電容去離子前景

① 電子束和離子束分別可用於哪些微納加工工藝

電子束離子束加工的發展趨勢及應用聚焦的離子束在半導體行業有著重要作用，可用來切割納米級結構，對光刻技術中的屏蔽板進行修補，分離和分析集成電路的各個元件，激活由特殊原子組成的材料，使其具有導電性等等。聚焦的離子束在其他方面也有應用。可用來分析樣品化學成分、進行生物研究以及製造保持血管暢通的心臟固定膜等微型醫學植入材料。但是，在用帶正電荷的離子束對絕緣材料進行成像或進行縮微處理時，常常會出現麻煩，絕緣材料會逐漸帶上正電荷，從而會排斥帶同性電荷的離子束，使聚焦的離子束發散，影響精度。科學界解決這一問題的傳統方法有兩個：一個是在離子束到達非金屬絕緣體之前，通過一種氣化元件進行中和；另一種方法是在絕緣材料上設置一電子束中和這個帶正電的離子束。但是這兩種方法都有其弊端，第一種方法往往要求加大離子束加速器和絕緣材料之間的距離，而距離太長會干擾離子束的聚焦。第二種方法中，產生額外的電子束需要另一電子加速器，而且要求與離子束隨時保持在同一直線上，對於多束離子同時作用一種材料，很難實現這些要求。而美國科學家對其實驗室發明的多離子束系統進行改進後，得到了中和正離子的全新方法。與傳統聚焦離子束裝置中的液化金屬離子不同，這一新系統使用兩個離子束腔，將氣態分子中的電子和正離子分離。通過三條電極組成的電極棒將兩個腔隔開，一個腔只允許電子通過，另一個腔只許正離子通過。這樣的設計，不但可以形成加速的離子束，而且也不會阻止電子束的通過，最後離子束達到目標材料後，離子和電子會自我中和形成先前的氣態原子，也不會導致目標材料帶電。利用這種裝置可以對各種離子進行加速，包括惰性氣體、錳等金屬甚至碳60這樣的分子團，都可以用來形成離子束。另外，科研人員還利用多孔屏蔽板，獲得圓洞形、線性和弧形等不同形狀的離子束，發射一次離子束可以生產幾千個心臟內膜，大大提高了效率。離子束刻蝕離子束刻蝕以離子束為刻飾手段達到刻飾目的的技術，其解析度限制於粒子進入基底以及離子能量耗盡過程的路徑范圍。離子束最小直徑約10nm，離子束刻蝕的結構最小可能不會小於10nm。目前聚焦離子束刻蝕的束斑可達100nm以下，最少的達到10nm，獲得最小線寬12nm的加工結果。相比電子與固體相互作用，離子在固體中的散射效應較小，並能以較快的直寫速度進行小於50nm的刻飾，故而聚焦離子束刻蝕是納米加工的一種理想方法。此外聚焦離子束技術的另一優點是在計算機控制下的無掩膜注入，甚至無顯影刻蝕，直接製造各種納米器件結構。但是，在離子束加工過程中，損傷問題比較突出，且離子束加工精度還不容易控制，控制精度也不夠高。束流強度達幾十萬以至上百萬安培的束流。它比通常加速器的束流密度高幾萬倍以至幾十萬倍。20世紀60年代初期,由於模擬核爆炸條件下γ射線輻照效應和X射線照相的需要，強流脈沖電子束加速器得到了迅速發展，70年代後，由於粒子束慣性約束聚變、電子束抽運氣體激光器、電子束產生高功率微波等研究工作的要求，研製了低電壓大電流的電子束加速器，並在這些技術的基礎上獲得了強流脈沖離子束。1984年已能產生1MeV、1MA的輕離子束，強流脈沖電子束也達到了如下的技術水平：電子能量0.3MeV～12MeV電子束流10kA～5MA脈沖寬度10ns～100ns總束能1kJ～5MJ功率1011W～3×1013W這些束流之特點是束流能量大、功率高、電流大、時間寬度窄。這種基於物理學和電工學相結合的高功率脈沖技術是一門新的前沿科學技術，近年來發展極為迅速，已成為研究高溫高壓等離子體物理的重要工具，它在經濟和軍事應用方面有著廣闊的前景。強流脈沖電子束的產生強流脈沖電子束加速器主要由三個部分組成，即沖擊電壓發生器、脈沖成形線與脈沖傳輸線和場致發射二極體。從沖擊電壓發生器輸出的微秒級上升時間的高壓脈沖經脈沖成形線成形為幾十納（10-9)秒上升時間的高壓脈沖，並由傳輸線輸運至場致發射二極體，二極體起著將電磁能轉變為電子束的能量的作用。沖擊電壓發生器見脈沖倍壓發生器之圖2。沖擊電壓發生器的工作原理是對電容器組並聯充電串聯放電，獲得脈沖高壓輸出，減小沖擊電壓發生器電感，可縮短輸出高壓脈沖的上升時間。電容器的排列有Z型、S型和混合型等，採取正、負充電線路，可使火花球隙數目減少一倍。LC反轉沖擊電壓發生器的電感小，輸出脈沖上升時間短，但當所有球隙不能在同一時間內擊穿時，過電壓會把電容器擊穿。脈沖成形線和脈沖傳輸線如圖1所示。沖擊電壓發生器輸出的電壓脈沖，對脈沖成形線充電，當電壓充至一定值時主開關接通，成形線中開始了波過程,經過時間在成形線末端產生時間寬度為的高壓脈沖加在場致發射二極體上。L為成形線長度,с為光速,ε為成形線介質的介電常數，也可以通過變阻抗傳輸線加到二極體上，以達到升壓或降壓的目的。脈沖成形線和脈沖傳輸線中充以去離子水或變壓器油，對於亞微秒充電時間的高壓脈沖，水是很好的絕緣介質，水的儲能密度大、價廉，發生電擊穿後能很快恢復不留痕跡。可根據T.H.馬丁的經驗公式來考慮脈沖成形線和脈沖傳輸線的絕緣要求。強流電子束二極體陰極表面細微的針尖狀結構，使場強增大約100倍，趨於108V/cm，由此引起的電流的增強造成陰極上微小尖端的蒸發，蒸發物的電離形成陰極等離子體，並從中發射電流，陰極等離子體的前沿以1～4×104m/s的速度向陽極運動，隨著束流的增強，在陽極上吸附的氣體釋放出來並被電離，形成陽極等離子體，它以約1×104m/s的速度向陰極運動。描述二極體中電子束流特性的一個重要物理量是v/γ值，v是單位長度上電子數目乘電子經典半徑，，，IA稱為阿爾文電流。低v/γ值二極體阻抗可由蔡爾德－朗繆爾公式描述，平行板二極體阻抗為式中V以兆伏為單位,R是二極體半徑，d是陰陽極間隙距離，以厘米為單位，μ是陰極等離子體運動速度，以厘米／秒為單位，Z以歐姆為單位，K(V)是隨著V而增長的函數，對於非相對論性束流K(V)＝136。當二極體中電流超過了臨界電流值時，電子軌跡開始箍縮，這時電子的拉莫爾半徑等於電子束半徑的一半，並等於陰陽極之間的間距。在高v/γ值的二極體中，當達到臨界電流值時，束流開始箍縮，實驗觀察到箍縮主要在脈沖的後一段時間內形成，並以(1～5)×106m/s的徑向崩塌速度進行，它比等離子體膨脹速率大一個半到二個數量級，這是由於陽極等離子體中的正離子向陰極運動，改變了空間電荷分布，增大了二極體電流，從而使箍縮進一步發展。箍縮發生後，二極體阻抗大致和"順位流模型"的計算值相符。箍縮的結果使電子向二極體的軸線方向移動。由於空間電荷的堆積，造成陰極中心部分軸向電場的減小，從而降低了陰極中心區域的電子發射，過剩的空間電荷使得等位面分布接近錐形。電子沿錐形等位面運動。等位面的法線方向和磁場方向垂直。因而向外的電場力和向內的自磁場力方向相反。空間電荷堆積一直繼續到作用在電子上的凈力為零。於是從陰極邊界處發出的電子沿等位面作凈力為零的運動。按順位流模型可得進一步考慮陰極和陽極表面上存在的等離子體對箍縮所起的作用，建立了聚焦流模型，按照該模型聚焦束流為強流離子束的產生在雙極性流的情況下，質子流和電子流密度滿足方程式中x是陰陽極之間距離，V是陰陽極間隙上的電壓，εo是空氣介電常數，e是電子電荷,mp是質子質量。電子流密度約為質子流密度的43倍，強流離子二極體的工作原理是利用電場或磁場抑制電子到達陽極，使二極體的能量大部分為離子所帶走，現有的離子二極體有三種類型：反射型二極體從陰極射出的電子穿過薄陽極靶後，遇到一個反向電場，使電子減速並回轉，重新穿過陽極靶，然後陰陽極之間的電場又將電子拉向陽極。若靶上塗以某種有機物,由於電子來回穿過陽極靶,在靶上產生離子並向陰極運動（圖2）。反射型二極體產生離子效率可達50％，實際上不需要第二個陰極，從陽極穿出的電子的堆積，形成虛陰極。離子流密度和電子流密度之比為式中Zm是離子的電荷,Mp是離子質量，〈Δθ2〉是散射角的均方值,散射角近似反比於二極體電壓的二次方,離子流密度和二極體電壓的關系可用7/2次方來描述。磁絕緣二極體。外加一個大於臨界磁場Bcr的橫向磁場,偏轉電子，使它不能到達陽極。

