Bu çalışma Wake Forest Kimya Bölümü ve Wake Enerji, Çevre için Orman Merkezi ve Sürdürülebilirlik (CEES) tarafından desteklenmiştir. Biz Charles Mooney ve SEM görüntüleme ile yardım için North Carolina State Üniversitesi Analitik Enstrümantasyon Tesisi teşekkür ederim.

1. Hazırlama Kserojel peletler <ol><li> Jel sentezi <ol><li> 500 mL&#39;lik bir behere 25 mm&#39;lik bir manyetik karıştırma çubuğu ve deiyonize su 113 ml ekleyin. Manyetik bir girdap meydana gelmez en yüksek oranda deiyonize su karıştırın. </li><li> Yavaş yavaş küçük artışlarla deiyonize suya susuz zirkonyum klorür 13.05 g (0.056 mol) ilave edin. Susuz zirkonyum klorür tamamı çözünene sonra çözeltiye glukoz 53.29 g (0.296 mol) ilave edin. </li><li> glukoz her çözelti içinde çözündükten sonra, çözeltiye itriyum nitrat heksahidrat 3.73 g (0.01 mol) ilave edin. ~ 700 rpm manyetik karıştırma hızını artırmak ve çözelti içinde çözünmesi için itriyum nitrat heksahidrat tüm bekleyin. </li><li> çözeltiye propilen oksit 42 mL ekleyin. propilen oksit sulu çözeltisi ile karıştırmak için ~ 700 rpm&#39;de karıştırmaya devam edin. propilen oksit sulu çözeltisi (~ 10 saniye) ile karıştırıldığında, manyetik karıştırma t azaltmak-150 rpm o. </li><li> Manyetik bir karıştırma çubuğu jel oluşumuna bağlı hareket etmeyi durdurana kadar karıştırmaya devam edin. Jel, tipik olarak 3 dakika içinde meydana getirir. NOTLAR: deiyonize su, susuz zirkonyum klorür eklenmesi ekzotermik bir reaksiyondur ve çok hızlı bir şekilde ilave edilmesi durumunda, susuz zirkonyum klorür plume olacaktır. Bölüm 1.1&#39;de verilen bir formülasyon. toplam metallerin (zirkonyum + itriyum) 4.5 molar oranında bir glukoz karşılık gelir: 1. 1, 2.25: 1, ve 4.5: temsili sonuçlar bölümünde 0 toplam metallerin mol oranları glikoz için verileri içeren 1. formülasyon içindeki glikoz miktarı, sadece çözelti içinde glukoz çözünürlüğü ile sınırlıdır. Referans olarak, 20 ° C&#39;da su içinde glikoz en yüksek çözünürlük 47.8 ağırlık% &#39;dir. 15 </li></ol></li><li> Yaşlanma ve Jel Yıkama <ol><li> Sıkıca Parafilm jel içeren beher kapağı ve oda sıcaklığında kapalı bir beher bırakarak 24 saat boyunca yaş izin. </li><li> beher kapağını çıkarın ve jelin üstünde sıvı süzün. </li><li> sıkı Parafilm ile beher kapak, jel içeren bekere mutlak etanol 300 mL ve 24 saat için oda sıcaklığında kapalı beher bırakın. </li><li> Adımı tekrar 1.2.3 72 saatlik bir toplam süre zarfında, üç etanol yıkama olmak üzere toplam iki kere daha. </li></ol></li><li> Bir Kserojel içine Jel Kurutma <ol><li> beher jel çıkarın ve bir laboratuar ıspatulasını kullanılarak (en dış çapı 24 cm), 2 L&#39;lik porselen buharlaştırılması çanak içine koyun. </li><li> Bir spatula ile yaklaşık 1 cm x 1 cm parçalar halinde jel kırmak ve buharlaştırılması tabak yüzeyinden adet üzerinde yayıldı. </li><li> Jel parçaları, bir hafta ya da jel kuruyana kadar çevre şartlarında kurumaya olsun. ince bir toz haline zaman jel kuru olarak kabul edilir. </li><li> bir havan ve havan tokmağı ile ince toz haline kuru jel tüm öğütün. NOT: Jel kuruduktan sonra, öyleortam koşulları altında kurutulmuştur için bir kserojel olarak. </li></ol></li><li> Bir Pelet içine kserojeli basılması <ol><li> 13 mm&#39;lik bir çapa sahip olan silindirik bir pelet pres kalıbına kserojel tozu, 1 g yerleştirin. </li><li> Bir hidrolik pres kullanılması, topak haline kserojel jel basın kuvvet 22 kN 90 s geçerlidir. </li><li> Yavaşça basın tarafından uygulanan kuvveti serbest bırakın. Yavaş yavaş topak kalıptan dışarı pelet çıkarmak ve daha sonra dikkatli bir şekilde pelet çıkarın. </li></ol></li></ol> 2. İnert atmosfer içinde Kserojel Pelet Sinterleme <ol><li> Bir alüminyum oksit ya da yitriya stabilize edilmiş zirkonya plakasına kserojel pelet yerleştirin ve bir tüp fırının merkezine plaka yük. </li><li> üçte bir dakikada çalışan borunun hacmi oranında argon akış. Bu, 750 mL argon akış hızına tekabül min -1 Bu çalışmada kullanılan çalışma borusu için. Davlumbaz gaz çıkışını Vent. </li><li> en az 15 dakika, b, argon akımıtüp fırın ısı başlangıç ​​DONANIMI. </li><li> sürekli olarak sabit bir hızda, program aşağıdaki ısıtma şemasına tüp fırın sıcaklık kontrol argon akarken: <ol><li> 15 dakika oda sıcaklığında tutun. </li><li> 5 ° C&#39;lik bir rampa oranında 850 ° C&#39;ye kadar ısı min -1. </li><li> 2 ° C dak-1 olan bir rampa oranında arzu edilen sinterleme sıcaklığına ısıtın. </li><li> 2 saat için istenen sinterleme sıcaklığında tutun. </li><li> 2 ° C&#39;lik bir rampa oranında 850 ° C&#39;ye soğutun min -1. </li><li> 5 ° C dak-1 olan bir rampa oranında, oda sıcaklığına soğutun. </li></ol></li><li> programı ve tüp fırın bölüm 2.3&#39;de verilen zamanlama aşağıdaki kadar ısınmakta olduğu bir kez daha kontrol başlatın. </li><li> Isıtma programı tamamlandıktan sonra boru fırın pelet çıkarın. </li></ol> 3. belirlenmesi karbon Şablon Konsantrasyon <ol><li> üzerinden bir ~ 50 mg parça kesinbir maket bıçağı ile sinterlenmiş kserojel pelet ve bir akik havan ve havan tokmağı ile ince toz haline öğütülür. </li><li> Termogravimetrik analiz için, bir alüminyum oksit, numune fincan içine ince bir toz yer ~ 50 mg. </li><li> Termogravimetrik analiz (TGA) kullanılarak, 10 ° C&#39;lik bir oranda örnek ısı min -1 çevre sıcaklığından 100 mL&#39;lik bir hızda numune üzerinden hava akarken 1200 ° C&#39;ye kadar min -1. </li><li> 350 ° ~ C arasında ve ~ 700 ° C meydana ağırlığındaki yüzde değişim hesaplayın. Bu ağırlık yüzde numunedeki toplam karbon muhteviyatına tekabül eder. Not: bir ağırlık artışı 700 ° C aralığında, 350 ° C&#39;de ortaya çıkarsa, bir karbit fazı oluşur ve karbon içeriğinin hesaplanması daha karmaşıktır. Bu durum için, literatürde tarif hesaplamalara bakınız. 14 Karbon element analizi karbon içeriği TGA ölçümleri hesaplanabilir onaylamak için kullanılmıştır. </li></ol> 4. Hazırlama Yüksek Yüzey Alanlı YSZ İskele Karbon Şablon Kaldırma tarafından <ol><li> bir alümina kroze içinde sinterlenmiş kserojel pelet yerleştirin. </li><li> 2 saat boyunca 700 ° C &#39;de bir kutu fırın içine pota yerleştirin. </li><li> Dikkatle paslanmaz çelik pota maşa ile kutu fırından sıcak pota kaldırmak ve gözenekli, beyaz YSZ iskeleyi çıkarmadan önce bir saat boyunca oda sıcaklığına soğumaya bırakın. </li></ol>

