해군 연구소의 사무실 (N000141210603)와 육군 조사 사무소 (W911NF1010381)에서이 작품의 지원은 기꺼이 인정 받고 있습니다. 국립 과학 재단 (CBET - 0931290, CMMI - 0,926,704 및 CBET - 0932573)에서이 작품의 부분 지원도 인정됩니다.

1. 실험 절차 <ol><li> 샘플을 수집합니다. 이 작품에서는, 인간의 머리 머리 샘플은 30 세의 건강한 아시아 여성에서 수집됩니다. </li><li> 도 1a에 도시 된 바와 같이 두 개의 구리 전극 사이에 샘플을 중단. 무시할 수있는 수준으로 열 및 전기 접촉 저항을 줄이기 위해 샘플 전극 접촉에은 페이스트를 적용합니다. </li><li> 샘플의 예비 검사를 수행하고, 실버 페이스트가 일시 중단 된 샘플을 오염시키지 않는다는 것을 확인하기 위해 현미경을 사용합니다. </li><li> 인간의 머리 머리 샘플 도전성 아니기 때문에, 코팅은 금 필름 (~ 40 nm 정도)의 매우 얇은 층을 갖는 샘플의 외측은 도전성 만드는. </li><li> 진공 챔버에 시료를 넣고 1-3 mTorr로 그것을 펌프. </li><li> 프로파일 오실로스코프를 사용하여 기록됩니다 - 전기 가열 및 유도 전압 - 시간 (T V)를 소개하는 샘플을 통해 단계의 DC 전류를 공급. </li&gt; <li> 금 영화의 또 다른 얇은 층 (~ 40 nm의)와 챔버와 코트를 밖으로 샘플을 채취, 반복은 1.5 및 1.6 단계를 반복합니다. </li><li> 다른 길이의 새로운 샘플을 준비하고, 반복 1.2-1.7 단계를 반복합니다. </li><li> 샘플 (길고 짧은 것)의 길이와 직경을 특성화하기 위해 주사 전자 현미경 (SEM)을 사용한다. </li></ol> 2. 데이터 처리 첫번째 실험 온도 상승을 정규화하고, 샘플의 열 확산율의 상이한 시험 값을 사용하여 그 이론적 피팅을 수행. 이 절차는 세부에있는 구오의 작품 1에서 설명합니다. 이어서 열 확산율에 방사 손실 및 기생 전도 효과를 빼기 및 열전도율을 계산한다. 상세 정보는 다음과 같습니다. <ol><li> 유효 열 확산율을 결정 TET의 실험 설정의 회로도는 그림 1A에 표시됩니다. 측정에있어서, 단계 전류를 공급샘플을 주울 가열을 유도한다. 그림 (b)에 표시되는 프로필 - 전압과 시간의 유도를 (T V) 기록 오실로스코프를 사용합니다. 얼마나 빨리 / 두 경쟁 방법에 의해 결정되는 온도 상승을 느리게 하나는 주울 가열하고, 다른 하나는 전극에 시료로부터 열전도이다. 샘플의 높은 열전도도는 정상 상태에 도달하는 짧은 시간을 의미, 빠른 온도의 발전으로 이어질 것입니다. 그러므로, 과도 전압 / 온도 변화는 열 확산율을 결정하는데 사용될 수있다. 샘플의 열전도도를 결정할 때 실제 온도 상승이 필요하지 않습니다. 사실, 전압 증가에 근거에만 정규화 온도 상승이 사용된다. 열 확산율 및 열전도율을 결정하기위한 프로세스는 아래에 설명된다. <ol><li> 일차원으로 열전달을 단순화 : 따라 하나의 차원에서 샘플의 열 전달 받아<html> 축 방향. 주 : 와이어의 길이는 직경보다 훨씬 더 오래해야합니다. 자세한 내용은 구오의 작품 1 참조 할 수 있습니다. <ol><li> 다음 식을 이용하여 일차원 열전달 문제 샘플 이상 (또한 전체 시료 위에 공간적 평균 온도라고도 T *를) 정규화 온도 상승을 해결 : <img alt="1" fo:content-width="1.8in" height="46" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002.gif" width="260" /> (1) α와 L은 시료의 열 확산율 및 길이이다. </li><li> 정규화 된 오실로스코프에 의해 기록 된 전압의 진화 (V 와이어)에서 온도 상승과 열 확산율을 결정하기 위해 적합한 행동 데이터를 해결. 와이어를 통해 전압의 온도와 관련이 같은 : 0 &quot;/&gt; (2) R 0는 샘플을 통해 흐르는 전류 I, 가열 전의 시료의 저항이고, 열전도율 K. 0 Q가 단위 부피당 전기 가열 전력이다. 이것은 측정 된 전압의 변화가 샘플의 온도 변화에 본질적으로 관련되어 있음을 알 수있다. 실험 데이터를 기반으로 표준화 된 온도 상승 T의 * 특급은 T * 특급 =로 계산 될 수있다 (V 와이어 - V 0) / (V 1 - V 0), V 0 V 1에서 초기 및 최종 전압은 어디에 샘플 (도 1b에 도시 된 바와 같이). T * 요금 경험치를 획득 한 후, 수학 식 1을 적용하여 이론상의 T *를 계산하기 위해 α의 상이한 시험 값을 사용하고 실험 재 피트sults (T의 * 특급). 프로그래밍은 최소 제곱 피팅 기술을 적용하여 실험과 이론 값을 비교하고, 샘플의 열 확산율로서 T * 요금 특급의 최적주는 값을 취할 수 있도록 MATLAB이 사용된다. </li></ol></li></ol></li><li> 방사 손실 및 가스 전도 효과를 뺀다 (: 샘플 직경 L / D, D) 특히 낮은 열전도율의 샘플에 대해, 샘플은 매우 큰 종횡비를 가지고 있다면 TET 열적 특성 중, 방사 손실의 효과는 상당 할 수있다. 