- 吴津田;廖锋;
超级电容器的低能量密度限制了其应用范围扩展。针对这一问题，本研究通过水热法在氧化石墨烯(GO)表面原位生长蒽基共价有机框架(DaTp-COF),制备了新型DaTp/rGO复合电极材料，并对其结构、形貌与电化学性能进行了系统表征。结果表明，DaTp/rGO复合电极具有独特的微孔-介孔-大孔多级孔结构，且结构中蒽基团的推拉电子效应会诱导希夫碱基团产生赝电容响应。得益于此，在0.5 mol·L~(-1)硫酸电解液的三电极体系中，1 A·g~(-1)电流密度下，DaTp/rGO电极的比容量达251 F·g~(-1),显著高于rGO电极材料。在离子液体电解液体系下，DaTp/rGO电极仅表现出双电层电容特性，但凭借其优异的多级孔结构，在1 Ag~(-1)电流密度下其比容量仍高达158 F·g~(-1),10000次循环后容量保持率为78.82%。本研究利用原位生长法实现了DaTp-COF与rGO的协同效应，为高性能超级电容器电极材料研发提供了新思路，有助于超级电容器突破应用局限。
2025年10期 v.44;No.404 1128-1136页 [查看摘要][在线阅读][下载 2977K] [下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 殷玉婷;方贺男;马雪丽;吴奖承;肖明文;
氧化铪基铁电隧道结因其与CMOS工艺存在良好的兼容性，在随机存储器领域具有巨大的应用潜力。利用Airy函数严格求解了TiN/HZO/Pt铁电隧道结的隧穿电致电阻问题。研究结果表明：在高偏压区域，隧穿电导和隧穿电致电阻效应随偏压和隧穿层厚度均出现振荡现象。物理上，该振荡现象来源于隧穿层中的入射电子波与隧穿层和右电极界面处的反射电子波产生的干涉效应。阐明了氧化铪基铁电隧道结实验结果中振荡现象的物理机制。此外，当偏压加在Pt电极时，出现了负的隧穿电致电阻效应，表明隧穿电导不仅与平均势垒的高度有关，也与隧穿层的势结构有关。本研究为氧化铪基铁电隧道结在随机存储器领域的应用奠定了理论基础。
2025年10期 v.44;No.404 1137-1144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周希;陈文雄;潘萌;张扬;董丽杰;
双向拉伸聚丙烯(BOPP)具有极高的能量转换效率和超高的功率密度，但低介电常数制约了其储能性能，极大限制了BOPP电容器在能源存储、智能制造和航天航空等领域的进一步应用。采用氧等离子体处理工艺进行表面改性，显著提升了BOPP薄膜表面的含氧基团数量和亲水性。系统探究了等离子体处理时间对表面改性BOPP薄膜电性能的影响。结果表明：随着等离子体处理时间延长，薄膜相对介电常数由2.20提升至2.37;当处理时间为5 min时，薄膜的击穿强度提升至785.7 MV·m~(-1),放电能量密度提升至6.78 J·cm~(-3)。该工作为高储能性能电介质薄膜的研制提供了新思路。
2025年10期 v.44;No.404 1145-1152页 [查看摘要][在线阅读][下载 2188K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 高成;杜维洋;孙高宇;黄姣英;
针对3D叠层封装芯片因功耗增加导致的热失效风险，提出了一种基于热阻矩阵的结温预测方法，以支持芯片热设计与热管理。选取某型DDR3叠层芯片为研究对象，设计了一种基于热阻矩阵的3D叠层芯片结温预测方法，通过建模仿真替代传统实验测量方法获取热特性参数。在分析3D叠层芯片结构的基础上，基于Icepak软件构建3D叠层芯片的仿真模型，结合JESD51-2标准搭建仿真用热测试环境，通过仿真手段拟合3D叠层芯片的热阻矩阵。依据拟合得到的热阻矩阵预测不同条件下各层芯片的结温，最后将预测结果与仿真结果进行对比，其误差均小于1%。研究对3D叠层芯片的结温预测工作以及热设计、热管理工作提供思路和参考。
2025年10期 v.44;No.404 1153-1159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李羽涵;张腾飞;徐天骏;张虎林;禚凯;
近年来，氧化钨(WO_3)纳米材料在气体传感器领域备受关注，但其工作温度高和灵敏度低等缺陷制约着氧化钨的应用。通过水热法合成了一系列MoS_2/WO_3纳米复合材料。其NO_2气敏特性测试表明：在20～180℃的工作温度范围内，其对1ppm～100ppm浓度范围的NO_2气体表现出优良的传感性能。MoS_2掺杂质量分数为2%的MoS_2/WO_3复合材料在140℃下对20ppm NO_2的响应值高达1123.19,该响应值是纯WO_3材料在最佳工作温度(80℃)下的7倍。MoS_2/WO_3纳米复合材料表征和机理研究表明，MoS_2和WO_3的复合形成了p-n异质结，在界面处诱导形成了电荷耗尽层，同时通过能带弯曲效应降低了气体分子的吸附能垒，提升了气体分子的吸附能力，增强了表面反应活性。为开发高性能、低温工作的NO_2气体传感器提供了新的材料设计思路和技术方案。
