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《Advanced Materials》刊登肖湘衡教授最新成果

来源:武汉大学物理科学与技术学院 发布时间:2016-11-25 16:58:35 点击次数:

 

    近期,我院肖湘衡教授在抗辐照材料研究方面获得重要进展,相关成果发表在国际著名权威期刊《Advanced Materials》上。此项研究设计并构筑了一种单层石墨烯与钨纳米薄膜的多层薄膜结构,该结构具有优秀的热传导能力和抗辐照能力,为新型抗辐照材料的研究和先进核材料的设计提供了全新的思路,具有重要的科学意义,同时有利于促进核安全应用。

    论文题目为“Significant radiation tolerance and moderate reduction in thermal transport of tungsten nanofilm by inserting monolayer graphene”(《具有优秀的导热性能和抗辐照性能的钨/石墨烯多层结构薄膜材料的制备和研究》),第一署名单位是武汉大学,该工作是由物理科学与技术学院2015级硕士生司书尧、2013级博士生李文庆以及2016级博士赵晓龙共同完成。研究工作获得了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。

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     近些年,含有大量界面和晶界的双金属纳米多层膜材料,由于其可以大幅度减少辐照引起的损伤被广泛研究和认可,但是这种多层膜的设计使材料的热学性能出现了断崖式的下降,因此,面对高温、高辐照的核反应环境,研发一种兼顾良好导热性能和抗辐照性能的核材料成为当务之急。
肖湘衡教授与动力与机械学院岳亚楠教授联合美国爱荷华州立大学Xinwei Wang教授,结合单层石墨烯优良的导热性能和钨具有较低的辐照肿胀特点,设计了钨和石墨烯的多层薄膜结构,通过光热测量技术测得金属钨与单层石墨烯之间的界面接触热阻在10-9~10-8 Km2W-1数量级,表明在石墨烯的嵌入下,多层钨的热学性质没有较大的降低,其层间匹配程度很好,不会阻碍热量的传导。更重要的是,该结构具有明显的抗辐照性能。通过引入单层石墨烯,不仅可以使钨纳米薄膜顺利导出热量,而且这种结构也可以有效地减少由于核辐照引起的巨大损伤。因此,这种新型抗辐照材料,为核反应堆内结构材料的选取、改良和升级提供了一种重要的方法和思路。
附全文链接:
http://dx.doi.org/10.1002/adma.201604623

   

    离子束既可以作为辐照的一种手段模拟核反应堆材料中的辐照损伤,也可以作为掺杂手段来改变固体表面层的性质。和其它的掺杂方法相比,这种方法的掺杂均匀性好,有利于器件以及集成电路的大规模生产。2016年,肖湘衡教授基于离子束技术在器件方面还取得了一系列进展。课题组通过离子注入技术在阻变层SiO2中引入钨纳米颗粒,从而达到调制SiO2阻变层开关特性的目的。通过热退火、离子注入、金属电极沉积构建金属-介质-半导体的三明治结构,得到一种free-forming的存储器件,开关比达到106(Applied Physics Letters 108 (2016) 153501)。课题组通过对器件介电层进行离子注入调控,有效地降低了In2O3纳米线晶体管阈值电压,并提高了阈值电压的稳定性。该方法为调控器件阈值电压提供了一种新的思路(Applied Physics Letters 109 (2016) 193505)。
附全文链接:
http://dx.doi.org/10.1063/1.4945982
http://dx.doi.org/10.1063/1.4967434

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