2020年12月14日下午14:30-16:30在公字楼334会议室成功举办了凝固技术国家重点实验室第十期研究生学术沙龙活动。此次沙龙活动邀请了郑晓坤硕士、韩剑博士、朱雷博士、冯薇博士和冯广辉博士分别对其研究方向进行了介绍和分享。报告分别由朱雷和韩剑主持，内容引起了同学们对相关学术问题的热烈讨论，达到了以交流促进步的良好效果，赢得了广泛好评。

郑晓坤同学介绍了一种由高能面包围的n-ZnO/n-SnO2纳米异质结构的设计方法和制备思路，并将其作为氯气传感器的功能材料。用粉末X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对ZnO–SnO2纳米异质结构的组成、形貌和结构进行了表征，高分辨透射电镜（HRTEM）和x射线光电子能谱（XPS）分析表明，SnO2八面体纳米颗粒和ZnO–SnO2纳米异质结构都被高能（221）面包围。与纯SnO2纳米颗粒传感器相比，ZnO-SnO2纳米异质结构传感器对Cl2的响应（230.52）要高得多（提高到50倍）。此外，还采用了一种新的、合理的方法来计算两个传感器的检测限。含10%ZnO–SnO2样品（ZnO:SnO2=10%，mol%）的传感器比纯SnO2样品（1.10ppm）的检测限低（0.06ppm）。优越的Cl2传感性能与高能面效应以及ZnO和SnO2之间形成的能垒密切相关。

参考文献：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884220322562

韩剑同学分享了电荷复合与提取之间的竞争关系，其主要影响平面薄膜太阳电池的填充因子（FF）和光电转化效率（PCE）。在Sb2S3平面薄膜太阳电池中，电子传输层（ETL）在电子提取和Sb2S3吸光层质量控制方面起着重要作用。该论文中，我们使用无机盐卤化锌（即ZnCl2、ZnBr2、ZnI2）对TiO2 ETL进行战略性改性，该无机盐可以改善TiO2的电学性能同时促进Sb2S3薄膜的生长，使其具有更大晶粒和更高结晶度。实验结果和理论计算进一步表明，卤化锌可以与TiO2相互作用，同时与Sb2S3上层薄膜发生强烈的键合作用，这为电子转移创造了一条独特的途径，且钝化了陷阱态，有效地降低了复合损耗。结果表明，ZnCl2引入后，器件的平均PCE为6.87±0.11%，最高PCE为7.08%，FF由51.22%提高到61.61%。此外，ZnCl2的引入有助于未封装的器件在充氮手套箱中储存2400小时后仍能保持原有性能的93%。这项工作为优化ETLs和使用简单低成本的无机盐修复缺陷提供了一条有效的途径。

参考文献：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c11550

朱雷同学向大家介绍了TNM合金超塑变形过程中的组织演化规律和相变行为。在较低的应变速率下进行钛铝合金热加工是制备组织均匀、性能优异钛铝合金的重要方法；他通过Thermecmastor-Z热模拟力学试验机在低应变速率（10-4s-1）、不同变形温度（850～1050℃）条件下对钛铝合金进行了等轴压缩实验。研究表明，γ-再结晶和β-再结晶在热变形过程中均会被触发，但是β再结晶需要变形温度在1000℃以上，再结晶体积分数随时变形温度升高而升高。在低温变形时，β/B2+α2→γ相变会引起变形激活能升高，在高温变形时，γ→β/B2相变会引起激活能降低。基于此，可以通过高低温多道次锻造工艺控制合金中的β/B2相含量，获得组织均匀的钛铝合金，可为制备性能优异的钛铝合金结构件提供一定的理论依据和工艺基础。

参考文献：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1002007120304780

冯薇同学研究了不同稀土氧化物改性SiO2玻璃样品经过1700 ℃热处理后，发现不同稀土氧化物均会与SiO2反应生成稀土双硅酸盐，它们以细小钉扎相的形式存在于SiO2玻璃层中，且均有向SiO2中扩散的趋势，这有利于提高SiO2的高温稳定性。随着稀土元素(Re)阳离子半径的减小，其对SiO2高温稳定性的提高越明显。通过第一性原理计算发现，这些稀土原子均以间隙原子的形式存在于SiO2晶格中，而且不同稀土原子对硅氧环附近Si-O键的影响是不同的。随着掺杂稀土元素阳离子半径的减小，inRe-SiO2 (1 1 2)/SiO2 (0 1 0)界面结合能逐渐增大。掺杂稀土元素后界面处Si原子的所有轨道峰的位置都向低能量处移动，这表明掺杂稀土元素后界面处形成的Si-O键越稳定，且掺杂镥的最稳定。

参考文献：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884220318794

冯广辉同学分享了关于不同含量TaC改性碳化铪(HfC)涂层烧蚀性能的研究。碳化铪(HfC)具有高比强度、高熔点、优异的氧化和烧蚀性能而被广泛应用于航空航天热结构件。但是，HfC烧蚀保护涂层仍存在一些弊端，如HfC的粉化氧化及氧化铪(HfO2)的体积相变等，因而其单相使用较少。引入附加相是改善超高温陶瓷涂层抗烧蚀性能最有效的途径之一。近年来，钽基化合物因其稳定的氧化产物五氧化二钽(Ta2O5)而受到广泛关注。Ta2O5具有较高的熔点(1877 ℃)及较低的蒸发速率(3.83×10-5 g/cm2·s, 2027 ℃)。此外，与Zr和Hf的阳离子相比，Ta阳离子(+5)的价态更高，相应的氧化物的空位就较少。空位数的减少使氧化物更加稳定，避免了四方/单斜相变。因此，本文将对不同含量TaC的引入对HfC涂层烧蚀性能的影响做出系统的讨论，以期获得最优的TaC添加量。

参考文献：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010938X19328045

本次学术沙龙活动中大家积极分享并充分探讨，学术激辩氛围浓厚，跨方向交流得到了充分发挥，极大的拓展了大家的视野。该活动不仅促进了同学们的学术交流，更让大家结识了新的朋友，亦师亦友！未来也希望大家可以合作奋斗！共创双赢！

（文字：朱雷）