② 電容去離子技術方向的博士有錢途嗎

電去離子技術(EDI,electrodeionization)，是將離子交換樹脂填充在電滲析器的淡水室中從而將版離子交換與電滲析進權行有機結合，在直流電場作用下同時實現離子的深度脫除與濃縮，以及樹脂連續電再生的新型復合分離過程。該方法既保留了電滲析連續除鹽和離子交換樹脂深度除鹽的優點，又克服了電滲析濃差極化所造成的不良影響，且避免了離子交換樹脂酸鹼再生所造成的環境污染。所以，無論從技術角度還是運行成本來看，EDI都比電滲析或離子交換更高效。但同時處理過程中也不同程度存在膜堆適用性差，過程運行不夠穩定，易形成金屬氫氧化物沉澱等問題。隨著研究的不斷深入，上述問題將逐步解決，EDI也將成為一種很有發展潛力的重金屬廢水處理技術。

③ 電容去離子是個神馬

超級電容抄是通過物理原理做的電襲池，而二次電池多是用化學原理做的化學電池。所以兩者本質上就是兩回事，一個是物理上的電荷轉移，一個是把化學能轉變成電能。 使用上，超級電容內阻更小，所以瞬間放出的電流可以更大。

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電子束離子束加工的發展趨勢及應用
聚焦的離子束在半導體行業有著重要作用，可用來切割納米級結構，對光刻技術中的屏蔽板進行修補，分離和分析集成電路的各個元件，激活由特殊原子組成的材料，使其具有導電性等等。
聚焦的離子束在其他方面也有應用。可用來分析樣品化學成分、進行生物研究以及製造保持血管暢通的心臟固定膜等微型醫學植入材料。
但是，在用帶正電荷的離子束對絕緣材料進行成像或進行縮微處理時，常常會出現麻煩，絕緣材料會逐漸帶上正電荷，從而會排斥帶同性電荷的離子束，使聚焦的離子束發散，影響精度。科學界解決這一問題的傳統方法有兩個：一個是在離子束到達非金屬絕緣體之前，通過一種氣化元件進行中和；另一種方法是在絕緣材料上設置一電子束中和這個帶正電的離子束。
但是這兩種方法都有其弊端，第一種方法往往要求加大離子束加速器和絕緣材料之間的距離，而距離太長會干擾離子束的聚焦。第二種方法中，產生額外的電子束需要另一電子加速器，而且要求與離子束隨時保持在同一直線上，對於多束離子同時作用一種材料，很難實現這些要求。
而美國科學家對其實驗室發明的多離子束系統進行改進後，得到了中和正離子的全新方法。與傳統聚焦離子束裝置中的液化金屬離子不同，這一新系統使用兩個離子束腔，將氣態分子中的電子和正離子分離。通過三條電極組成的電極棒將兩個腔隔開，一個腔只允許電子通過，另一個腔只許正離子通過。
這樣的設計，不但可以形成加速的離子束，而且也不會阻止電子束的通過，最後離子束達到目標材料後，離子和電子會自我中和形成先前的氣態原子，也不會導致目標材料帶電。利用這種裝置可以對各種離子進行加速，包括惰性氣體、錳等金屬甚至碳60這樣的分子團，都可以用來形成離子束。
另外，科研人員還利用多孔屏蔽板，獲得圓洞形、線性和弧形等不同形狀的離子束，發射一次離子束可以生產幾千個心臟內膜，大大提高了效率。
離子束刻蝕
離子束刻蝕以離子束為刻飾手段達到刻飾目的的技術，其解析度限制於粒子進入基底以及離子能量耗盡過程的路徑范圍。離子束最小直徑約10nm，離子束刻蝕的結構最小可能不會小於10nm。目前聚焦離子束刻蝕的束斑可達100nm以下，最少的達到10nm，獲得最小線寬12nm的加工結果。相比電子與固體相互作用，離子在固體中的散射效應較小，並能以較快的直寫速度進行小於50nm的刻飾，故而聚焦離子束刻蝕是納米加工的一種理想方法。此外聚焦離子束技術的另一優點是在計算機控制下的無掩膜注入，甚至無顯影刻蝕，直接製造各種納米器件結構。但是，在離子束加工過程中，損傷問題比較突出，且離子束加工精度還不容易控制，控制精度也不夠高。
束流強度達幾十萬以至上百萬安培的束流。它比通常加速器的束流密度高幾萬倍以至幾十萬倍。20世紀60年代初期,由於模擬核爆炸條件下γ射線輻照效應和X射線照相的需要，強流脈沖電子束加速器得到了迅速發展，70年代後，由於粒子束慣性約束聚變、電子束抽運氣體激光器、電子束產生高功率微波等研究工作的要求，研製了低電壓大電流的電子束加速器，並在這些技術的基礎上獲得了強流脈沖離子束。1984年已能產生1MeV、1MA的輕離子束，強流脈沖電子束也達到了如下的技術水平：
電子能量 0.3MeV～12MeV
電子束流 10kA～5MA
脈沖寬度 10ns～100ns
總束能 1kJ～5MJ
功率 1011W～3×1013W
這些束流之特點是束流能量大、功率高、電流大、時間寬度窄。這種基於物理學和電工學相結合的高功率脈沖技術是一門新的前沿科學技術，近年來發展極為迅速，已成為研究高溫高壓等離子體物理的重要工具，它在經濟和軍事應用方面有著廣闊的前景。
強流脈沖電子束的產生 強流脈沖電子束加速器主要由三個部分組成，即沖擊電壓發生器、脈沖成形線與脈沖傳輸線和場致發射二極體。從沖擊電壓發生器輸出的微秒級上升時間的高壓脈沖經脈沖成形線成形為幾十納（10-9)秒上升時間的高壓脈沖，並由傳輸線輸運至場致發射二極體，二極體起著將電磁能轉變為電子束的能量的作用。
沖擊電壓發生器 見脈沖倍壓發生器之圖2。沖擊電壓發生器的工作原理是對電容器組並聯充電串聯放電，獲得脈沖高壓輸出，減小沖擊電壓發生器電感，可縮短輸出高壓脈沖的上升時間。電容器的排列有Z型、S型和混合型等，採取正、負充電線路，可使火花球隙數目減少一倍。
LC反轉沖擊電壓發生器的電感小，輸出脈沖上升時間短，但當所有球隙不能在同一時間內擊穿時，過電壓會把電容器擊穿。
脈沖成形線和脈沖傳輸線 如圖1所示。沖擊電壓發生器輸出的電壓脈沖，對脈沖成形線充電，當電壓充至一定值時主開關接通，成形線中開始了波過程,經過時間在成形線末端產生時間寬度為的高壓脈沖加在場致發射二極體上。L為成形線長度,с為光速,ε為成形線介質的介電常數，也可以通過變阻抗傳輸線加到二極體上，以達到升壓或降壓的目的。脈沖成形線和脈沖傳輸線中充以去離子水或變壓器油，對於亞微秒充電時間的高壓脈沖，水是很好的絕緣介質，水的儲能密度大、價廉，發生電擊穿後能很快恢復不留痕跡。可根據T.H.馬丁的經驗公式來考慮脈沖成形線和脈沖傳輸線的絕緣要求。
強流電子束二極體 陰極表面細微的針尖狀結構，使場強增大約100倍，趨於108V/cm，由此引起的電流的增強造成陰極上微小尖端的蒸發，蒸發物的電離形成陰極等離子體，並從中發射電流，陰極等離子體的前沿以1～4×104m/s的速度向陽極運動，隨著束流的增強，在陽極上吸附的氣體釋放出來並被電離，形成陽極等離子體，它以約1×104m/s的速度向陰極運動。
描述二極體中電子束流特性的一個重要物理量是v/ γ 值，v是單位長度上電子數目乘電子經典半徑，，，IA稱為阿爾文電流。
低v/γ 值二極體阻抗可由蔡爾德－朗繆爾公式描述，平行板二極體阻抗為式中V以兆伏為單位,R是二極體半徑，d是陰陽極間隙距離，以厘米為單位，μ 是陰極等離子體運動速度，以厘米／秒為單位，Z以歐姆為單位，K(V)是隨著V而增長的函數，對於非相對論性束流K(V)＝136。
當二極體中電流超過了臨界電流值時，電子軌跡開始箍縮，這時電子的拉莫爾半徑等於電子束半徑的一半，並等於陰陽極之間的間距。
在高v/ γ值的二極體中，當達到臨界電流值時，束流開始箍縮，實驗觀察到箍縮主要在脈沖的後一段時間內形成，並以(1～5)×106m/s的徑向崩塌速度進行，它比等離子體膨脹速率大一個半到二個數量級，這是由於陽極等離子體中的正離子向陰極運動，改變了空間電荷分布，增大了二極體電流，從而使箍縮進一步發展。
箍縮發生後，二極體阻抗大致和"順位流模型"的計算值相符。箍縮的結果使電子向二極體的軸線方向移動。由於空間電荷的堆積，造成陰極中心部分軸向電場的減小，從而降低了陰極中心區域的電子發射，過剩的空間電荷使得等位面分布接近錐形。電子沿錐形等位面運動。等位面的法線方向和磁場方向垂直。因而向外的電場力和向內的自磁場力方向相反。空間電荷堆積一直繼續到作用在電子上的凈力為零。於是從陰極邊界處發出的電子沿等位面作凈力為零的運動。按順位流模型可得進一步考慮陰極和陽極表面上存在的等離子體對箍縮所起的作用，建立了聚焦流模型，按照該模型聚焦束流為強流離子束的產生 在雙極性流的情況下，質子流和電子流密度滿足方程式中x是陰陽極之間距離，V是陰陽極間隙上的電壓，εo是空氣介電常數，e是電子電荷,mp是質子質量。電子流密度約為質子流密度的43倍，強流離子二極體的工作原理是利用電場或磁場抑制電子到達陽極，使二極體的能量大部分為離子所帶走，現有的離子二極體有三種類型：
反射型二極體 從陰極射出的電子穿過薄陽極靶後，遇到一個反向電場，使電子減速並回轉，重新穿過陽極靶，然後陰陽極之間的電場又將電子拉向陽極。若靶上塗以某種有機物,由於電子來回穿過陽極靶,在靶上產生離子並向陰極運動（圖2）。反射型二極體產生離子效率可達50％，實際上不需要第二個陰極，從陽極穿出的電子的堆積，形成虛陰極。離子流密度和電子流密度之比為式中Zm是離子的電荷,Mp是離子質量，〈Δθ2〉是散射角的均方值,散射角近似反比於二極體電壓的二次方,離子流密度和二極體電壓的關系可用7/2次方來描述。
磁絕緣二極體。外加一個大於臨界磁場Bcr的橫向磁場,偏轉電子，使它不能到達陽極。