진공 챔버의 압력이 매우 부족하지 않은 경우에도, 공기 열전달 일부 어느 정도의 측정에 영향을 미칠 것이다. : 샘플 표면으로부터 방사의 열전달 속도는 다음과 같이 표현 될 수있다 <img alt="" fo:content-width="3.1in" height="29" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0001.gif" width="390" /> (3) 갔지ε 재 샘플의 유효 방사율은, 발 표면적, T 표면 온도, T 0 환경 (진공 챔버)의 온도, θ = T -. T 0 대부분의 경우, θ &lt;&lt; T 0 다음 : <img alt="" fo:content-width="1.05in" height="23" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0002.gif" width="138" /> (4) 본체 냉각 소스 표면 방사선 및 가스 전도를 변환함으로써, 샘플에 대한 열전달 지배 방정식이된다 : <img alt="" fo:content-width="2.25in" height="49" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0003.gif" width="345" /> (5) H는 가스 전도 계수이다. 전극이 샘플보다 훨씬 더 크고 우수한 열전도를 갖고 있기 때문에 우리 물리 모델에서는, 샘플의 온도는 상온에서 촬영연락처를 톤. θ (x, t)는 = T (x, t) 때문에 - 경계 조건이 θ (0, t) = (θ) (L, T) T 0 =의 θ (x, 0) = 0. 다섯 수학 식의 해결책은 : <img alt="" fo:content-width="3.5in" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0004.gif" width="489" /> (6) 여기서 F는 다음과 같이 정의한다 - (16 εδT 0 3 / D +4 H / D) L 2 / π 2 K, 차원이다. 이는 크기가 샘플의 측면으로부터 열 손실의 양을 나타내는 비오 번호의 분류이다. x-방향 및 평균 온도를 따라이 방정식을 통합하여 얻을 수있다 : <img alt="" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0005.gif" width="408" /> (7) 따라서 표준화 된 AVE분노 온도는 : <img alt="" fo:content-width="4.2in" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image004_0005.gif" width="510px" /> (8) α EFF = α주의 숫자와 수학 연구, 후 (1 - F), T의 *은 근사 할 수있다 <img alt="" fo:content-width="2.2in" height="48" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image008.gif" width="288" /> (9) 숫자 계산은 위의 근사의 정확도를 연구하기 위해 실시되었다. f는 0보다 작은 경우, 다음을주지하십시오 : 전체 과도 상태에서의 최대 절대 차이는 (그림 2)보다 0.014입니다. 마지막으로 : <img alt="" fo:content-width="1.7in" height="50" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image010.gif" width="218" /> (10) 실험이 매우 낮은 압력 (mTorr로 1-3)에서 진공 챔버 내에서 실시되기 때문에, 가스 전도 효과 (h)는 negligi이며<html> BLE. : 그래서 식 (10)으로 단순화 <img alt="" fo:content-width="1.4in" height="49" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image012.gif" width="173" /> (11) 이 방정식은 TET 기술을 사용하여 측정 한 열 확산율이 방사 손실 (4 εσT 0 3)의 효과가있는 선형 관계가 있음을 보여준다. 복사 손실과 가스 전도의 효과를 빼는 등의 이론적 배경을 사용합니다. </li><li> 실제 열 확산율 및 전도성을 결정 시험 시료를 금 박막으로 코팅되는 경우 수학 식 (11)에서 결정된 열 확산율 (α)은 여전히 기생 전도의 효과를 갖는다. 코팅 층에 의한 열전달 효과는 무시할 불확실성 와이드 만 - 프란츠의 법칙을 사용하여 공제 할 수있다. 샘플의 실제 열 확산율 (α)를 1로 결정된다 : &quot;높이 =&quot;47 &quot;SRC =&quot;/ files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0006.gif에있는 0.1 &quot;폭 =&quot;134 &quot;/&gt; (12) ρc p는. L 로렌츠, T, A는 로렌츠 번호, 샘플의 온도 및 단면적이다 교정, 비접촉 광열 기술 또는 별도 밀도 및 비열 측정에서 얻을 수있다 볼륨 기반 비열이며 각각. 때문에 <img alt="" fo:content-width="2.4in" height="46" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image004_0006.gif" width="343" /> 그것은 실험에서는 회 (1 / R의 변화를 발생할 수있는) 금막 한 시료를 도포하고 회 테스트하는 의해 기생 전도의 영향을 제거 할 수 있도록 α EFF은, 1 / R와 선형 관계가 있다는 것이 명백하다 커브 피팅. 실제의 열전도율 k에 대한, 용이 K = ρc p를 사용하여 평가할 수있다45;. </li></ol>