<ol>
	<li>Badwal, S. P. S., Giddey, S. S., Munnings, C., Bhatt, A. I., Hollenkamp, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+electrochemical+energy+conversion+and+storage+technologies.">Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies.</a> Front. Chem. 2 (79), 1-28 (2014).</li><li>Gross, M. D., Vohs, J. M., Gorte, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+examination+of+SOFC+anode+functional+layers+based+on+ceria+in+YSZ.">An examination of SOFC anode functional layers based on ceria in YSZ.</a> J. Electrochem. Soc. 154 (7), B694-B699 (2007).</li><li>Smith, B. H., Gross, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+highly+conductive+oxide+anode+for+solid+oxide+fuel+cells.">A highly conductive oxide anode for solid oxide fuel cells.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 14 (1), B1-B5 (2011).</li><li>Vo, N. M., Gross, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+vanadium+deficiency+on+the+stability+of+Pd+and+Pt+catalysts+in+lanthanum+strontium+vanadate+solid+oxide+fuel+cell+anodes.">The effect of vanadium deficiency on the stability of Pd and Pt catalysts in lanthanum strontium vanadate solid oxide fuel cell anodes.</a> J. Electrochem. Soc. 159 (5), B641-B646 (2012).</li><li>Sholklapper, T. Z., Jacobson, C. P., Visco, S. J., De Jonghe, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+dispersed+and+contiguous+nanoparticles+in+solid+oxide+fuel+cell+electrodes.">Synthesis of dispersed and contiguous nanoparticles in solid oxide fuel cell electrodes.</a> Fuel Cells. 8 (5), 303-312 (2008).</li><li>Jiang, Z., Xia, C., Chen, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-structured+composite+cathodes+for+intermediate-temperature+solid+oxide+fuel+cells+via+an+infiltration/impregnation+technique.">Nano-structured composite cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells via an infiltration/impregnation technique.</a> Electrochim. Acta. 55 (11), 3595-3605 (2010).</li><li>Zhan, Z., Bierschenk, D. M., Cronin, J. S., Barnett, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+reduced+temperature+solid+oxide+fuel+cell+with+nanostructured+anodes.">A reduced temperature solid oxide fuel cell with nanostructured anodes.</a> Energy Environ. Sci. 4, 3951-3954 (2011).</li><li>Gross, M. D., Vohs, J. M., Gorte, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+progress+in+SOFC+anodes+for+direct+utilization+of+hydrocarbons.">Recent progress in SOFC anodes for direct utilization of hydrocarbons.</a> J. Mater. Chem. 17, 3071-3077 (2007).</li><li>Gross, M. D., Carver, K. M., Deighan, M. A., Schenkel, A., Smith, B. M., Yee, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox+stability+of+SrNbxTi1-xO3-YSZ+for+use+in+SOFC+anodes.">Redox stability of SrNbxTi1-xO3-YSZ for use in SOFC anodes.</a> J. Electrochem. Soc. 156 (4), B540-B545 (2009).</li><li>Savaniu, C. D., Irvine, J. T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=La-doped+SrTiO3+as+anode+material+for+IT-SOFC.">La-doped SrTiO3 as anode material for IT-SOFC.</a> Solid State Ionics. 192 (1), 491-493 (2011).</li><li>Choi, S., Shin, J., Kim, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+electrochemical+and+thermodynamic+characterization+of+PrBaCo2-xFexO5+&#948;+(x=0,0.5,1)+infiltrated+into+yttria-stabilized+zirconia+scaffold+as+cathodes+for+solid+oxide+fuel+cells.">The electrochemical and thermodynamic characterization of PrBaCo2-xFexO5+&#948; (x=0,0.5,1) infiltrated into yttria-stabilized zirconia scaffold as cathodes for solid oxide fuel cells.</a> J. Power Sources. 201, 10-17 (2012).</li><li>Kungas, R., Kim, J. S., Vohs, J. M., Gorte, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Restructuring+porous+YSZ+by+treatment+in+hydrofluoric+acid+for+use+in+SOFC+cathodes.">Restructuring porous YSZ by treatment in hydrofluoric acid for use in SOFC cathodes.</a> J. Am. Ceram. Soc. 94 (7), 2220-2224 (2011).</li><li>Jung, W., Dereux, J. O., Chueh, W. C., Hao, Y., Haile, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+electrode+activity+of+nanostructured,+columnar+ceria+films+for+solid+oxide+fuel+cells.">High electrode activity of nanostructured, columnar ceria films for solid oxide fuel cells.</a> Energy Environ. Sci. 5, 8682-8689 (2012).</li><li>Cottam, M., Muhoza, S., Gross, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preserving+nanomorphology+in+YSZ+scaffolds+at+high+temperatures+via+in+situ+carbon+templating+of+hybrid+materials.">Preserving nanomorphology in YSZ scaffolds at high temperatures via in situ carbon templating of hybrid materials.</a> J. Amer. Ceram. Soc. 99 (8), 2625-2631 (2016).</li><li>Alves, L. A., Silva, J. B. A., Giulietti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solubility+of+D-Glucose+in+Water+and+Ethanol/Water+Mixtures.">Solubility of D-Glucose in Water and Ethanol/Water Mixtures.</a> J. Chem. Eng. Data. 52, 2166-2170 (2007).</li><li>Thommes, M., Smarsly, B., Groenewolt, M., Ravikovitch, P. I., Neimark, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+hysteresis+of+nitrogen+and+argon+in+pore+networks+and+characterization+of+novel+micro-+and+mesoporous+silicas.">Adsorption hysteresis of nitrogen and argon in pore networks and characterization of novel micro- and mesoporous silicas.</a> Langmuir. 22, 756-764 (2006).</li><li>Chervin, C. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+non-alkoxide+sol-gel+method+for+the+preparation+of+homogeneous+nanocrystalline+powders+of+La0.85Sr0.15MnO3.">A non-alkoxide sol-gel method for the preparation of homogeneous nanocrystalline powders of La0.85Sr0.15MnO3.</a> Chem. Mater. 18, 1928-1937 (2006).</li><li>Clapsaddle, B. J., Sprehn, D. W., Gash, A. E., Satcher, J. H., Simpson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+versatile+sol-gel+synthesis+route+to+metal-silicon+mixed+oxide+nanocomposites+that+contain+metal+oxides+as+a+major+phase.">A versatile sol-gel synthesis route to metal-silicon mixed oxide nanocomposites that contain metal oxides as a major phase.</a> J. Non-Crystalline Solids. 350, 173-181 (2004).</li><li>Gash, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+epoxides+in+the+sol-gel+synthesis+of+porous+iron+(III)+oxide+monoliths+from+Fe(III)+salts.">Use of epoxides in the sol-gel synthesis of porous iron (III) oxide monoliths from Fe(III) salts.</a> Chem. Mater. 13, 999-1007 (2001).</li></ol>