⑤ 手機里哪些App打開頻率很低，但是無可取代

電容電池實際上就是一個電容器，只是由於其容量比通常的電容器大得多，對外表現和電池相同，因此取名「電容電池」，也有稱作「超級電容」。 目錄 與傳統電池比較 電池的結構和工作原理結構 工作原理 電池的特點 使用注意事項 超級電容電池的目前市場 目前超級電容電池的研發情況國外研發情況 國內研發情況 與傳統電池比較 電池的結構和工作原理 結構 工作原理 電池的特點 使用注意事項 超級電容電池的目前市場 目前超級電容電池的研發情況 國外研發情況 國內研發情況 編輯本段與傳統電池比較 生產和生活最常見的鉛蓄電池，可將電能通過化學反應儲藏起來，到另一個場合或另一時段使用。鉛蓄電池雖然造價較低，但也有相應的弱點，諸如能量轉換效率較低、電池反復充放電易老化導致使用壽命短、比能量（Wh/kg）和比功率（W/kg）小使設備笨重、充電時間長等；現在我們在手機上使用的鋰離子電池，雖然也有許多優點，但它價格昂貴且儲藏電能有限，不能在大功率場合下使用；所以正在開發研製的超級電容電池，相比較而言，就有著一般電池無可比擬的優點，它的前景不可限量。 編輯本段電池的結構和工作原理 結構 超級電容的容量比通常的電容器大得多。由於其容量很大，對外表現和電池相同，因此也稱作「電容電池」或說「黃金電池」。超級電容器電池也屬於雙電層電容器,它是目前世界上已投入量產的雙電層電容器中容量最大的一種,其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣,都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量. 傳統物理電容中儲存的電能來源於電荷在兩塊極板上的分離,兩塊極板之間為真空(相對介電常數為1)或一層介電物質(相對介電常數為ε)所隔離,電容值為:C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 (μF) 其中A為極板面積,d為介質厚度。所儲存的能量為: E = C (ΔV)2/2，其中C為電容值,ΔV為極板間的電壓降.可見,若想獲得較大的電容量,儲存更多的能量,必須增大面積A或減少介質厚度d，但這個伸縮空間有限，導致它的儲電量和儲能量較小。 工作原理 雙電層電容器中,採用活性炭材料製作成多孔電極,同時在相對的碳多孔電極之間充填電解質溶液,當在兩端施加電壓時,相對的多孔電極上分別聚集正負電子,而電解質溶液中的正負離子將由於電場作用分別聚集到與正負極板相對的界面上,從而形成兩個集電層,相當於兩個電容器串聯,由於活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面積(即獲得了極大的電極面積A),而且電解液與多孔電極間的界面距離不到1nm(即獲得了極小的介質厚度d),根據前面的計算公式可以看出,這種雙電層電容器比傳統的物理電容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上, 從而使單位重量的電容量可達100F/g，並且電容的內阻還能保持在很低的水平，碳材料還具有成本低，技術成熟等優點。從而使利用電容器進行大電量的儲能成為可能，且在實際使用時，可以通過串聯或者並聯以提高輸出電壓或電流。 編輯本段電池的特點 （1）充電速度快，只要充電幾十秒到幾分鍾就可達到其額定容量的95％以上；而現在使用面積最大的鉛酸電池充電通常需要幾個小時。 （2）循環使用壽命長，深度充放電循環使用次數可達50萬次，如果對超級電容每天充放電20次，連續使用可達68年如果相應地和鉛酸電池比較, 它的使用壽命可達68年, 且沒有「記憶效應」。 （3）大電流放電能力超強，能量轉換效率高，過程損失小，大電流能量循環效率≥90%； （4）功率密度高，可達300W/kg~5000W/kg，相當於普通電池的數十倍；比能量大大提高，鉛酸電池一般只能達到0.02kWh/kg，而超級電容電池目前研發已可達10 kWh/kg， （5）產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環保電源； （6）充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數高，長期使用免維護； （7）超低溫特性好，使用環境溫度范圍寬達-40℃～+70℃； （8）檢測方便，剩餘電量可直接讀出； （9）單體容量范圍通常0.1F--1000F 。 編輯本段使用注意事項 1、超級電容器具有固定的極性。在使用前，應確認極性。 2、超級電容器應在標稱電壓下使用： 當電容器電壓超過標稱電壓時，將會導致電解液分解，同時電容器會發熱，容量下降，而且內阻增加，壽命縮短，在某些情況下，可導致電容器性能崩潰。 3、超級電容器不可應用於高頻率充放電的電路中，高頻率的快速充放電會導致電容器內部發熱，容量衰減，內阻增加，在某些情況下會導致電容器性能崩潰。 4、安裝超級電容器後，不可強行傾斜或扭動電容器，這樣會導致電容器引線松動，導致性能劣化。 5、在焊接過程中避免使電容器過熱： 若在焊接中使電容器出現過熱現象，會降低電容器的使用壽命，例如：如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板，焊接過程應為260℃，時間不超過5s。 6、將電容器串聯使用時： 當超級電容器進行串聯使用時，存在單體間的電壓均衡問題，單純的串聯會導致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響，故在電容器進行串聯使用時，需得到廠家的技術支持。 編輯本段超級電容電池的目前市場 隨著各國對超級電容電池緊鑼密鼓的研發，技術日趨成熟，超級電容電池已進入應用階段，漸趨市場化、商業化。 極具代表意義的是2006年8月28日，由奧威科技等單位參與的上海科技創新登山行動計劃超級電容公交電車示範線11路正式開通，標志著我國乃至世界首條超級電容電動公交車線路邁出了商業化運行的步伐。這10輛「零污染」超級電容公交車和10個智能充電站，這種超級電容車看上去是一輛無軌電車，所不同的是「剪」掉了頭頂上累贅的兩根大「辮子」，在車底部安裝了一種超級電容器。車進站後趁著上下客的間隙，車頂充電設備會自動垂直升起，搭到隱藏在候車站「屋檐」下的電纜上，30秒鍾即完成充電，能平穩行駛3-8公里，最高速度則可達每小時44公里。與有軌、無軌電車相比，超級電容公交車沒有地面軌道和空中觸線網，有利於「凈化」城市空間。據了解，在開啟空調的情況下，超級電容公交車每公里帶空調耗能僅為1.4度電，能耗費用僅為燃油汽車的33%，在剎車制動時能量回收率達到40%。雖然這種車的技術還不夠完美，加上駕駛員的操縱還不到位，會有這樣那樣的小問題，但其運行前景不容置疑。 電動車的典型驅動結構如圖示。 另外，超級電容器在變配電站直流系統中、稅控機、稅控收款機上、搖晃式手電筒上（免換電池，只要搖晃30秒鍾，即可發光5分鍾；照射距離1公尺）、智能表類（如智能水表和煤氣表）上、計算機UPS電源方面亦多有應用。打開淘寶網，已能找到幾家出售這種新電源的商鋪，足以說明它的市場化程度。有專家預言，有朝一日，超級電容電池技術變得成熟，造價可以被老百姓接受，則將滿街都是電動車！ 編輯本段目前超級電容電池的研發情況 超級電容器是上世紀80年代後發展起來的新型儲能器件，在歐洲、美國、日本已經開始形成新興的產業。 國外研發情況 從1990年開始，世界各國開始成立專門機構開發和生產超級電容器，目前，在該技術領域中處於領先地位的國家有俄羅斯、日本、德國和美國，這些發達國家已把超級電容器項目作為國家重點研究和開發項目，並提出了近期和中長期發展計劃。在超級電容器的實用性方面，俄羅斯走在世界的前列。 國內研發情況 我國從九十年代開始研製超級雙電層電容器，與國外先進水平還有一定的差距。據有關資料表明，國內有些單位已經研製出比能量為10Wh/kg、比功率為600W/kg的高能量型及比能量為5Wh/kg、比功率為2500W/kg的高功率型超級電容器樣品，循環使用次數可達50,000次以上。性能指標已經達到國際先進水平，成本較國際平均價格有大幅度下降，初步具備應用水平。我們相信，在創新精神的鼓勵下，我國超級電容將很快趕上、超過世界先進水平。