<ol>
	<li>Guo, J. Q., Wang, X. W., Wang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+characterization+of+microscale+conductive+and+nonconductive+wires+using+transient+electrothermal+technique.">Thermal characterization of microscale conductive and nonconductive wires using transient electrothermal technique.</a> J. Appl. Phys. 101, (2007).</li><li>Lu, L., Yi, W., Zhang, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3+omega+method+for+specific+heat+and+thermal+conductivity+measurements.">3 omega method for specific heat and thermal conductivity measurements.</a> Rev. Sci. Instrum. 72, 2996-3003 (2001).</li><li>Choi, T. Y., Poulikakos, D., Tharian, J., Sennhauser, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+thermal+conductivity+of+individual+carbon+nanotubes+by+the+four-point+three-omega+method.">Measurement of the thermal conductivity of individual carbon nanotubes by the four-point three-omega method.</a> Nano Lett. 6, 1589-1593 (2006).</li><li>Hou, J. B., 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=Thermal+characterization+of+single-wall+carbon+nanotube+bundles+using+the+self-heating+3-omega+technique.">Thermal characterization of single-wall carbon nanotube bundles using the self-heating 3-omega technique.</a> J. Appl. Phys. 100, (2006).</li><li>Kim, P., Shi, L., Majumdar, A., McEuen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+transport+measurements+of+individual+multiwalled+nanotubes.">Thermal transport measurements of individual multiwalled nanotubes.</a> Phys. Rev. Lett. 87, (2001).</li><li>Kim, P., Shi, L., Majumdar, A., McEuen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoscopic+thermal+transport+and+energy+dissipation+in+carbon+nanotubes.">Mesoscopic thermal transport and energy dissipation in carbon nanotubes.</a> Physica B Condens. Matter. 323, 67-70 (2002).</li><li>Shi, L., 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=Measuring+thermal+and+thermoelectric+properties+of+one-dimensional+nanostructures+using+a+microfabricated+device.">Measuring thermal and thermoelectric properties of one-dimensional nanostructures using a microfabricated device.</a> J. Heat Transfer. 125, 881-888 (2003).</li><li>Li, D. Y., 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=Thermal+conductivity+of+individual+silicon+nanowires.">Thermal conductivity of individual silicon nanowires.</a> Appl. Phys. Lett. 83, 2934-2936 (2003).</li><li>Shi, L., 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=Thermal+conductivities+of+individual+tin+dioxide+nanobelts.">Thermal conductivities of individual tin dioxide nanobelts.</a> Appl. Phys. Lett. 84, 2638-2640 (2004).</li><li>Feng, X. H., Wang, X. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermophysical+properties+of+free-standing+micrometer-thick+Poly+(3-hexylthiophene)+films.">Thermophysical properties of free-standing micrometer-thick Poly (3-hexylthiophene) films.</a> Thin Solid Films. 519, 5700-5705 (2011).</li><li>Feng, X., Wang, X., Chen, X., Yue, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermo-physical+properties+of+thin+films+composed+of+anatase+TiO2+nanofibers.">Thermo-physical properties of thin films composed of anatase TiO2 nanofibers.</a> Acta Mater. 59, 1934-1944 (2011).</li><li>Guo, J. Q., Wang, X. W., Zhang, L. J., Wang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+thermal+characterization+of+micro/submicroscale+polyacrylonitrile+wires.">Transient thermal characterization of micro/submicroscale polyacrylonitrile wires.</a> Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 89, 153-156 (2007).</li><li>Hu, H. P., Wang, X. W., Xu, X. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generalized+theory+of+the+photoacoustic+effect+in+a+multilayer+material.">Generalized theory of the photoacoustic effect in a multilayer material.</a> J. Appl. Phys. 86, 3953-3958 (1999).</li><li>Wang, X. W., Hu, H. P., Xu, X. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photo-acoustic+measurement+of+thermal+conductivity+of+thin+films+and+bulk+materials.">Photo-acoustic measurement of thermal conductivity of thin films and bulk materials.</a> J. Heat. Transfer. 123, 138-144 (2001).</li><li>Wang, T., 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=Effect+of+zirconium(IV)+propoxide+concentration+on+the+thermophysical+properties+of+hybrid+organic-inorganic+films.">Effect of zirconium(IV) propoxide concentration on the thermophysical properties of hybrid organic-inorganic films.</a> J. Appl. Phys. 104, (2008).</li></ol>