Biz ifşa hiçbir şey yok.

Bu yerinde yapılan karbon şablon yaklaşım ile, bir oluşturabilir ve geleneksel seramik iskele sinterleme sıcaklıklarında karma metal oksitler olarak nanomorphology korur. Elde edilen yüzey alanları katı kadar 80 geleneksel olarak sinterlenmiş iskeleler daha yüksek ve karmaşık depolama teknikleri ile imal iskeleler daha yüksek 4 kat kadar vardır. 14 propilen oksit-glukoz jel sistemi, bir sistematik 10 hacim% karbon ve hemen hemen 100 hacim% &#39;si karbon arasında, karbon şablon konsantrasyonunun kontrol etmeye izin veren, karbon şablon konsantrasyonunun ayarlanması için oldukça esnektir. prosedüre üç kritik adımlar vardır. İlk olarak, propilen oksit jel (Aşama 1.1.4) oluşturmak üzere bir sulu çözelti ile iyice karıştırılmış olmalıdır. Bu propilen oksit ilave edilir ise ~ 700 rpm karıştırma ile gerçekleştirilir. Çözelti çalkantılı karıştırıldı değilse, propilen oksit th üzerinde ayrı bir tabaka oluşturacakE, sulu çözeltisi ve oluşturmaz jeli. İkinci olarak, çalışma borusu (Adım 2.2) sinterleme tüp fırın ısıtmadan önce argon ile yıkanması gerekir. Bu üçte bir dakikada çalışan borunun hacmi bir hızda 15 dakika boyunca argon akışı ile gerçekleştirilmektedir. Buna ek olarak, çalışma borusu Sinterleme sırasında çalışma borusu hava girmesini önlemek için sızdırmaz bir sızıntı olması gerekir. havadan oksijen, karbon dioksit, karbon oksidasyonu ile karbon şablonu yok edecektir. Üçüncü olarak, sinterleme sıcaklığı, 850 ° C sinterleme rampa 2 ° C olmalıdır min -1. Daha hızlı bir rampa oranı iskele kırık neden olabilir. olası karbon şablon konsantrasyonlarının çoğunluğu monolitik iskele ile sonuçlanacaktır. Açıkçası, YSZ taneciklerin birbirinden bağlantısı temin eder, çünkü bir monolitik yapı iskeleti oluşturacak olan kritik bir karbon konsantrasyonu eşik vardır. Ancak, bu senaryo da faydalıdır. Bir cYüksek bir karbon konsantrasyonu, jel ile geleneksel bir düşük yüzey alanı iskele yük ve burada tarif edilen atıl sinterleme prosedürünü gerçekleştirmek ould. Sonuç jel formülasyonu glikoz konsantrasyonu ile kontrol edilen bir nanoparçacık konsantrasyonda iskele yüzeyi üzerine edilmiş YSZ nanopartiküller olacaktır. Propilen oksit jel sentezler literatürde metallerin bir sayıda rapor edilmiştir. Buna ek olarak 17, 18, 19, propilen oksit jel sentezi aranıyorsa, esas olarak herhangi bir karma metal bileşimde birden fazla metal barındırabilir. Bu iş için motivasyon katı oksit yakıt hücresi elektrot ihtiyaçlarına bağlı iken, yaklaşım, geniş bir uygulama yelpazesi için karma metal oksitler geniş bir aralığı için geçerlidir. Tanımak önemlidir sinterleme sıcaklığı yeterince yüksek, metal karbür pha iseses yerine oksitten oluşturacaktır. Bunun gerçekleştiği sıcaklık bir uygulamanın kullandığı belirli metaller bağlıdır. YSZ sağlamak için, bir zirkonyum karbid fazı yaklaşık 1,150 ° C oluşturmaktadır ve hemen hemen tüm zirkonyum 1400 ° C zirkonyum karbid biçiminde da başlayacağım bulmuşlardır. 1,300 ° C altında sinterleme sıcaklıkları için 14, zirkonyum her oksidasyonu ile geri karbon şablon kaldırılması üzerine YSZ fazına geçer. 1300 ° C&#39;nin üzerinde sinterleme sıcaklıkları sağlamak için, bir monoklinik zirkonyum oksit fazın küçük miktarlarda görmekteyiz. 1,300 ° C&#39;nin üzerinde, bir zirkonyum karbid parçacıkları yeterince geriye YSZ içine zirkonyum tamamen çözünmesi için itriyum gibi 700 ° C&#39;ye kadar, havada ısı olmadığını yeterli termal enerjiyi ayrılır olasıdır. Bizim grup şu anda sinterleme sırasında karbon şablonu korurken karbür oluşumunu azaltmak için alternatif bir sinterleme ortamları düşünmektedir. ToplamdaOrganik oranı, metal tipi ve yüksek sıcaklıklarda yüksek yüzey alanlı karışık metal-oksit nanomorphologies gerçekleştirmek için karma metal bileşimi: Mary, propilen oksit-glukoz jel sistemi inorganik belirten üstün bir esnekliğe sahiptir.