⑥ 請問石墨烯電池的未來前景如何

先上結論:石墨烯在另的方向用我不敢下結論，在電池領域，尤其是鋰電池方向用，做「石墨烯電池」，基本就屬於扯蛋(在這里不包括超級電容器和鋰硫等新一點的電池，它可能要樂觀一些)。首先我想問一下，啥叫石墨烯電池?其實至現在也沒什麼嚴格的定義吧?不像鋰離子起碼你維基網路一下都有。這玩意，說白了，就是在傳統電池裡面加點石墨烯進去，OK,好點的，把一個電極的材料全換成石墨烯(不過一克上千的價格，最後做成電池貴的一比，你會買么)。說來說去，99.99%的石墨烯電池幾乎都是在傳統的鋰離子等電池裡面添點石墨烯，然後就辦了。所以，基本就不存在什麼石墨烯電池，只存在「摻/用了石墨烯的鋰離子電池/鉛酸電池等」。當然了，數利研中也有! >數的真全石墨烯型電池/電容器不過對於石墨烯表面氧化狀態等等的要求實在是太高了，更不用說全石墨烯的那高的嚇人的成本。你們天天嫌電池貴，這玩意真上了，你們會用么。所以說來說去，我們討論的仍然是石墨烯用在鋰離子電池中有沒有前途這樣的一個問題。首先還是說說成本吧，雖然樓主也說先不考慮成本。在鋰電池中應用，石墨烯主要起到的作用，一是導電劑,二是可能做電極嵌鋰材料。其實，這兩點都是在和傳統的導電碳/石墨競爭。

a、那麼問題來了，你知道這倆玩意多便宜么，都是論噸賣的，論克賣的石墨烯哪天能降到這個價。現在鋰電池用的各種材料，都是一噸幾萬十萬左右的東西，而且天天承受著要求降價的壓力，用石墨烯完全不現實。

b、就是石墨烯石墨烯比表面積這么大，分散什麼的問題一大堆，電池廠調工藝還不累死，語願意上這個技術。石墨烯表面特性受化學狀態景響巨大，批次穩定性，循環壽命等等都有很多問題，怎麼滿足鋰電池生產的一堆細致的要求。哪怕解決了以上問題，石墨烯做負極，理論上最多是石墨負極兩倍的容量，首次效率低的嚇性能受表面狀態景響極大，你給我一個不用硅用它的理由，硅的理論容量近石墨的10倍，石墨烯就是成本低了也玩不過人家。。。(硅負極這兩年各大電池廠已經上開了，松下的4AH18650就已經開始了使用) ，大家要是搜到了哪個大電池廠(注意: 大)用石墨烯做鋰電池的具體信息告訴我一聲。

d.做導電劑的話，如果分散不好，白扯。而且碳家族物美價廉的材料多的很，為什麼非要用死貴的石墨烯呢。而且還聽說石墨烯一張大紙的這種狀態，會把鋰離子擴散通道給堵死這不是我說的，是寧波所的負責這塊的人說的。