공개 아무것도 없다.

실험 절차에서는 세 단계 [단계 2), 3), 5)] 정확하게 열 특성을 특성화의 성공을 위해 매우 중요합니다. 2 단계) 및 3), 많은 관심은 샘플 전극 접촉에은 페이스트를 적용에 지불해야합니다. 그것은 실버 페이스트를 일시 중단 샘플을 오염하는 것은 매우 쉽고,이 경우 열 특성은 증가 할 것이다. 어떤 오염 실버 페이스트가 일시 중단 된 샘플이 -됩니다 발견에 적용하거나 확장한다면 3 단계)에서, 조심스럽게 현미경으로 샘플을 확인, 새로운 샘플 실험을 준비해야합니다. 수학 식 10은 수학 식 11을 간략화하면, 그것은 실험이 매우 낮은 압력 (mTorr의 1-3)의 진공 챔버 내에서 실시되는 것으로, 이렇게 가스 전도 효과는 무시할 수있다. 다른 압력에서 테스트하는 일련의 일을 한 후에는 확인된다, 식 (10), 가스 행위에이온 계수 H는 H = γp 같은 압력 (P)에 비례한다. 계수 γ는 가스 분자가 재료 표면을 공격 할 때 에너지 커플 링 / 교환 계수를 반영 열 숙박 시설 계수라는 매개 변수와 관련이 있습니다. γ는 다음과 같이 계산 될 수있다 ξπ 2 ξ가의 기울기 Dρc P / (4 L 2) 압력에 대한 열확산. γ 샘플의 샘플에 따라 다릅니다. 이 가스 전도 계수 강하게 TET 특성화 동안 챔버 내의 재료의 표면 구조와 공간적 구성에 의해 영향을받을 수있다. 5 단계), 매우 낮은 압력 (1 ~ 3 mTorr로)에서 실험을 수행하기위한이 복잡한 가스 전도 효과를 무시할 수 있는지 확인합니다. 이 기술에 의해 측정 샘플 표면의 방사율 (ε)도 WI를 산출 할 수있다교정으로부터 획득 될 수있는 볼륨 기반 비열 (ρc 피), 비접촉 광열 기술 13-15 또는 개별적 밀도 및 비열을 측정 관련 값 토륨. 기생 전도 효과를 감산 한 후,도 6에 도시 된 열 확산율 (α + 실제 라드)만을 방사 손실의 효과를 갖는다 <img alt="" fo:content-width="2in" height="60" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image002_0011.gif" width="342" /> . 그것은 알고 쉽습니다 : <img alt="" fo:content-width="1.7in" height="59" src="/files/ftp_upload/51144/51144_clip_image004_0010.gif" width="244" /> (13) 여기에서 T는 0 실온 L 시험 샘플의 직경, D 및 시료의 직경이다. TET 기술의 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 첫째, 일에 대한 특성 시간의 Δt의 Cermal 전송 0.2026 L 2 / α 1에 해당 샘플에서, 상승 시간 전류 소스 (약 2 마이크로 초)보다 훨씬 커야한다. 그렇지 않으면, 전압 진화의 정확도는 크게 영향을받을 것이다. 그래서 샘플 길이 L이해야 너무 크지 않고 너무 작거나 열 확산율 α하지 않아야합니다. 두 번째로, 샘플의 온도는 실험에 대해 20 ~ 30 °로 상승 할 것이다. 이 범위 내에서, 샘플의 저항은 온도에 선형적인 관계를 가져야한다. 이론적 배경 부분에서,이 측정 된 전압의 변화가 샘플의 온도 변화에 본질적으로 관련이있다 알려져 있기 때문이다. 샘플의 저항은 온도에 선형적인 관계가없는 경우, 전압 진화 온도 진화 참을 수있다. 셋째, 시료의 전압에 선형 관계가 있어야실험 기간 동안 공급되는 DC 전류. 이 특정 온도에서 저항이 DC 전류가 변경 될 때 변경되지 않습니다 의미합니다. 그것은 잘 반도체는이 속성이없는 것으로 알려져있다. 결론적으로, TET 기술은 재료의 다양한 유형의 열 특성을 측정하는 매우 효율적이고 강력한 방법이다. 같은 소재의 경우, 단지 각각 두 번, 같은 열 확산율, 열전도율, 표면 방사율 (ρc (P)이 제공된 경우)와 같은 재료의 모든 중요한 열적 특성이 특징으로 할 수있는 길이가 다른 두 개의 샘플을 테스트합니다.