katı oksit yakıt hücresi (SOFC), temiz elektrik gücünün verimli üretimi için alternatif bir enerji dönüştürme teknolojisi gibi büyük gelecek vaat etmektedir. 1 kaydadeğer ilerleme araştırma ve bu teknolojinin geliştirilmesinde yapılmıştır; Öte yandan, elektrot performansında iyileştirmeler hala güvenilir ticarileştirilebilmesi için ihtiyaç vardır. elektrot genellikle iskele yüzeyi üzerinde dekore elektro parçacıklar ile gözenekli bir seramik yapı iskeleti içerir. Araştırmanın büyük bir vücut performansı, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 geliştirmek için elektrokatalitik parçacıkların yüzey alanını artırmak odaklanmıştır ancak iskele yüzey alanının arttırılması ile ilgili çok az araştırma vardır. iskele yüzeyinin arttırılmasıbunlar 1.500 ° C&#39;ye kadar yüksek sıcaklıklarda 1100 ° C&#39;de sinterlenmiş çünkü alan zordur. Geleneksel sinterlemeyle iskeleleri, tipik olarak 0.1-1 m 2-g-1 arasında bir özgül yüzey alanına sahiptir. 8, 9, 10, 11 iskele yüzey alanını arttırarak birkaç raporlar vardır. Bir durumda, bir geleneksel sinterlenmiş iskele yüzey alanı, 2 m 2-g-1 arasında bir özgül yüzey alanı elde, hidroflorik asit kullanılarak erime ve iskele yüzeyinin çökeltme ile geliştirilmiştir. Başka bir 12, yüksek sıcaklık, 20 m 2-g-1 arasında bir özgül yüzey alanı elde, darbeli lazer birikimi kullanılarak tamamen kaçınıldı. Bizim tekniğinin gelişmesi arkasında 13 mantık düşük maliyetli imalat yaratmaktıgörülmemiş iskele yüzey alanları sağlar ve işlem kolayca kabul edilebilmesi için geleneksel sinterleme sıcaklıkları kullanır süreci. Teknik burada rapor ile 80 m2 kadar iskele yüzey alanları-g -1 geleneksel sinterleme sıcaklıklarında geçerken işleme gösterilmiştir. 14 Araştırmamız öncelikle SOFC elektrot mühendisliği motive edilir, ancak teknik daha geniş bir uygulama diğer alanlarda ve uygulamalarda etmektir. Genel olarak, in situ karbon şablon yöntemi nano yapılı, toz ya da gözenekli yapı iskeleti şeklinde yüksek yüzey alanlı karma metal seramik malzeme üretebilen esnek bir sistemdir. Bu karma metal seramik bileşimi, yüzey alanı, gözenek ve gözenek boyutu, tüm sistematik olarak ayarlanabilir olması ile esnektir. Yüksek sıcaklıklar genellikle karma metal seramik istenen faz oluşturmak için gereken ve bu yaklaşım ağırlık seramik nanomorphology muhafaza edilirhile sağlayan bir esas olarak herhangi bir işleme sıcaklığı seçmek. Bu yöntem, organik içeriğe iyi oluşturan metal iyonlarının orantılar hesabına ve inorganik oranı ile, bir hibrit organik ya da inorganik, propilen-oksit-bazlı jel sentezini kapsamaktadır. Jel bir kserojel oluşturacak şekilde çevre koşulları altında kurutulur. kserojel istenen sıcaklıkta bir argon atmosferinde sinterlenir. Isıtma üzerine, organik bileşenin sinterleme süresince devam yerinde bir karbon şablonu, geride bırakarak parçalanır. C şablonu sonra bir nano yapılı, yüksek yüzey alanlı seramik sonuçlanan havada düşük ısı derecesi ile çıkarılır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Zirconium (IV) chloride, 99.5+%</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>12104</td>
			<td>Air sensitive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yttium (III) nitrate hexadydrate, 99.9%</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>12898</td>
			<td>Oxidizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D+ Glucose Anhydrous, &#8805; 99.5%</td>
			<td>US Biological Life Sciences</td>
			<td>G3050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(&#177;)-Propylene Oxide, &#8805; 99%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>110205</td>
			<td>Extremely flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol 200 Proof</td>
			<td>Decon Laboratories, Inc.</td>
			<td>2716GEA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon, (99.997%)</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>AR 300</td>
			<td>Industrial grade</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high temperature fabrication of nanostructured yttria-stabilized-zirconia (ysz) scaffolds by in situ carbon templating xerogels