⑦ 電容儲電量與什麼有關

電容電池實際上就是一個電容器，只是由於其容量比通常的電容器大得多，對外表現和電池相同，因此取名「電容電池」，也有稱作「超級電容」。

目錄

與傳統電池比較
電池的結構和工作原理結構
工作原理
電池的特點
使用注意事項
超級電容電池的目前市場
目前超級電容電池的研發情況國外研發情況
國內研發情況
與傳統電池比較
電池的結構和工作原理 結構
工作原理
電池的特點
使用注意事項
超級電容電池的目前市場
目前超級電容電池的研發情況 國外研發情況
國內研發情況
展開 編輯本段與傳統電池比較
生產和生活最常見的鉛蓄電池，可將電能通過化學反應儲藏起來，到另一個場合或另一時段使用。鉛蓄電池雖然造價較低，但也有相應的弱點，諸如能量轉換效率較低、電池反復充放電易老化導致使用壽命短、比能量（Wh/kg）和比功率（W/kg）小使設備笨重、充電時間長等；現在我們在手機上使用的鋰離子電池，雖然也有許多優點，但它價格昂貴且儲藏電能有限，不能在大功率場合下使用；所以正在開發研製的超級電容電池，相比較而言，就有著一般電池無可比擬的優點，它的前景不可限量。
編輯本段電池的結構和工作原理
結構
超級電容的容量比通常的電容器大得多。由於其容量很大，對外表現和電池相同，因此也稱作「電容電池」或說「黃金電池」。超級電容器電池也屬於雙電層電容器,它是目前世界上已投入量產的雙電層電容器中容量最大的一種,其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣,都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量. 傳統物理電容中儲存的電能來源於電荷在兩塊極板上的分離,兩塊極板之間為真空(相對介電常數為1)或一層介電物質(相對介電常數為ε)所隔離,電容值為:C = ε·A / 3.6 πd ·10-6 (μF) 其中A為極板面積,d為介質厚度。所儲存的能量為: E = C (ΔV)2/2，其中C為電容值,ΔV為極板間的電壓降.可見,若想獲得較大的電容量,儲存更多的能量,必須增大面積A或減少介質厚度d，但這個伸縮空間有限，導致它的儲電量和儲能量較小。
工作原理
雙電層電容器中,採用活性炭材料製作成多孔電極,同時在相對的碳多孔電極之間充填電解質溶液,當在兩端施加電壓時,相對的多孔電極上分別聚集正負電子,而電解質溶液中的正負離子將由於電場作用分別聚集到與正負極板相對的界面上,從而形成兩個集電層,相當於兩個電容器串聯,由於活性碳材料具有≥1200m2/g的超高比表面積(即獲得了極大的電極面積A),而且電解液與多孔電極間的界面距離不到1nm(即獲得了極小的介質厚度d),根據前面的計算公式可以看出,這種雙電層電容器比傳統的物理電容的容值要大很多,比容量可以提高100倍以上, 從而使單位重量的電容量可達100F/g，並且電容的內阻還能保持在很低的水平，碳材料還具有成本低，技術成熟等優點。從而使利用電容器進行大電量的儲能成為可能，且在實際使用時，可以通過串聯或者並聯以提高輸出電壓或電流。
編輯本段電池的特點
（1）充電速度快，只要充電幾十秒到幾分鍾就可達到其額定容量的95％以上；而現在使用面積最大的鉛酸電池充電通常需要幾個小時。 （2）循環使用壽命長，深度充放電循環使用次數可達50萬次，如果對超級電容每天充放電20次，連續使用可達68年如果相應地和鉛酸電池比較, 它的使用壽命可達68年, 且沒有「記憶效應」。 （3）大電流放電能力超強，能量轉換效率高，過程損失小，大電流能量循環效率≥90%； （4）功率密度高，可達300W/kg~5000W/kg，相當於普通電池的數十倍；比能量大大提高，鉛酸電池一般只能達到0.02kWh/kg，而超級電容電池目前研發已可達10 kWh/kg， （5）產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環保電源； （6）充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數高，長期使用免維護； （7）超低溫特性好，使用環境溫度范圍寬達-40℃～+70℃； （8）檢測方便，剩餘電量可直接讀出； （9）單體容量范圍通常0.1F--1000F 。
編輯本段使用注意事項
1、超級電容器具有固定的極性。在使用前，應確認極性。 2、超級電容器應在標稱電壓下使用： 當電容器電壓超過標稱電壓時，將會導致電解液分解，同時電容器會發熱，容量下降，而且內阻增加，壽命縮短，在某些情況下，可導致電容器性能崩潰。 3、超級電容器不可應用於高頻率充放電的電路中，高頻率的快速充放電會導致電容器內部發熱，容量衰減，內阻增加，在某些情況下會導致電容器性能崩潰。 4、安裝超級電容器後，不可強行傾斜或扭動電容器，這樣會導致電容器引線松動，導致性能劣化。 5、在焊接過程中避免使電容器過熱： 若在焊接中使電容器出現過熱現象，會降低電容器的使用壽命，例如：如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板，焊接過程應為260℃，時間不超過5s。 6、將電容器串聯使用時： 當超級電容器進行串聯使用時，存在單體間的電壓均衡問題，單純的串聯會導致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響，故在電容器進行串聯使用時，需得到廠家的技術支持。
編輯本段超級電容電池的目前市場
隨著各國對超級電容電池緊鑼密鼓的研發，技術日趨成熟，超級電容電池已進入應用階段，漸趨市場化、商業化。 極具代表意義的是2006年8月28日，由奧威科技等單位參與的上海科技創新登山行動計劃超級電容公交電車示範線11路正式開通，標志著我國乃至世界首條超級電容電動公交車線路邁出了商業化運行的步伐。這10輛「零污染」超級電容公交車和10個智能充電站，這種超級電容車看上去是一輛無軌電車，所不同的是「剪」掉了頭頂上累贅的兩根大「辮子」，在車底部安裝了一種超級電容器。車進站後趁著上下客的間隙，車頂充電設備會自動垂直升起，搭到隱藏在候車站「屋檐」下的電纜上，30秒鍾即完成充電，能平穩行駛3-8公里，最高速度則可達每小時44公里。與有軌、無軌電車相比，超級電容公交車沒有地面軌道和空中觸線網，有利於「凈化」城市空間。據了解，在開啟空調的情況下，超級電容公交車每公里帶空調耗能僅為1.4度電，能耗費用僅為燃油汽車的33%，在剎車制動時能量回收率達到40%。雖然這種車的技術還不夠完美，加上駕駛員的操縱還不到位，會有這樣那樣的小問題，但其運行前景不容置疑。 電動車的典型驅動結構如圖示。 另外，超級電容器在變配電站直流系統中、稅控機、稅控收款機上、搖晃式手電筒上（免換電池，只要搖晃30秒鍾，即可發光5分鍾；照射距離1公尺）、智能表類（如智能水表和煤氣表）上、計算機UPS電源方面亦多有應用。打開淘寶網，已能找到幾家出售這種新電源的商鋪，足以說明它的市場化程度。有專家預言，有朝一日，超級電容電池技術變得成熟，造價可以被老百姓接受，則將滿街都是電動車！
編輯本段目前超級電容電池的研發情況
超級電容器是上世紀80年代後發展起來的新型儲能器件，在歐洲、美國、日本已經開始形成新興的產業。
國外研發情況
從1990年開始，世界各國開始成立專門機構開發和生產超級電容器，目前，在該技術領域中處於領先地位的國家有俄羅斯、日本、德國和美國，這些發達國家已把超級電容器項目作為國家重點研究和開發項目，並提出了近期和中長期發展計劃。在超級電容器的實用性方面，俄羅斯走在世界的前列。
國內研發情況
我國從九十年代開始研製超級雙電層電容器，與國外先進水平還有一定的差距。據有關資料表明，國內有些單位已經研製出比能量為10Wh/kg、比功率為600W/kg的高能量型及比能量為5Wh/kg、比功率為2500W/kg的高功率型超級電容器樣品，循環使用次數可達50,000次以上。性能指標已經達到國際先進水平，成本較國際平均價格有大幅度下降，初步具備應用水平。我們相信，在創新精神的鼓勵下，我國超級電容將很快趕上、超過世界先進水平。

⑧ 如何提高聚苯胺超級電容器的穩定性

常用的聚苯胺合成方法有化學氧化合成與電化學合成。化學氧化合成法適宜大批量合成聚苯胺，易於進行工業化生產；電化學合成法適宜小批量合成特種性能聚苯胺，多用於科學研究。 化學氧化法通常是在酸性介質中，採用水溶性引發劑引發單體發生氧化聚合。合成主要受反應介質酸種類及濃度、氧化劑種類及濃度、苯胺單體濃度、反應溫度和反應時間等的影響。所用的引發劑主要有（NH4）2SO8、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3、FeCl4、H2O2、Ce（SO4）2、MnO2、BPO（過氧化苯甲醯），其中（NH4）2SO8由於不含金屬離子，氧化能力強，後處理方便，是最常用的氧化劑。也有用（NH4）2S2O8和碳酸酯類過氧化物組成復合氧化劑。而以Fe2+為催化劑和H2O2為氧化劑可合成高溶解性的聚苯胺。