TET 기술 1은, 도전성 또는 반도 전성 비도 일차원 구조를 포함한 고체 물질의 열전도도를 측정하기 위해 개발 된 효과적인 방법이다. 과거에는, 단선 3ω 방법 2-4 및 마이크로 디바이스 제조 방법 5-9은 마이크로 스케일 / 나노 스케일에 한 차원 구조의 열 특성을 측정하기 위해 개발되었다. 재료 (전도성 및 비전 도성)의 측정 범위를 확대하고 정확성과 안정성을 향상시키기 위해, 과도 전열 (TET) 기술은 마이크로 / 나노 와이어의 열 물성의 특성화를 위해 개발되었다. 이 기술은 독립형 마이크로 미터 두께의 폴리 (3 - 헥 실티 오펜) 막 (10)의 열 특성에 대해 성공적으로 사용되었으며, 아나타제 형 산화 티탄이 나노 파이버 (11), 단일 벽 탄소 나노 튜브를 하나의 마이크로 / 서브 마이크로 스케일 폴리 이루어지는 박막아크릴로 니트릴 와이어 (12), 및 단백질 섬유. 및 방사 손실 (샘플이 그 전자 전도성을 만들기 위해 금의 층으로 코팅되어있는 경우) 기생 전도의 영향을 제거 후, ​​실제의 열전도도를 얻을 수있다. 그 후 실제의 열전도율은 캘리브레이션, 비접촉 광열 기법, 또는 별도 밀도 및 비열 측정에서 얻을 수있다 볼륨 기반 비열 (ρc의 P)의 소정의 값으로 계산 될 수있다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="985">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Digital Phosphor Oscilloscope</td>
			<td style="width:275px;">Tektronix</td>
			<td style="width:119px;">DPO 3052</td>
			<td style="width:331px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Sputter Coater</td>
			<td style="width:275px;">Denton Vacuum</td>
			<td style="width:119px;">DESK V</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">AC and DC Current Source</td>
			<td style="width:275px;">KEITHLEY</td>
			<td style="width:119px;">Model 6221</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Laboratory Microscope</td>
			<td style="width:275px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">BX41</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="27">
			<td height="27" style="height:27px;width:260px;">Dual Stage Rotary Vane Vacuum Pump</td>
			<td style="width:275px;">Varian</td>
			<td style="width:119px;">DS102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="71">
			<td height="71" style="height:71px;width:260px;">Vacuum Chamber</td>
			<td style="width:275px;">Huntington Mechanical Laboratories</td>
			<td style="width:119px;">Customized Product</td>
			<td style="width:331px;">The pressure in the chamber should be as low as 1-3 mTorr 
			when working with the vacuum pump</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:260px;">Colloidal Silver Liquid</td>
			<td style="width:275px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:119px;">16031</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterization of thermal transport in one-dimensional solid materials