Ayarlanabilir yüzey alanları iskeleleri kadar 80 m 2-g-1 göre - Biz (92 mol% &#39;si zirkonyum YSZ,% 8 mol itriya) gözenekli, nano-yapılı yitriya stabilize edilmiş zirkonya-yüksek sıcaklık üretimi için bir yöntem ortaya koymaktadır. bir zirkonyum tuzu, itriyum tuzu ve glikoz sulu bir çözeltisi, bir jel oluşturmak için propilen oksit (PO) ile karıştırılır. Jel bir kserojel oluşturacak şekilde çevre koşulları altında kurutulur. kserojel peletler halinde preslenir ve sonra da bir argon atmosferinde sinterlenir. Sinterleme sırasında, bir YSZ seramik faz oluşur ve organik bileşenler, amorf karbon bırakarak ayrışırlar. In situ olarak oluşturulan karbon sıcaklığı sinterleme bir yüksek yüzey alanlı YSZ nanomorphology koruyarak sabit şablon olarak hizmet eder. C, daha sonra, gözenekli, nano yapılı YSZ iskele ile sonuçlanan düşük sıcaklıkta havada oksidasyon yoluyla çıkarılır. C şablonuna ve nihai iskele yüzey alanı konsantrasyonu, sistematik olabilirly jel sentezinde glikoz konsantrasyonunu değiştirilerek ayarlanabilir. C şablon konsantrasyonu, yüzey alanı ve gözenek boyutu dağılımı, fiziksel adsorpsiyon ölçümleri ile belirlenmiştir termogravimetrik analizi (TGA) ile ölçüldü ve morfoloji, tarama elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Faz saflığı ve kristalit boyutu X-ışını difraksiyonu (XRD) kullanılarak tespit edilmiştir. Bu imalat yaklaşımı, bir yeni, seramik-bazlı elektro kimyasal enerji dönüşüm uygulamaları için benzersiz iskele yüzey alanları ve nanomorphologies gerçekleştirilmesi için esnek bir platform, örneğin, katı oksit yakıt pili (SOFC) elektrotlar içerir.

Faz saflığı daha önce Cottam ve arkadaşları tarafından rapor edilen X-ışını kırınımı (XRD) ile teyit edilmiştir. Karbon şablon konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak 14 YSZ iskele spesifik yüzey alanı Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. konsantrasyon sinterlenmiş kserojel topak toplam katı madde hacim yüzdesi olarak gösterilir. C şablon konsantrasyonu sistematik jel formülasyonu glikoz konsantrasyonunun artmasıyla artmaktadır. 4.5 ila 1: 0 ila metallerine molar oranı: Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi, spesifik yüzey alanı, sistematik glikoz artırarak 68 m 2-g-1 için 10 m 2-g-1 artar 1. C şablon konsantrasyonu TGA (Şekil 2) kullanılarak ölçülmüştür. C şablon konsantrasyonu ağırlıkça% 4 ve glikoz için toplam katı 64 ağırlığa göre%: metaller1 ve 4.5: 0 molar oranları 1. 5.9 g • cm 3&#39;ün bir YSZ yoğunluğu ve 2.15 g • cm 3 karbon yoğunluğu ağırlıkça yüzde hacim yüzdesine arasında dönüştürmek için kullanılmıştır. Şekil 3, ve glukoz katkı maddesi içermeyen YSZ Kserojel taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri gösterilmektedir. Her iki numune de benzer şekilde, argon 1.150 ° C&#39;de sinterlenmiş ve 700 ° C &#39;de hava içinde yanmış. glukoz katkı maddesi ile YSZ kuru jel parçacıkları glukoz katkı maddesi olmadan göre birkaç kat daha küçüktür. jele glukoz ilave edilerek küçük parçacıkların oluşumu, yüksek karbonlu ve yüzey alanı ile tutarlıdır. Metallerin mol oranı: Şekil 4, glikoz bir fonksiyonu olarak YSZ iskeleleri için en güçlü YSZ tepe XRD modellerini gösterir. kristalit boyutu, bu tepe noktalarını ve Scherrer denklemi kullanılarak hesaplanmıştır.kristalit boyutu glukoz 9 nm ila 12 nm ila 22 nm arasında azalmıştır: 2.25 ila 1: 1 ila 4.5: mol oranı 0 ile yükseltilmiştir metaller 1. metallerin mol oranı: kristalit büyüklüğünün progresyonu artan glukoz ile yüzey alanındaki bir artış gözlenen ile tutarlıdır. Metallerin mol oranı: Şekil 5, glikoz bir fonksiyonu olarak YSZ iskele gözenek boyutu dağılımı gösterir. adsorpsiyon / desorpsiyon verileri 2 nm ve 14 nm arasında gözenek boyutlarına hesaplanması ile sınırlı olan bir fiziksel adsorpsiyon alet ile toplanmıştır. N2 adsorpsiyon verilerden hesaplanan gözenek boyutu dağılımı Şekil 5a&#39;da gösterilmektedir. Sadece 2.25: 1 glükoz: metal mol oranı verileri maksimum gösterir. Enstrümantasyon 14 nm gözenek tespit edilmesi ile sınırlı olduğu için, N2 desorpsiyon verileri boyutu dağılımları da hesaplanmıştır Şekil 5b gözenek. Desorpsiyon verileri, yapay&quot; gösterme eğilimindedir4; dar gözenek boyutu dağılımları ve &quot;yapay&quot; küçük 16 gözenekleri; Bununla birlikte, desorpsiyon verileri, adsorpsiyon verilerine göre gözenek büyüklüğü dağılımının ilerlemesi daha fazla bilgi sağlar. 1 glükoz: adsorpsiyon ve desorpsiyon verileri için gözenek boyutu dağılımındaki farklılıklar iyi 2.25 için karşılaştırılır metaller veriler Şekil 5&#39;de. Gözenek büyüklüğü dağılımının tepe noktasındaki 7 nm, 10 nm kayar ve dağıtımı dardır. 4.5 ekstrapole: 1 verilerine, gözenek boyut dağılımının zirve 16-20 nm aralığında olduğunu varsaymak makul görünüyor. Genel olarak, Şekil 5 gözenek sayısı ve gözeneklerin büyüklüğü hem de glikoz bir artış ile artırır: metallerin mol oranına sahiptir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55500/55500fig1.jpg" /> Şekil 1: C-şablonu konsantrasyonunun ve glikoz bir fonksiyonu olarak YSZ iskele yüzey alanı: metremolar oranı Ketaller. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55500/55500fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/55500/55500fig2.jpg" /> Şekil 2: TGA glukoz ile zerojeller için akan hava içinde eğrileri: metal mol oranları 1: 0 ve 4.5: 1, 2 saat boyunca argon 1.150 ° C&#39;de sinterlenmiştir. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55500/55500fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/55500/55500fig3.jpg" /> Şekil 3: SEM glikoz YSZ iskelelerinin mikrografları: metalleri mol oranları: (a) 4.5: 1 (b) 0: 1 arasındadır. kserojeller 2 saat boyunca 1.150 ° C&#39;de argon içinde sinterlenmiş ve daha sonra 700 ° C&#39;de hava içinde ısıtıldı<html> ° C. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55500/55500fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/55500/55500fig4.jpg" /> Şekil 4: metallerin mol oranı: glikoz bir fonksiyonu olarak YSZ iskeleleri için en güçlü YSZ tepe XRD. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55500/55500fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/55500/55500fig5.jpg" /> Şekil 5: YSZ iskele glikoz bir fonksiyonu olarak bir gözenek boyutu dağılımına Dollimore-Heal metaller hesaplanan mol oranı (a) N2 adsorpsiyon verileri ve (b) N2 desorpsiyon verileri.d / 55500 / 55500fig5large.jpg&quot; target = &#39;_ blank&#39;&gt; bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayın.

