、微观结构和均匀性的影响。结果显示，阴阳极之间的距离会影响电镀过程中的电流分布。电镀过程中适当的溶液搅拌可以提高对流质量传递效率。这有助于及时补充阴极界面溶质消耗，从而提高 bumps 的质量。然而，过高的搅拌速度可能会使 Sn bumps 的表面变得粗糙。通过调整电流密度，可以控制 Sn 和 Cu/Sn bumps 的均匀性和顶表面形态，适当的电流密度可以增强阴极的极化，也可以提高电镀效率。最后，实现了具有超细间距8微米，像素阵列为1920×1080，形态平滑且均匀性好的 Cu/Sn bumps。这种 Cu/Sn bumps 的制造策略有利于微型LED显示器的互连。

作者：Hua Man, Xi Wang, Changjin Liu, Zhentao Wang,Liang Zhang, Chunxia Zhang & Dong Xu 

在1200°C下，成功制备了(Mg, Nb)共掺杂的TiO₂巨大电介质陶瓷，制备时间为24分钟。系统研究了不同电场对相结构、微观结构和电介质性能的影响。所有的闪光烧结样品都是纯金红石TiO₂结构，没有产生第二相。随着电场的增加，电介质常数（在1 kHz）先增加后减少。当电场为550 V/cm时，陶瓷样品的电介质性能（ε′ ≈ 6.0 × 105，tanδ ≈ 0.73）最好。闪光烧结样品在不同温度（800-1000°C）下退火，以减少电介质损耗。随着退火温度的增加，电介质常数逐渐减小。当退火温度为800°C时，陶瓷样品的电介质常数约为7.1 × 104，在1 kHz时的电介质损耗约为0.37（减少了一半）。阻抗谱（IS）数据表明，陶瓷由半导体颗粒和绝缘颗粒边界组成。这种良好的电介质性能归因于内部屏障层电容（IBLC）效应。

作者：Yuqi Tian, Jun Gao, Yan Li, Jiangjun Chen,Youngguan Jung & Xinglong Dong 

预计AlN基板将满足SiC功率模块的散热需求，这归功于其出色的热导率。然而，基板和Cu板之间的AlN/Cu界面连接的强度和可靠性往往会受到影响，需要大幅改进。在本研究中，通过将熔点为232°C的Sn相引入Ag-Cu-Ti焊接填充料，成功制造了强化的AlN/Cu连接。XRD和SEM的结果表明，Sn元素促进了AgCu共晶结构向软Ag固溶体缓冲层的转变，这减轻了残余热应力，并促进了TiN反应层沿AlN晶粒界的延伸，从而增强了接头的粘结强度。此外，超声扫描结果显示，由于Ag-Cu-Ti-(Sn_x)填充料的流动性增强，Sn添加剂有效地将界面的空洞减少到0%，并改善了改性填充料对AlN陶瓷基板的润湿性。当Sn浓度为0.24 mg/cm²时，接头的剥离强度达到最大值47.53 N/mm，比没有添加Sn的对照组高出9.14 N/mm。值得注意的是，本研究在无需额外设备或工艺条件的情况下，实现了热应力的减轻和基板可靠性的提高，因此在实际应用中具有很大的实施潜力。

作者：Weiwei Guo, Kewei Chen & Jiang Wang 

三乙胺对人体内脏有害。通过水热法制备了掺锌MoO₃纳米带，并通过XRD、SEM、BET和XPS进行了分析。气体感测测试结果显示，将锌掺入MoO₃纳米带可以有效提高其气体感测性能，而MoO₃中最佳的锌掺杂浓度为4at.%。最后，研究了掺锌MoO₃纳米带对三乙胺的气体感测机制。

作者：Jianan Li, Kai Zou, Qingwen Yue, Dongxu Cheng,Xiangyong Zhao, Zhiyong Zhou & Ruihong Liang 

作为换能器的核心组件，压电材料的性质决定了换能器的质量。然而，传统的1-3压电复合材料在高频场应用中受到横向和其他杂散共振的干扰，导致超声换能器的振动能量和声电转换效率下降。因此，设计了一种新型的1-3压电复合材料，该材料具有六角柱，用于抑制横向和其他杂散共振的影响。在本文中，建立了用于50 MHz的1-3压电复合材料的有限元模型，该模型具有六角或方形柱。通过有限元方法模拟展示了具体的设计过程和复合材料的最优参数。与具有方形柱的复合材料相比，具有六角柱的复合材料的振动模式更纯净。考虑了复合材料中六角柱侧壁斜率的影响，并且在实际制造过程中，角度的值应大于87°。通过飞秒激光光刻法制造了具有六角柱的复合材料，测量的共振阻抗性质与模拟结果一致。这些结果为设计和制造超高频超声换能器提供了一种实用的方法，用于血管内超声（IVUS）成像。

作者：Xiao Huang, Yazhi Li, Yuhang Liu, Bo Peng,Junqing Peng, Guan Wang, Shuo Mei & Mingyang Li 