2025年10期 v.44;No.404 1160-1168页 [查看摘要][在线阅读][下载 2899K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张波;闻小龙;万亚东;张超;李建华;
三维电感器凭借小体积、低损耗和高电感值等优势在MEMS传感器、射频MEMS及储能器件等领域得到广泛应用。传统三维MEMS电感器的支撑结构为高深宽比立柱，通常依赖UV-LIGA光刻或硅通孔(TSV)技术制备，工艺流程复杂。为简化制备流程，该文基于MEMS工艺设计并制作了一种以非光敏聚酰亚胺为支撑层的三维MEMS拱形电感器。该器件采用高磁导率Co基非晶合金丝作为磁芯，显著提升了电性能；通过优化显影时间提高聚酰亚胺侧壁平整度，在无需高深宽比立柱支撑的情况下制备了拱形线圈，简化工艺流程的同时提高了器件的稳定性。制备出的MEMS拱形电感器在78.5 MHz的激励频率下电感值达到1881 nH。在20～120℃温度范围内，电性能的变化不超过3%。
2025年10期 v.44;No.404 1169-1175页 [查看摘要][在线阅读][下载 2429K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李莉;
随着触觉传感技术的不断发展，压电材料在触觉传感器中的应用引起了广泛关注。当前触觉传感器在复杂环境下面临着识别精度、响应灵敏度和稳定性低等挑战。为此，本研究利用聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Difluoride, PVDF)的压电特性将外部力信号转换为电信号来设计传感器，并利用单片机对触觉传感器收集到的数据进行读取和存储。同时，采用改进反向传播(Back Propagation, BP)神经网络与粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)策略相结合，提升信号识别与处理能力。通过多层PVDF结构设计，显著提高了传感器的灵敏度和响应精度。结果显示，分类性能(准确率98.54%,召回率98.13%,F1值97.42%)显著优于对比算法，且传感器在不同粗糙度和硬度物品的最高识别精度分别达到了95%和96%,最大均方根误差仅为0.032。综上所述，基于改进BP的PVDF压电薄膜触觉传感器设计，有效提高了触觉传感器在不同触觉刺激下的响应精度，具有较高的感知灵敏度和稳定性，进一步推动了智能机器人在精密操作和复杂任务中的应用。
2025年10期 v.44;No.404 1176-1184页 [查看摘要][在线阅读][下载 2166K] [下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 冉祥涛;于慧;唐宁;施博文;王梦涵;
针对应用于无刷直流电机的栅极驱动器的上电干扰脉冲和dV/dt噪声等可靠性问题，设计了一款具备高可靠性、低功耗及抗dV/dt噪声能力的栅极驱动器。设计中，采用了高侧PMOS架构，并通过将栅极电压回馈至两组锁存器，确保了充足的死区时间。加入偏斜设计的SR锁存器，与前置逻辑组合过滤dV/dt噪声。在电平迁移电路中使用电流控制和电容耦合两种结构，实现了高侧到低侧的电压回馈的同时自适应调节输入脉宽；通过引入上电检测模块解决了在电源初始上电时产生的干扰脉冲，增强了鲁棒性，也降低了功耗。所设计的栅极驱动器基于0.25μm工艺，供电电压为30～60 V。在25℃典型工艺角下，通过多级缓冲器与驱动管的连接，确保了在驱动电流达到1 A时，死区时间得到充分控制，从而实现最小死区时间，大约为12 ns。
2025年10期 v.44;No.404 1185-1192页 [查看摘要][在线阅读][下载 2161K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 朱伟伟;张明壮;何猛;王勇;
压电喷墨打印技术凭借其高精度、低噪声、材料适应性强等优势，广泛应用于3D打印、电子制造、生物医疗等领域。驱动电源是压电喷墨系统中重要的一部分。其输出的驱动脉冲波形施加在压电陶瓷上，决定着喷墨打印产品的质量。然而，现有的驱动电源存在输出驱动信号为单极性电压波形以及兼容性差等问题，难以满足不同型号压电喷头对驱动信号的个性化需求。为此设计了一个基于FPGA芯片的可调高压驱动电源电路，其中通过极性转换电路实现驱动波形极性的转变，通过运算放大器与三极管级联构成的二级放大电路实现电压的放大。同时编写控制代码并进行仿真，以验证该驱动电源的有效性。该驱动电源电路不仅实现了低压脉冲信号的生成与放大，还成功输出了双极梯形波，并具备放大倍数可调的功能。仿真结果表明，该驱动电源能够产生具有20μs上升沿时间、±170 V电压幅值和4.17 kHz频率的可调双极脉冲信号。同时其在2 nF负载条件下，可以驱动多个喷嘴共同工作。
2025年10期 v.44;No.404 1193-1203页 [查看摘要][在线阅读][下载 2338K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 朱春晓;武华;周雨函;程家伟;曹先国;