Watch this Scientific Journal Video about High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels at JoVE.com

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

1000 ° C ve 1400 ° C arasındaki sıcaklıklarda, gözenekli, nano-yapılı yitria ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) mn iskeleleri imal edilmesi için bir protokol verilmektedir.

tarafından Nano yapılı yitriya stabilize-Zirkonyum (YSZ) iskelelerinin Yüksek Sıcaklık Fabrikasyon<em&gt; Situ</em&gt; Karbon şablonu Kserojeller

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

high-temperature-fabrication-nanostructured-yttria-stabilized

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

10.5K Görüntüleme.  Wake Forest University.  1000 ° C ve 1400 ° C arasındaki sıcaklıklarda, gözenekli, nano-yapılı yitria ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) mn iskeleleri imal edilmesi için bir protokol verilmektedir. 

Video: High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

Fabrication, Densification, and Replica Molding of 3D Carbon Nanotube Microstructures

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1, 2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. 
Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3.

We present methods for fabrication of patterned microstructures of vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), and their use as master molds for production of polymer microstructures with organized nanoscale surface texture. The CNT forests are densified by condensation of solvent onto the substrate, which significantly increases their packing density and enables self-directed formation of 3D shapes.

3D Karbon Nanotube mikroyapılar, Üretimi, Yoğunlaştırma ve Replica Kalıp

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, lab-on-a-chip ...

Mühendislik

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the quality factor (Q) of the cavity, can be in excess of 500ns for cavities with Q factors above 100 million. As a result of their low material losses, silica microcavities have demonstrated some of the longest photon lifetimes to date1-2. Since a portion of the circulating light extends outside the resonator, these devices can also be used to probe the surroundings. This interaction has enabled numerous experiments in biology, such as single molecule biodetection and antibody-antigen kinetics, as well as discoveries in other fields, such as development of ultra-low-threshold microlasers, characterization of thin films, and cavity quantum electrodynamics studies.3-7
The two primary silica resonant cavity geometries are the microsphere and the microtoroid. Both devices rely on a carbon dioxide laser reflow step to achieve their ultra-high-Q factors (Q&gt;100 million).1-2,8-9 However, there are several notable differences between the two structures. Silica microspheres are free-standing, supported by a single optical fiber, whereas silica microtoroids can be fabricated on a silicon wafer in large arrays using a combination of lithography and etching steps. These differences influence which device is optimal for a given experiment.
Here, we present detailed fabrication protocols for both types of resonant cavities. While the fabrication of microsphere resonant cavities is fairly straightforward, the fabrication of microtoroid resonant cavities requires additional specialized equipment and facilities (cleanroom). Therefore, this additional requirement may also influence which device is selected for a given experiment.
Introduction
An optical resonator efficiently confines light at specific wavelengths, known as the resonant wavelengths of the device. 1-2 The common figure of merit for these optical resonators is the quality factor or Q. This term describes the photon lifetime (&tau;o) within the resonator, which is directly related to the resonator's optical losses. Therefore, an optical resonator with a high Q factor has low optical losses, long photon lifetimes, and very low photon decay rates (1/&tau;o). As a result of the long photon lifetimes, it is possible to build-up extremely large circulating optical field intensities in these devices. This very unique property has allowed these devices to be used as laser sources and integrated biosensors.10
A unique sub-class of resonators is the whispering gallery mode optical microcavity. In these devices, the light is confined in circular orbits at the periphery. Therefore, the field is not completely confined within the device, but evanesces into the environment. Whispering gallery mode optical cavities have demonstrated some of the highest quality factors of any optical resonant cavity to date.9,11 Therefore, these devices are used throughout science and engineering, including in fundamental physics studies and in telecommunications as well as in biodetection experiments. 3-7,12
Optical microcavities can be fabricated from a wide range of materials and in a wide variety of geometries. A few examples include silica and silicon microtoroids, silicon, silicon nitride, and silica microdisks, micropillars, and silica and polymer microrings.13-17 The range in quality factor (Q) varies as dramatically as the geometry. Although both geometry and high Q are important considerations in any field, in many applications, there is far greater leverage in boosting device performance through Q enhancement. Among the numerous options detailed previously, the silica microsphere and the silica microtoroid resonator have achieved some of the highest Q factors to date.1,9 Additionally, as a result of the extremely low optical loss of silica from the visible through the near-IR, both microspheres and microtoroids are able to maintain their Q factors over a wide range of testing wavelengths.18 Finally, because silica is inherently biocompatible, it is routinely used in biodetection experiments.
In addition to high material absorption, there are several other potential loss mechanisms, including surface roughness, radiation loss, and contamination loss.2 Through an optimization of the device size, it is possible to eliminate radiation losses, which arise from poor optical field confinement within the device. Similarly, by storing a device in an appropriately clean environment, contamination of the surface can be minimized. Therefore, in addition to material loss, surface scattering is the primary loss mechanism of concern.2,8
In silica devices, surface scattering is minimized by using a laser reflow technique, which melts the silica through surface tension induced reflow. While spherical optical resonators have been studied for many years, it is only with recent advances in fabrication technologies that researchers been able to fabricate high quality silica optical toroidal microresonators (Q&gt;100 million) on a silicon substrate, thus paving the way for integration with microfluidics.1
The present series of protocols details how to fabricate both silica microsphere and microtoroid resonant cavities. While silica microsphere resonant cavities are well-established, microtoroid resonant cavities were only recently invented.1 As many of the fundamental methods used to fabricate the microsphere are also used in the more complex microtoroid fabrication procedure, by including both in a single protocol it will enable researchers to more easily trouble-shoot their experiments.