金属氧化物已广泛应用于气体传感器。金属氧化物具有低成本、易于制备和稳定性能的优点。然而，其高工作温度的缺点限制了其更广泛的应用。在本文中，我们开发了一种基于水热反应的简单方法，用于制备具有快速恢复能力的高响应值的ZnO/In₂O₃复合物。通过各种表征方法研究了ZnO/In₂O₃复合物的化学成分、微观形态和结构，以确定ZnO/In₂O₃异质结的形成。在室温下测试了纯In₂O₃和ZnO/In₂O₃复合物的气敏性能。结果显示，不同Zn/In摩尔比的ZnO/In₂O₃复合物在室温下对NO₂有短的恢复时间和高的响应值。其中，Zn/In摩尔比为2:1的ZnO/In₂O₃对室温下的NO₂表现出最佳的气敏性能。在5、10、20和30 ppm的浓度下测量了对NO₂的响应值，分别为2.70、3.26、4.80和5.25。在30 ppm的NO2的响应时间为267 s，恢复时间为7 s。此外，ZnO/In₂O₃复合物在室温下对NO₂具有良好的长期稳定性和选择性。

作者：Bing Tian, Kai Chen, Junge Zhou, Fei Shang,Abdul Manan & Guohua Chen 

一组Ca₂ZnSi₂O₇:Eu³⁺和Ca₂ZnSi₂O₇:Eu³⁺, Al³⁺红色荧光粉通过固相反应法制备。以394 nm为激发波长，所有样品都以618 nm (5D0→7F2)和702  nm (5D0→7F4)附近的两个主要发射带为特征。Ca₂ZnSi₂O₇:0.03Eu³⁺荧光粉表现出最佳的发光强度，其发光性质通过掺杂Al³⁺得到了消耗增强。Ca₂ZnSi₂O₇:0.03Eu³⁺和Ca₂ZnSi₂O₇:0.03Eu³⁺,0.03Al³⁺的量子产率(QY)分别达到77.79%和81.73%。此外，Ca₂ZnSi₂O₇:0.03Eu³⁺和Ca₂ZnSi₂O₇:0.03Eu³⁺,0.03Al³⁺样品表现出良好的光热稳定性。Ca₂ZnSi₂O₇:0.03Eu³⁺的色坐标为(0.641,0.358)，色纯度为91.97%。Al³⁺的掺杂对Ca₂ZnSi₂O₇:0.03Eu³⁺的色坐标和色纯度影响很小。以上发现表明，制备的荧光粉在室内植物生长光照明和其他领域具有很大的应用潜力。

作者：Miaowen Deng, Yuanzheng Yang, Peixin Fu,Shunxing Liang, Xiaoling Fu, Weitong Cai & Pingjun Tao 

我们通过将非晶合金带绕成环形并在550°C下退火1小时，制备了Fe_73.5Si_15.5B₇Cu₁Nb₃纳米晶体磁芯，并测量了其损失。在30至200°C的油浴环境中，以Bm= 300mT，频率范围从10到100kHz，测试了磁芯的动态损失。随着环境温度的升高，磁芯的矫顽力、磁感应和导磁率都会恶化。在100 kHz时，当温度从30°C升至130°C时，损失从75.87 W/kg降至72.34 W/kg，然后当温度升至200°C时，损失增至73.65 W/kg。磁芯的损失随环境温度先降后升，且在高频率下这种趋势更强。基于Bertotti的损失分离理论，过剩损失的减少是高温下核损失减少的主要原因，过剩损失和滞后损失处于竞争关系。过剩损失减少的原因被认为是矫顽力的上升。

作者：Xiaoxuan Song, Yi Zhou, Wanhong He, Zhiyue Chen,Yi Xiao, Guihua Huang, Dujie Feng & Jin Zhang

开发高效的过硫酸盐（PMS）活化催化剂对于降解和矿化有机污染物至关重要。通过驱动沸石咪唑酸盐框架（ZIF-67）和Cu₂O的双前驱体，构建了带有碳骨的金属有机框架衍生的氧化钴修饰的氧化亚铜（Cu₂O/Co₃O₄），用于有机降解的PMS活化。使用XRD，FT-IR，EDS分析和XPS来证明相纯度，而使用SEM和HR-TEM来发现合成材料的形状。使用EIS，瞬态电流和LSV来询问样品的导电性和相应的电流密度变化。在暗条件下，Cu₂O/Co₃O₄-10对TC的降解效率在60分钟内达到89.8%。其活化降解四环素（OTC），左氧氟沙星（LEV）和环丙沙星（CIP）的效率分别为89.4%，81.32%和54.09%。球形氧化亚铜加载在立方氧化钴上。此外，通过增加Co的电子供体能力和Cu的氧化还原循环，实现了PMS的有效活化。由Cu₂O/Co₃O₄产生的氧的单线性状态（¹O₂）非常适应于H₂PO₄⁻，并在pH = 7时活跃。值得注意的是，Cu₂O/Co3O4利用过硫酸氢（HSO₅⁻）通过Co³⁺/Co²⁺和Cu²⁺/Cu+循环转换在PMS系统中产生超氧自由基（·O₂⁻）和¹O₂。Cu₂O/Co₃O₄和PMS之间的强烈相互作用和电子转移以及双金属氧化物氧化还原循环的协同效应加速提高了催化活性。总之，这项研究提供了一个新的视角，有助于提高硫酸根基础高级氧化过程（SR-AOPs）的实际应用。