TET (과도 전열) 기술은, 도전성 또는 반도 전성 비도 일차원 구조를 포함한 고체 물질의 열전도도를 측정하기 위해 개발 된 효과적인 방법이다. 이 기술은 재료 (전도성 및 비전 도성)의 측정 범위를 넓게하고 정확성과 안정성을 향상시킨다. 샘플 (예 : 인간의 머리를 헤어, 거미줄과 누에 실크로 특히 생체 재료가) 도전성이 아닌 경우는 전자적 도전성 만드는 금 층으로 코팅된다. 기생 전도 및 열 확산율에 방사 손실의 효과는 데이터 처리 중에 감산 될 수있다. 그 후 실제의 열전도율은 캘리브레이션, 비접촉 광열 기술 또는 별도 밀도 및 비열 측정에서 얻을 수있다 볼륨 기반 비열 (ρc 피)의 주어진 값으로 계산 될 수있다. 이 작품에서는, 인간의 머리 머리 샘플을 사용합니다실험을 설정 실험 데이터를 처리하고, 기생 전도 및 복사 손실의 영향을 빼는 방법을 보여 D.

인간의 머리 머리 샘플 1에 대한 실험 데이터의 피팅 (한 번만 골드 필름으로 코팅 길이 0.788 mm가) 그림 3에서 볼 수 있습니다. 그 열 확산율이 복사 손실 및 기생 전도의 효과를 포함 1.67 × 10 -6 m 2 / 초에 결정된다. 4 인간의 머리 머리의 전형적인 SEM 이미지입니다 그림. 도 5에 도시 된 바와 같이 짧고 긴 샘플이 수학 식 12에 기초하여, 각각 두 번 금막으로 코팅되고 시험된다 기생 전도 효과 쉽게 커브 피팅에 의해 차감 될 수있다. 피팅 곡선 α EFF의 축과 교차하는 점은 α의 EFF의 값입니다 저항이 의미하는 무한 인 경우 수학 식 12에서 기생 전도 효과는 0이다. 길이가 다른 두 인간의 머리 머리 샘플은 두 개의 교차를 얻기 위해 측정된다. 특급에 대한 자세한 내용은erimental 조건 및 측정 결과를 표 1에 요약되어있다. 이러한 두 가지 점을 조합함으로써, α의 EFF 간의 관계 및 L 2 / D가 공개 될 수 있습니다. (α 1, L 1 / D 1)과 (α 2, L 2 2 / D 2), 선형 외삽 (그림 6) = 0 L의 지점으로 이루어집니다 (의미 없음의 측정 쌍에서 그 시점에서 복사 손실의 효과) 및 열전도도가 1.42 × 10 -7 M은 2 / 초 [α = 1 - (α 1 - α 2) * L 1 / D 1 / (L 1 / D 1 - L 2 / D 2)]. 이 값은 열 DIF 반영방사 손실 및 기생 전도 효과없이 시료 fusivity. 인간의 머리 머리의 경우, 밀도는 머리카락 몇 가닥을 가중하고 자신의 양을 측정하여 특징 및 / m 3 1,100킬로그램에서 측정됩니다. 비열은 DSC (시차 주사 열량계)를 이용하여 측정하고, 그래서 실제 열전도율이 0.25 W / 실험 매개 변수와 인간의 머리 머리 샘플 1에 대한 결과의 M K. 세부 사항과 2가 1.602 kJ의가 / K.를 kg에서 측정 표 1에 나타낸다. <img alt="그림 1" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig1.jpg" width="500px" /> 그림 1. TET의 실험 설정의) 회로도 및 B) 일반적인 V-T 프로필입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig1highres.jpg" target="_blank">C</a><html> 큰 이미지를 보려면 여기를 핥아. <img alt="그림 2" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig2.jpg" width="500px" /> 그림 2. 식 9 사용하여 T의 *와 근사치의 차이는. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig2highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오</a> . <img alt="그림 3" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig3.jpg" width="500px" /> 그림 3. 시간 (인간의 머리 머리 샘플 1) 대 정규화 된 온도 상승에 대한 실험 데이터와 이론 피팅 결과의 비교.&gt; 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오. <img alt="그림 4" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig4.jpg" width="500px" /> 그림 4. 인간의 머리 머리의 전형적인 SEM 이미지. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig4highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오</a> . <img alt="그림 5" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig5.jpg" width="500px" /> 그림 5. 인간의 머리 머리 샘플 1, 2 1 / R에 대한 열전도도 변화에 대한 피팅 결과. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig5highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오</a> . <p class="jove_content" fo:keep-together.wi얇은 페이지 = &quot;항상&quot;&gt; <img alt="그림 6" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/51144/51144fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51144/51144fig6.jpg" width="600px" /> 그림 6. 인간의 머리 머리 샘플의 실제 열 확산율의 피팅 결과는. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51144/51144fig6highres.jpg" target="_blank">더 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오</a> . <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="473"><colgroup><col /><col /><col /></colgroup><tbody><tr height="52"><td height="52" style="height:52px;width:249px;"> 인간의 머리 머리 샘플 </td><td style="width:111px;"> 샘플 1 (짧은) </td><td style="width:115px;"> 샘플 2 (긴) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> 길이 (mm) </td><td> 0.788 </td><td style="width:115px;"> 1.468 </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;"> 직경 (mm) </td><td> 74.0 </td><td style="width:115px;"> 77.8 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;"> α 실제 + 방사선 (X 10 -7 평방 미터 / 초) </td><td> 1.48 </td><td style="width:115px;"> 1.62 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;"> α 실제 (× 10 -7 평방 미터 / 초) </td><td colspan="2"> 1.42 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;"> ρ C 형 P (X 10 6 J / m 3 K) </td><td colspan="2"> 1.76 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;"> 실제 열전도율 (W / M의 K) </td><td colspan="2"> 0.25 </td></tr></tbody></table> 표 1 : 인간의 머리 머리에 대한 실험 매개 변수와 결과의 세부 사항.