We describe the use of a carbon dioxide laser reflow technique to fabricate silica resonant cavities, including free-standing microspheres and on-chip microtoroids. The reflow method removes surface imperfections, allowing long photon lifetimes within both devices. The resulting devices have ultra high quality factors, enabling applications ranging from telecommunications to biodetection.

Silika Ultra Yüksek Kalite Faktörü Microresonators Fabrikasyon

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the balls. Among other applications, it is a versatile technique that allows for effective preparation of gasless reactive nanostructured materials with high energy density per volume (Ni+Al, Ta+C, Ti+C). The structural transformations of reactive media, which take place during HEBM, define the reaction mechanism in the produced energetic&#160;composites. Varying the processing conditions permits fine tuning of the milling-induced microstructures of the fabricated composite particles. In turn, the reactivity, i.e., self-ignition temperature, ignition delay time, as well as reaction kinetics, of high energy density materials depends on its microstructure. Analysis of the milling-induced microstructures suggests that the formation of fresh oxygen-free intimate high surface area contacts between the reagents is responsible for the enhancement of their reactivity. This manifests itself in a reduction of ignition temperature and delay time, an increased rate of chemical reaction, and an overall decrease of the effective activation energy of the reaction. The protocol provides a detailed description for the preparation of reactive nanocomposites with tailored microstructure using short-term HEBM method. It also describes a high-speed thermal imaging technique to determine the ignition/combustion characteristics of the energetic materials. The protocol can be adapted to preparation and characterization of a variety of nanostructured energetic composites.

This protocol describes the preparation of gasless nanostructured energetic materials (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) using the short-term high-energy ball milling (HEBM) technique. It also describes a high-speed thermal imaging method to study the reactivity of mechanically fabricated nanocomposites. These protocols can be extended to other reactive nanostructured energetic materials.

Hazırlık ve Gazsız nanoyapılı reaktivitesi Enerjik Malzemeler

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive thin-films. Due to the low growth temperature, the process allows integration with modern low-&#954; dielectrics and some flexible substrates. The process is compatible with standard semiconductor fabrication, and a method for the fabrication of electrical 4-point probe test structures for vertical interconnect test structures is presented. Using scanning electron microscopy the morphology of the CNT bundles is investigated, which demonstrates vertical alignment of the CNT and can be used to tune the CNT growth time. With Raman spectroscopy the crystallinity of the CNT is investigated. It was found that the CNT have many defects, due to the low growth temperature. The electrical current-voltage measurements of the test vertical interconnects displays a linear response, indicating good ohmic contact was achieved between the CNT bundle and the top and bottom metal electrodes. The obtained resistivities of the CNT bundle are among the average values in the literature, while a record-low CNT growth temperature was used.

A method for the growth of low temperature vertically-aligned carbon nanotubes, and the subsequent fabrication of vertical interconnect electrical test structures using semiconductor fabrication is presented.

Yarıiletken Teknolojisi ile uyumlu Düşük Sıcaklık Karbon Nanotüp Dikey Bağlantıları Fabrikasyon

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Fabrication of 3D Carbon Microelectromechanical Systems (C-MEMS)

A wide range of carbon sources are available in nature, with a variety of micro-/nanostructure configurations. Here, a novel technique to fabricate long and hollow glassy carbon microfibers derived from human hairs is introduced. The long and hollow carbon structures were made by the pyrolysis of human hair at 900 &#176;C in a N2 atmosphere. The morphology and chemical composition of natural and pyrolyzed human hairs were investigated using scanning electron microscopy (SEM) and electron-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), respectively, to estimate the physical and chemical changes due to pyrolysis. Raman spectroscopy was used to confirm the glassy nature of the carbon microstructures. Pyrolyzed hair carbon was introduced to modify screen-printed carbon electrodes ; the modified electrodes were then applied to the electrochemical sensing of dopamine and ascorbic acid. Sensing performance of the modified sensors was improved as compared to the unmodified sensors. To obtain the desired carbon structure design, carbon micro-/nanoelectromechanical system (C-MEMS/C-NEMS) technology was developed. The most common C-MEMS/C-NEMS fabrication process consists of two steps: (i) the patterning of a carbon-rich base material, such as a photosensitive polymer, using photolithography; and (ii) carbonization through the pyrolysis of the patterned polymer in an oxygen-free environment. The C-MEMS/NEMS process has been widely used to develop microelectronic devices for various applications, including in micro-batteries, supercapacitors, glucose sensors, gas sensors, fuel cells, and triboelectric nanogenerators. Here, recent developments of a high-aspect ratio solid and hollow carbon microstructures with SU8 photoresists are discussed. The structural shrinkage during pyrolysis was investigated using confocal microscopy and SEM. Raman spectroscopy was used to confirm the crystallinity of the structure, and the atomic percentage of the elements present in the material before and after pyrolysis was measured using EDX.