针对传统无运放带隙基准结构温度系数较高、电源抑制比(PSRR)性能较差，难以满足高精度应用需求的问题，设计了一种具有分段曲率补偿的高PSRR带隙基准电路。该电路采用电压自调节电路结构，通过负反馈环路抑制低频范围内电源纹波，增强输出电压的抗干扰能力。同时为了降低带隙基准的温漂系数，引入PTAT~2电路产生补偿电流，对电路进行分段曲率补偿。提出的带隙基准电路采用SMIC 0.18μm工艺进行设计，结果表明，在3.3 V工作电压下，带隙基准输出电压为1.197 V;在-45～125℃温度范围内，温度系数为5.38×10~(-6)/℃,低频下带隙基准源的PSRR为-103 dB,电路的静态电流为14.8μA。
2025年10期 v.44;No.404 1204-1210页 [查看摘要][在线阅读][下载 1464K] [下载次数：9 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 肖昌志;李严;
设计了一种采用复合补偿方式的带隙基准电压源(BGR),基于Banba型带隙基准源结构，利用额外的三极管支路和补偿电阻抵消V_(BE)的高阶效应，并加入分段补偿电路，实现在宽温度范围下的曲率补偿。同时利用数字修调电路，进一步减小工艺对电路性能的影响。电路基于SMIC 180 nm BCD工艺进行设计，后仿真结果表明，在-40～150℃温度范围内，基准源能够稳定输出800 mV电压，温度系数为0.98×10~(-6)/℃;在电源电压1～3.3 V变化时，输出漂移值为5.4 mV,线性调整率低于0.23%。
2025年10期 v.44;No.404 1211-1219页 [查看摘要][在线阅读][下载 3326K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨博;巩帅奇;谭磊;王辰;吴宇桐;
针对500 kW级电磁推进系统对脉冲电源在能量密度、转换效率及输出稳定性方面的高需求，本研究设计了一种基于超级电容与薄膜电容混合储能的电磁推进脉冲电源。该电源利用超级电容组进行能量存储，依靠薄膜电容组完成大功率瞬时放电，通过放电拓扑结构保障电能向负载模块的高效稳定传输，并结合三级保护机制保障系统放电过程的安全性与可靠性。实验结果表明，该电源样机的能量密度为18.3 Wh/kg,转换效率为91.74%,脉冲电流过冲量控制在5.00%以内，各项指标均满足500 kW级电磁推进系统的技术需求。本研究设计的脉冲电源解决了现有中功率电磁推进脉冲电源存在的能量密度低、转换效率差及负载适配性不足等问题。
2025年10期 v.44;No.404 1220-1228页 [查看摘要][在线阅读][下载 2131K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 周慧;闫焉服;程江洋;
针对低温焊接与高温服役场景下的温度梯度需求，开发了变温焊料，并明确了Ni颗粒含量对焊料及钎焊接头性能的调控规律。以4#SAC305钎料粉为基体，复配2～5μm Ni颗粒与HP01高活性助焊剂，制备了Ni颗粒可变温锡膏；研究Ni含量(质量分数)对锡膏熔化特性、润湿性的影响，及时效过程中钎焊接头界面金属间化合物(IMC)生长与剪切强度变化。结果表明：当Ni含量为10%时，焊料的熔点上升至227℃,在高温储存后熔点仅微幅上升。随着Ni含量的增加，润湿性先升高后降低，在Ni含量达到20%时，铺展面积减少了60%。界面IMC层的厚度与时效时间的平方根呈现良好的拟合关系，在20%Ni含量下时效360 h后，IMC层的厚度达到37.611μm。相同Ni含量下，随着时效时间的延长，剪切强度会降低；而在相同时效时间下，随着Ni含量的增加，剪切强度也会减小。10%Ni含量的焊料剪切强度受时效影响较小，且断口表现出韧脆混合的特征。10%Ni含量的变温焊料综合性能最优，既提高焊料熔点，又在高温服役中表现出良好稳定性，可满足温度梯度使用需求。
2025年10期 v.44;No.404 1229-1236页 [查看摘要][在线阅读][下载 2535K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邱云峰;李泽宏;
为解决传统元器件质量管理方法在海量数据处理与分析中的局限性问题，建立智能化质量监测机制以提升质量态势评估的准确率与可靠性。基于全寿命周期多源数据，构建了融合质量监测与故障预测的双模型框架，采用超参数优化机器学习算法，集成出厂检验、使用过程质量保证及质量问题信息等6维度特征数据，构建质量态势评估模型；设计了基于BP神经网络的故障预测模型，实现元器件质量状态的动态预警。在JZC-084系列电磁继电器与J599F26D系列低频连接器实验中，故障预测误差低于0.1%,质量态势评估准确率达95.1%,优于技术指标要求；随机森林分类模型验证显示，平均精确率、召回率与F1-score分别达到83.6%,81.2%与78.3%。该方法通过实时监测与多源数据协同分析，显著提升质量决策科学性，促进跨部门质量信息共享，未来可通过模型参数优化进一步扩展应用场景。
2025年10期 v.44;No.404 1237-1244页 [查看摘要][在线阅读][下载 2043K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据