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Characterization of Thermal Transport in One-dimensional Solid Materials

TET (과도 전열) 기술은 고체 물질의 열전도도를 측정하기 위해 개발 된 효과적인 방법이다.

한 차원 고체 물질의 열 수송의 특성

The TET (transient electro-thermal) technique is an effective approach developed to measure the thermal diffusivity of solid materials, including ...

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16.7K 조회수.  Iowa State University.  TET (과도 전열) 기술은 고체 물질의 열전도도를 측정하기 위해 개발 된 효과적인 방법이다. 

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Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 &deg;C), flammable, and volatile organic electrolytes. These organic based electrolyte systems are viable at ambient temperatures, but require a cooling system to ensure that temperatures do not exceed 80 &deg;C. These cooling systems tend to increase battery costs and can malfunction which can lead to battery malfunction and explosions, thus endangering human life. Increases in petroleum prices lead to a huge demand for safe, electric hybrid vehicles that are more economically viable to operate as oil prices continue to rise. Existing organic based electrolytes used in lithium ion batteries are not applicable to high temperature automotive applications. A safer alternative to organic electrolytes is solid polymer electrolytes. This work will highlight the synthesis for a graft copolymer electrolyte (GCE) poly(oxyethylene) methacrylate (POEM) to a block with a lower glass transition temperature (Tg) poly(oxyethylene) acrylate (POEA). The conduction mechanism has been discussed and it has been demonstrated the relationship between polymer segmental motion and ionic conductivity indeed has a Vogel-Tammann-Fulcher (VTF) dependence. Batteries containing commercially available LP30 organic (LiPF6 in ethylene carbonate (EC):dimethyl carbonate (DMC) at a 1:1 ratio) and GCE were cycled at ambient temperature. It was found that at ambient temperature, the batteries containing GCE showed a greater overpotential when compared to LP30 electrolyte. However at temperatures greater than 60 &deg;C, the GCE cell exhibited much lower overpotential due to fast polymer electrolyte conductivity and nearly the full theoretical specific capacity of 170 mAh/g was accessed.

Lithium ion batteries employ flammable and volatile organic electrolytes that are suitable for ambient temperature applications. A safer alternative to organic electrolytes are solid polymer batteries. Solid polymer batteries operate safely at high temperatures (&gt;120 &deg;C), thus making them applicable to high temperature applications such as deep oil drilling and hybrid electric vehicles. This paper will discuss (a) the polymer synthesis, (b) the polymer conduction mechanism, and (c) provide temperature cycling for both solid polymer and organic electrolytes.

리튬 배터리 애플리케이션을위한 고체 그래프트 공중 합체 전해질

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 ...