聚苯胺聚合反應歷程圖冊參考資料。
聚苯胺在酸性介質中合成的同時可能被摻雜。鹽酸摻雜雖然可使聚苯胺獲得較高的導電率，但由於HCl易揮發，容易發生去摻雜；而用H2SO4、HClO4等非揮發性的質子酸摻雜時，在真空乾燥下它們會殘留在聚苯胺的表面，影響產品的質量。從應用的角度考慮，有機質子酸摻雜的聚苯胺具有更廣闊的應用前景，十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸、樟腦磺酸、萘磺酸以及2，4-二硝基萘酚-7-磺酸（NONSA）等作為酸性介質的同時又可作為摻雜劑，可獲得功能質子酸摻雜的聚合物。這是提高摻雜態聚苯胺穩定性和溶解性的重要手段之一。
化學氧化法所得到的高分子溶液可通過流涎法來制備大面積自撐膜，適用於制備大構件元件和進行結構剪裁，並可通過選用合適的氧化還原劑來調節氧化態。常用的化學聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、模板聚合和酶催化法等。不使用模板的方法也可以叫自組裝法（self-assembled method， SAM）。
溶液聚合
通常採用鹽酸、硫酸或高氯酸水溶液為介質，將引發劑溶液緩慢滴入單體溶液中引發聚合，產物易於純化；缺點是聚合過程影響因素多，分子量分布較寬，所得產品在導電率、溶解性以及熔融加工性等方面均有缺陷。一般溶液法合成路線為：取定量的苯胺單體滴入鹽酸稀溶液，再向其中緩慢滴入引發劑，如要求較高質量可通N2保護，低溫攪拌，反應結束後直接過濾、洗滌、乾燥後即得聚苯胺產品。
非均相聚合
非均相聚合通常是先將反應單體分散在水溶液中並利用機械攪拌或超聲波振盪等方法，使單體形成具有一定直徑的液滴，再利用表面活性劑改性，使形成的液滴能穩定懸浮分散於溶液中。鏈反應引發劑通常溶解於連續相中，而聚合反應則被限制在液滴中進行，從而實現對產物尺寸和形貌的控制。非均相聚合法可分為乳液聚合、膠束聚合、懸浮聚合、分散聚合和溶膠-凝膠聚合等。根據乳液滴或懸浮微粒的尺寸，又可分為乳液聚合、微乳液聚合、懸浮聚合和微懸浮聚合。
乳液聚合
乳液聚合能獲得較大分子量，聚合過程中使用較低的氧化劑（引發劑）用量，優點在於聚合熱有效分散於水相，避免局部過熱，體系黏度變化小，而且其溶解性、分子量、熱穩定性及結晶形態方面的性能都明顯優於溶液聚合；但乳液聚合體系中乳化劑的濃度大，不易完全去除，給產物的純化不利，並且需要大量的有機溶劑和沉澱劑，制備成本較高。經典乳液聚合法為：採用十二烷基苯磺酸（DBSA）作為乳化劑，同時加入水、二甲苯及苯胺，加入過硫酸銨引發反應，反應一定時間加入丙酮使PAn/DBSA 沉澱，洗滌、乾燥即可得到聚苯胺產物。多用十二烷基苯磺酸是因為它在反應體系中既是乳化劑又能提供酸性條件，還會以摻雜酸進入聚苯胺分子。
微乳液聚合
微乳液是一種外觀透明或半透明、低黏度的熱力學穩定體系，其分散液滴小於100nm。可分成反相微乳液（W/O）、雙連續相微乳液和正相微乳液（O/W，其實正向乳液聚合就是一般意義上的乳液聚合，但因為在微乳液中反相聚合用的較多，正相反而顯得另類）。尤其是反相微乳液聚合已經越來越多地用於制備聚苯胺納米粒子，其粒徑可達10nm，而且分布較均一。反相微乳液聚合中的水油比是制備的關鍵的因素，能影響到粒子的大小和形態。一般隨水油比的增大，納米粒子直徑逐漸增大。
微乳液聚合被認為是最理想的聚苯胺合成方法之一。該法反應條件容易控制、產物粒徑均勻，而且因其粒徑都在納米級別，從而使產物具有了納米粒子的特性。所得聚苯胺產物的電導率、產率和溶解性均有提高，且其鏈結構規整性好、結晶度高。
反相微乳液聚合制備的聚苯胺粒徑小，導電性和結晶度也較好。但有時其粒子形狀會發生從球形到針形乃至薄片形的轉化。合成聚苯胺方法為：向HCl溶液中加入過硫酸銨、SDBA、丁醇（助乳化劑），這樣的混合液一經攪拌很容易配成透明的微乳液，接著往上述乳液中滴加一定量的苯胺單體，在室溫下持續攪拌反應24 h，破乳即得聚苯胺。
與反相微乳液不同，利用O/W微乳液（正相微乳液）制備納米粒子的例子並不多。這種方法可以得到分散在水相中的憎水高分子納米顆粒，其優點是快速聚合和可以形成分子量很高的聚合物。在O/W微乳液體系中乳化劑及助乳化劑的濃度很高，水溶性引發劑存在於水連續相中，苯胺單體濃度很低，主要被增溶於微乳液液滴內，極少量存在於水連續相中。在微乳液聚合過程中，溶解於水中的活性基團會迅速被膠束中的單體捕捉而引發聚合。因膠束數量很大，故聚合反應速率很快。典型的聚苯胺正相微乳液聚合過程為：將苯胺、十二烷基硫酸鈉和鹽酸攪拌混合，滴加APS溶液，整個聚合過程應控制在20℃，反應持續12 h後，破乳即可。有報道電導率達9.1S/cm。
模板聚合
具有特殊形貌與功能的聚苯胺的設計與合成一直是聚苯胺研究的熱點之一。所採用的主要是模板聚合法。這也是最有效、最簡便的制備納米結構的方法之一。在反應體系中加入沸石、多孔膜、多孔氧化鋁膜等作為模板，使聚合反應發生在模板孔洞中實現結構有序排列的方法叫做硬模板合成，它可以通過調節模板孔洞尺寸來改變產物的直徑及長度，可控性較好，但由於需要分離模板以及在分離時可能會破壞高分子結構或形成額外的共聚結構而限制了其應用。
採用模板法合成聚苯胺納米材料的一般步驟為：先將模板（多孔氧化鋁膜、沸石和多孔膜等）浸入溶有苯胺單體的酸性溶液中，再通過氧化劑（APS和KPS等）、電極電位或其他方式引發聚合鏈反應。反應進行一段時間後，模板的孔徑中會生成直徑略小的聚苯胺納米材料。模板法的優點是產物的形貌和尺寸易於控制，有效地防止了分子鏈間的相互作用、交聯以及結構缺陷的產生。用做聚苯胺合成的模板主要是膠束和反膠束。膠束聚合多採用陰離子型表面活性劑，尤其是能自摻雜的表面活性劑，但產品粒度不均，導電率也相對較低。研究表明反應物在膠束中的位置是影響反應速率、選擇性以及產率的重要因素之一，而苯胺的聚合發生在膠束/水的界面上，生成的聚苯胺顆粒以靜電斥力吸附或嵌入表面活性劑分子而得以穩定。
模板聚合的優勢之一在於有可能合成結構單一的聚苯胺，即所謂的模板導向聚合，在反應體系中加入聚陰離子電解質，在反應過程中，模板在促使苯胺單體對位取代以保證獲得頭-尾聚合的同時，為聚苯胺的摻雜提供補償離子和使聚苯胺具有水溶性。這也叫做軟模板合成或自組裝方法。用作軟模板的有表面活性劑和有機摻雜劑，其原理是可在水溶液中自組裝成具有特定形貌的有序結構，但是該方法在需要使用結構相對復雜、體積相對龐大的特殊功能性摻雜劑，可能會影響產物的結構及性能，且不利於大規模的合成。
有一個較新的趨勢是使用酶，主要用過氧化氫酶（辣根過氧化氫酶，horseradish peroxidase，HRP）來催化過氧化氫的分解，利用過氧化氫氧化使苯胺聚合。但由於聚合是在水體系中進行，而聚苯胺不溶於水，因此很快會從水中析出，導致僅能得到分子量很低的寡聚體。其他可作為酶催化的模板有聚苯乙烯磺酸鈉（SPS）和聚乙烯磺酸鈉（PVS）等。
模板合成麻煩之處在於需要用鹼液等試劑移除模板，模板的溶解會導致孔徑中的納米材料因失去支撐而團聚，而且鹼性環境會導致聚苯胺解摻雜，改變產物的原有形貌。有人嘗試選取萘磺酸（NSA）作為模板，因為NSA在作為模板的同時又作為摻雜劑進入反應產物中，並不需要在反應結束後除去。還有人使用陽極氧化鋁（AAO）作為模板，在其孔隙中合成的聚苯胺納米纖維具有良好的取向性、規整度和力學性能。這主要是由於AAO的孔隙是定位取向的，聚苯胺沿著孔壁生成所致。
界面聚合
2003年首先採用此法合成了聚苯胺納米纖維。界面聚合（interfacial polymerization）利用油/水界面將苯胺與氧化劑分離，苯胺單體溶解於有機相中（如CCl4，CS2，苯和甲苯等），氧化劑和摻雜酸（如：HCl，HNO3和H2SO4等）溶解於水相中，二者在相界面接觸並發生氧化反應。隨著反應的進行，在相界面處，反應物濃度不斷降低，促使未反應的苯胺和氧化劑由於濃度差而不斷擴散至相界面，從而保證反應的連續進行，直至反應物消耗完畢。兩相界面既是苯胺與氧化劑的接觸面又是反應面，從而控制了聚合反應發生的劇烈程度，避免了苯胺的過度氧化和二次生長，有利於規整形貌的聚苯胺的合成。界面聚合的優點包括：產物的合成和純化較為簡便，無需移除模板；產物形貌規整，一致性很高；聚合反應的規模可控，重現性好。
在界面聚合過程中，通過加入一定量的表面活性劑，可以控制合成的聚苯胺纖維的直徑，而加入乳化劑可有效減少有機溶劑的用量，提高/油/水兩相界面面積，縮短聚合反應時間。
有人把界面聚合和傳統化學聚合相結合，提出了直接混合法（rapid mixing method， RMM）。反應在室溫下進行，且不控制反應溫度。以摻雜酸溶液作為溶劑，將苯胺和氧化劑分別配成溶液後在室溫下迅速混合，靜置反應一定時間，反應液經純化處理後，即可得到產物。
種子聚合
種子聚合法是以一定形貌的晶種作為結構引導劑，使得單體在聚合的過程中，PAn 形貌的形成朝著晶種的形貌生長。在晶種法中，以纖維狀聚苯胺/無機NCs為例，少量的無機納米纖維如單層碳納米管束、V2O5的納米纖維等作為種子，採用種子聚合法合成了PAn納米復合纖維。核殼粒子的形貌由晶種粒子的形貌和HCl與苯胺單體的比決定；在強酸性介質中用親水晶種顆粒種子聚合苯胺制備了覆盆子結構的顆粒，而在中性介質中用疏水晶種顆粒種子聚合了表面平滑的顆粒。 在電場作用下使電解液中的單體在惰性電極表面發生氧化聚合，其優點是能直接獲得與電極基體結合力較強的高分子薄膜，並可通過電位控制聚合物的性質，也可直接進行原位電學或光學測定。在含苯胺的電解質溶液中，選擇適當的電化學條件，使苯胺在陽極上發生氧化聚合反應，生成黏附或沉積於於電極表面的聚苯胺薄膜或粉末。操作過程為：氨與氫氟酸反應製得電解質溶液，以鉑絲為對電極，鉑微盤電極為工作電極，Cu/CuF2為參比電極，在含電解質和苯胺的電解池中，以循環伏安法進行電化學聚合，反應一段時間後，聚苯胺便吸附在電極上，形成薄膜。與化學聚合法相比，電化學方法操作簡便，聚合和摻雜同時進行；可通過改變聚合電勢和電量控制聚苯胺膜的氧化態和厚度；所得產物無需分離步驟。
不同環境下電化學聚合機理圖冊參考資料。
電化學法包括循環伏安法、恆電流法、恆電勢法、脈沖電流法等。其中，循環伏安法製得的聚苯胺膜質地均勻、導電性良好、氧化還原可逆性優良、膜厚易控制以及膜與基體結合牢固、可獲得自支撐膜，應用最為廣泛。聚合體系多為三電極系統，主要由電解液、工作電極、對電極、參比電極和電化學工作站組成。常用的工作電極為鉑片、陽極鋁氧化物和銦錫氧化物玻璃（ITO）等，對電極多採用鉑電極，而參比電極為飽和甘汞電極或標准Ag/AgCl電極等。電極材料、電極電位、電解質溶液的pH值及其種類對苯胺的聚合都有一定的影響。其中，電解質陰離子對苯胺陽極聚合速度有較大影響，聚合速度順序為H2SO4>H3PO4>HClO4，但所得聚苯胺結構基本相似。
苯胺在電化學聚合時顏色根據外界有所變化，在酸性溶液中是藍色的，而在鹼性溶液中陽極氧化時生成深黃色的物質。
電化學聚合中反應選擇性差，因為單體的氧化電位一般比所得高分子的可逆氧化還原電位高，因此在聚合過程中可能出現聚合物鏈的過氧化；單體聚合活性中心的選擇性較差，幾乎所有電化學聚合都存在不同程度的交聯；反應完成後從電極表面轉移聚苯胺的過程有可能導致產物形貌發生變化。此外，電化學聚合受電極面積制約，不利於大規模生產，所得產物的可加工性差、批量小。 輻射合成法是通過光能或其他射線引發苯胺單體聚合。該法合成的聚苯胺形貌受輻射源的波長、照射面積和輻射形狀等因素的影響。採用紫外輻射時易得到球型形貌，而採用可見光輻射時產物則傾向於纖維形貌。
聲化學聚合法與化學氧化法類似，區別在於聲化學聚合法在滴加APS到ANI溶液中引發鏈反應時，利用超聲波振盪使混合溶液充分分散並發生聚合反應。 由於苯胺的化學聚合速度很快，很難跟蹤和分離中間產物，而電化學聚合相對較易控制和跟蹤觀察，所以聚苯胺早期機理的研究主要建立在電化學的基礎上。一般認為苯胺的聚合是一種介於典型逐步增長與典型自由基鏈增長之間的聚合反應。由於苯胺的氧化電位遠高於二聚體，苯胺單體氧化形成二聚體是聚合反應的控制步驟；二聚體形成後，立即氧化成陽離子自由基，進一步氧化脫氫芳構化而生成三聚體；這樣重復親電取代-芳構化過程，即可使鏈增長持續進行。不過有人提出苯胺氧化到二聚體的形成並不是聚合反應中的最慢步驟，只是表現出需要最高的電化學氧化電位。速率的決定步驟是與體系平衡電位由0.40V上升到0.78V的聚合階段相關。