Fabrication of 3D Carbon Microelectromechanical Systems C-MEMS

Long and hollow glassy carbon microfibers were fabricated based on the pyrolysis of a natural product, human hair. The two fabrication steps of carbon microelectromechanical and carbon nanoelectromechanical systems, or C-MEMS and C-NEMS, are: (i) photolithography of a carbon-rich polymer precursor and (ii) pyrolysis of the patterned polymer precursor.

3D Karbon Mikroelektromekanik Sistemlerin (C-MEMS) İmalatı

A wide range of carbon sources are available in nature, with a variety of micro-/nanostructure configurations. Here, a novel technique to fabricate long ...

Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scanning Modes

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of gamma rays created when neutrons interact with soil elements. The main parts of the INS system are a pulsed neutron generator, NaI(Tl) gamma detectors, split electronics to separate gamma spectra due to INS and thermo-neutron capture (TNC) processes, and software for gamma spectra acquisition and data processing. This method has several advantages over other methods in that it is a non-destructive in situ method that measures the average carbon content in large soil volumes, is negligibly impacted by local sharp changes in soil carbon, and can be used in stationary or scanning modes. The result of the INS method is the carbon content from a site with a footprint of ~2.5 - 3 m2 in the stationary regime, or the average carbon content of the traversed area in the scanning regime. The measurement range of the current INS system is &#62;1.5 carbon weight % (standard deviation &#177; 0.3 w%) in the upper 10 cm soil layer for a 1 hmeasurement.

Here, we present the protocol for in situ measurement of soil carbon using the neutron-gamma technique for single point measurements (static mode) or field averages (scanning mode). We also describe system construction and elaborate data treatment procedures.

Toprak karbon nötron-gama analizi statik ve modları tarama tarafından ölçümleri

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of ...

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic glasses (MGs). Despite their amorphous nature, the identification of hyperfine interactions unveils faint structural modifications. For this purpose, we have employed two techniques that utilize nuclear resonance among nuclear levels of a stable 57Fe isotope, namely M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering (NFS) of synchrotron radiation. The effects of heat treatment upon (Fe2.85Co1)77Mo8Cu1B14 MG are discussed using the results of ex situ and in situ experiments, respectively. As both methods are sensitive to hyperfine interactions, information on structural arrangement as well as on magnetic microstructure is readily available. M&#246;ssbauer spectrometry performed ex situ describes how the structural arrangement and magnetic microstructure appears at room temperature after the annealing under certain conditions (temperature, time), and thus this technique inspects steady states. On the other hand, NFS data are recorded in situ during dynamically changing temperature and NFS examines transient states. The use of both techniques provides complementary information. In general, they can be applied to any suitable system in which it is important to know its steady state but also transient states.

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

Here, we present a protocol to describe ex situ and in situ investigations of structural transformations in metallic glasses. We employed nuclear-based analytical methods which inspect hyperfine interactions. We demonstrate the applicability of M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering of synchrotron radiation during temperature-driven experiments.

Ex Situ ve yapısal dönüşümleri in Situ soruşturma yöntemleri: Metalik gözlük kristalleşme olgusu

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic ...

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 (STO) Single-crystal Substrates

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio frequency (RF) magnetron sputtering. LSMO nanoparticles were deposited with diameters from 10 to 20 nm and heights between 20 and 50 nm. At the same time, (Gd) Ba2Cu3O7&#8722;&#948; ((Gd) BCO) films were fabricated on both undecorated and LSMO nanoparticle decorated STO substrates using RF magnetron sputtering. This report also describes the properties of GdBa2Cu3O7&#8722;&#948;/ La0.67Sr0.33MnO3 quasi-bilayer films structures (e.g., crystalline phase, morphology, chemical composition); magnetization, magneto-transport, and superconducting transport properties were also evaluated.

Radio Frequency Magnetron Sputtering of GdBa2Cu3O7ÃƒÆ’Ã‚Â¢Ãƒâ€¹Ã¢â‚¬Â 'ÃƒÆ’Ã…Â½ Â´/ La0.67Sr0.33MnO3 Quasi-bilayer Films on SrTiO3 STO Single-crystal Substrates

Here, we present a protocol to grow LSMO nanoparticles and (Gd) BCO films on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio frequency (RF)-sputtering.

Radyo frekansı Magnetron GdBa2Cu3O7−δfışkırtması / La0,67Sr0,33MnO3 yarı bilayer Filmler SrTiO3 (STO) tek-kristal yüzeyler üzerinde

Here, we demonstrate a method of coating ferromagnetic La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) nanoparticles on (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by radio ...

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, three substrates (acrylate, ceramics, and copper) are prepared. To determine the resulting material properties of these substrates, profilometer, contact angle, scanning electron microscope (SEM), and focused ion beam (FIB) measurements are done. The achievable printing resolution and suitable drop volume for each substrate are, then, found through the drop size tests. Then, layers of insulating and conductive ink are inkjet printed alternately to fabricate the target sensor structures. After each printing step, the respective layers are individually treated by photonic curing. The parameters used for the curing of each layer are adapted depending on the printed ink, as well as on the surface properties of the respective substrate. To confirm the resulting conductivity and to determine the quality of the printed surface, four-point probe and profilometer measurements are done. Finally, a measurement set-up and results achieved by such an all-printed sensor system are shown to demonstrate the achievable quality.

Here we present a protocol for the fabrication of inkjet-printed multilayer sensor structures on additively manufactured substrates and foil.

Hibrid akıllı sensörler imalatı için yazdırma

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...