⑨ 固態電子器件的基本介紹

在室溫下，就導電性能來說，固體可分為絕緣體、半導體和導體三類。絕緣體內部自由電子非常少，電阻率在1022 ～1010歐·厘米范圍內。導體內部的自由電子密度不僅很大，而且不受環境溫度的影響。半導體內部的自由載流子密度受外界環境的影響很大，電阻率介於絕緣體和導體之間。半導體的電學性能很容易受各種因素的控制。絕大部分的固態電子器件是用半導體材料製成的，因而有時也稱為半導體電子器件。在極低溫度下，某些固體的電阻率會突然接近於零，這種材料稱為超導體。用超導體製成的固態電子器件簡稱為超導器件，在探測器、計量標准和高速元件方面有很重要的應用前景。
從固體的導電機構來看，半導體中可移動的帶電粒子可以是電子、空穴或離子。電子是帶負電荷的粒子，空穴是帶正電荷的准粒子，離子可以帶負電荷或帶正電荷。離子導電的半導體一般簡稱為離子導體。離子導體在導電過程中伴隨著本身成分的化學變化，因而不宜作電子功能器件。
電子導電的半導體稱電子型半導體,簡稱N型半導體。空穴導電的半導體稱空穴型半導體,簡稱P型半導體。如果半導體中同時存在等量的電子和空穴則稱為本徵半導體。
固體中電子的能量分布一般分成若干個能帶。半導體中的外層價電子常處於價帶或導帶之中，價帶和導帶之間有一定的間隔稱為禁帶。價帶基本上被價電子所填滿，有時也存在少量空額，即上述的空穴。導帶中可以有少量自由電子。導帶中的電子密度和價帶中的空穴密度不僅受外界溫度、光照等的影響，而且受半導體材料中微量雜質、晶體缺陷等的影響也很大。鍺、硅半導體材料中摻入微量的磷、砷或銻就成為N型半導體;摻入微量的硼、鎵或鋁，就成為P型半導體。
N型半導體和P型半導體連接在一起就成為一個PN結。PN結是許多半導體電子器件的基本單元結構。PN結具有整流特性，通電流時，一個方向的電阻很小，另一個方向的電阻很大。反向偏置時，PN結還可以和一個電容器等效。正向偏置時，P型半導體中的空穴注入到N型半導體中去,而N型半導體中的電子注入到P型半導體中去,這稱為PN結的少子（少數載流子）注入效應。
光照在半導體表面時，可以在半導體內部激發出自由電子、自由空穴或電子空穴對。這是許多半導體光電子器件的最基本的工作機理。

⑩ 計算機發展前景是什麼500字！老師罰的，我沒有做作業，

許多科學家認為以半導體材料為基礎的集成技術日益走向它的物理極限，要解決這個矛盾，必須開發新的材料，採用新的技術。於是人們努力探索新的計算材料和計算技術，致力於研製新一代的計算機，如生物計算機、光計算機和量子計算機等。

自從1946年世界上第一台電子計算機誕生以來，電子計算機已經走過了半個多世紀的歷程。從第一代電子管計算機到現在正在開發的第六代神經網路計算機，計算機的體積不斷變小，但性能、速度卻在不斷提高。然而，人類的追求是無止境的，科學家們一刻也沒有停止研究更好、更快、功能更強的計算機。從目前的研究方 向看，未來電腦將向著以下幾個方面發展。

趨勢1：高速電腦浮出水面

美國最近發明了一種利用空氣的絕緣性能來成倍地提高計算機運行速度的新技術。美國紐約倫斯雷爾·保利技術公司的科學家已經生產出一套新型電腦微電路，該電 路的晶元或晶體管之間由膠滯體包裹的導線連接，這種膠滯體90%的物質是空氣，而空氣是不導電的，是一種非常優良的絕緣體。

研究表明，計算機運行速度的快慢與晶元之間信號傳輸的速度直接相關，然而，目前普遍使用的硅二氧化物在傳輸信號的過程中會吸收掉一部分信號，從而延長了信息傳輸的時間。保利技術公司研製的「空氣膠滯體」導線幾乎不吸收任何信號， 因而能夠更迅速地傳輸各種信息。此外，它還可以降低電耗，而且不需要對計算機的晶元進行任何改造，只需換上「空氣膠滯體」導線，就可以成倍地提高計算機的運行速度。
不過，這種「空氣膠滯體」導線也有不足之處，主要是其散熱效果較差， 不能及時將計算機中電路產生的熱量散發出去。

為 了解決這個問題，保利技術公司的科研小組研究出電腦晶元冷卻技術，它在電腦電路里內置了許多裝著液體的微型小管，用來吸收電路散發出的熱量。當電路發熱時，熱量將微型管內的液體汽化，當這些汽化物擴散到管子的另一端之後，又重新凝結，流到管子底部。據悉，美國宇航局(NASA)將對該項技術進行太空失重 狀態下的實驗，如果實驗成功，這種新技術將被廣泛應用於未來計算機，使計算機的運算速度得以大大提高。

不久前，美國IBM公司為美國國家超級計算應用中心製造了兩台IBM Linux集群計算機，每秒鍾可執行2萬億次浮點運算，是迄今為止運算速度最快的Linux超級計算機。這種超級計算機將用於某些基礎研究，例如研究愛因 斯坦在其著名的《相對論》中談到的重力波動現象。自1997年IBM 「深藍」計算機因戰勝國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫而名聲大噪以來，IBM性能強大的超級計算機便開始為世人所矚目，而運算性能更出色的「更深的藍」和 ASCIWhite也相繼問世。

關於計算機的運行速度，前幾年人們曾經有過爭論。有人認為，Internet用戶數量的爆炸式增長將使原先以本地應用為主的PC退化為Internet接入設備，淪落為Internet的附屬品，因而對計算機處理器速度的要求將不再強烈。然而，事實恰恰相反，由於Internet向著高速、寬頻的方向發 展，使多媒體逐漸成為最激動人心的應用，這就要求PC的功能和速度有更快的提升。

趨勢2：生物計算機興起

生物計算機在20世紀80年代中期開始研製，其最大的特點是採用了生物晶元，它由生物工程技術產生的蛋白質分子構成。在這種晶元中，信息以波的形式傳播， 運算速度比當今最新一代計算機快10萬倍，能量消耗僅相當於普通計算機的十分之一，並且擁有巨大的存儲能力。由於蛋白質分子能夠自我組合，再生新的微型電路，使得生物計算機具有生物體的一些特點，如能發揮生物本身的調節機能自動修復晶元發生的故障，還能模仿人腦的思考機制。

美國首次公諸於世的生物計算機被用來模擬電子計算機的邏輯運算，解決虛構的7城市間最佳路徑問題。不久前，200多名各國計算機學者齊聚美國普林斯頓大學，聯名呼籲向生物計算機領域進軍。

科學家們在生物計算機研究領域已經有了新的進展，預計在不久的將來，就能製造出分子元件，即通過在分子水平上的物理化學作用對信息進行檢測、處理、傳輸和存儲。目前，科學家們已經在超微技術領域取得了某些突破，製造出了微型機器人。科學家們的長遠目標是讓這種微型機器人成為一部微小的生物計算機，它們不僅 小巧玲瓏，而且可以像微生物那樣自我復制和繁殖，可以鑽進人體里殺死病毒,修復血管、心臟、腎臟等內部器官的損傷，或者使引起癌變的DNA突變發生逆轉，從而使人們延年益壽。

趨勢3：光學計算機前景光明

所謂光學計算機，就是利用光作為信息的傳輸媒體。與電子相比，光子具有許多獨特的優點：它的速度永遠等於光速、具有電子所不具備的頻率及偏振特徵，從而大 大提高了傳載信息的能力。此外，光信號傳輸根本不需要導線，即使在光線交會時也不會互相干擾、互相影響。一塊直徑僅2厘米的光棱鏡可通過的信息比特率可以超過全世界現有全部電纜總和的300多倍。光學計算機的智能水平也將遠遠超過電子計算機的智能水平，是人們夢寐以求的理想計算機。

20世紀90年代中期，光腦的研究成果像雨後春筍般地不斷涌現，各國科研機構、大學都投入了大量的人力物力從事此項技術的研究，其中最顯著的研究成果是由法國、德國、 英國、義大利等國60多名科學家聯合研發成功的世界上第一台光腦。該台光腦的運算速度比目前速度最快的超級計算機快1000多倍，並且准確性極高。

此外，光腦的並行處理能力非常強，具有超高速的運算速度，在這方面電腦真是望塵莫及。在工作環境要求方面，超高速的電腦只能在低溫條件下工作，而光腦在室溫下就能正常工作。另外，光腦的信息存儲量大，抗干擾能力非常強，在任何惡劣環境條件下都可以開展工作。光腦還具有與人腦相似的容錯性，如果系統中某一元 件遭到損壞或運算出現局部錯誤時，並不影響最終的計算結果。目前光腦的許多關鍵技術，如光存儲技術、光存儲器、光電子集成電路 (OIC)等都已取得重大突破。

趨勢4：量子計算機呼之欲出

在人類剛進入21世紀之際，量子力學花開二度，科學家們根據量子力學理論，在研製量子計算機的道路上取得了新的突破。美國科學家宣布，他們已經成功地實現 了4量子位邏輯門，取得了4個鋰離子的量子纏結狀態。這一成果意味著量子計算機如同含苞欲放的蓓蕾，必將開出絢麗的花朵。