연구

공학

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen 1-7. The performance of SOFCs and the rates of many chemical and energy transformation processes in energy storage and conversion devices in general are limited primarily by charge and mass transfer along electrode surfaces and across interfaces. Unfortunately, the mechanistic understanding of these processes is still lacking, due largely to the difficulty of characterizing these processes under in situ conditions. This knowledge gap is a chief obstacle to SOFC commercialization. The development of tools for probing and mapping surface chemistries relevant to electrode reactions is vital to unraveling the mechanisms of surface processes and to achieving rational design of new electrode materials for more efficient energy storage and conversion2. Among the relatively few in situ surface analysis methods, Raman spectroscopy can be performed even with high temperatures and harsh atmospheres, making it ideal for characterizing chemical processes relevant to SOFC anode performance and degradation8-12. It can also be used alongside electrochemical measurements, potentially allowing direct correlation of electrochemistry to surface chemistry in an operating cell. Proper in situ Raman mapping measurements would be useful for pin-pointing important anode reaction mechanisms because of its sensitivity to the relevant species, including anode performance degradation through carbon deposition8, 10, 13, 14 ("coking") and sulfur poisoning11, 15 and the manner in which surface modifications stave off this degradation16. The current work demonstrates significant progress towards this capability. In addition, the family of scanning probe microscopy (SPM) techniques provides a special approach to interrogate the electrode surface with nanoscale resolution. Besides the surface topography that is routinely collected by AFM and STM, other properties such as local electronic states, ion diffusion coefficient and surface potential can also be investigated17-22. In this work, electrochemical measurements, Raman spectroscopy, and SPM were used in conjunction with a novel test electrode platform that consists of a Ni mesh electrode embedded in an yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte. Cell performance testing and impedance spectroscopy under fuel containing H2S was characterized, and Raman mapping was used to further elucidate the nature of sulfur poisoning. In situ Raman monitoring was used to investigate coking behavior. Finally, atomic force microscopy (AFM) and electrostatic force microscopy (EFM) were used to further visualize carbon deposition on the nanoscale. From this research, we desire to produce a more complete picture of the SOFC anode.

We present a unique platform for characterizing electrode surfaces in solid oxide fuel cells (SOFCs) that allows simultaneous performance of multiple characterization techniques (e.g. in situ Raman spectroscopy and scanning probe microscopy alongside electrochemical measurements). Complementary information from these analyses may help to advance toward a more profound understanding of electrode reaction and degradation mechanisms, providing insights into rational design of better materials for SOFCs.

고체 산화물 연료 전지의 전극 표면을 탐색 및 매핑

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. During insertion or removal of alkali metal ions, the redox states of transition metals in the compounds change and structural transformations such as phase transitions and/or lattice parameter increases or decreases occur. These behaviors in turn determine important characteristics of the batteries such as the potential profiles, rate capabilities, and cycle lives. The extremely bright and tunable x-rays produced by synchrotron radiation allow rapid acquisition of high-resolution data that provide information about these processes. Transformations in the bulk materials, such as phase transitions, can be directly observed using X-ray diffraction (XRD), while X-ray absorption spectroscopy (XAS) gives information about the local electronic and geometric structures (e.g.&#160;changes in redox states and bond lengths). In situ experiments carried out on operating cells are particularly useful because they allow direct correlation between the electrochemical and structural properties of the materials. These experiments are time-consuming and can be challenging to design due to the reactivity and air-sensitivity of the alkali metal anodes used in the half-cell configurations, and/or the possibility of signal interference from other cell components and hardware. For these reasons, it is appropriate to carry out ex situ experiments (e.g.&#160;on electrodes harvested from partially charged or cycled cells) in some cases. Here, we present detailed protocols for the preparation of both ex situ and in situ samples for experiments involving synchrotron radiation and demonstrate how these experiments are done.

We describe the use of synchrotron X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray diffraction (XRD) techniques to probe details of intercalation/deintercalation processes in electrode materials for Li-ion and Na-ion batteries. Both in situ and ex situ experiments are used to understand structural behavior relevant to the operation of devices

방사광 기술을 사용하여 리튬 이온과 나트륨 이온 배터리 용 전극 재료의 특성

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications of semiconductor materials. However, it is still under debate how the defect structure determines the band structure, and therefore, the recombination behavior of electron-hole pairs responsible for the optical and electrical properties of the extended defects. The present paper is a survey of procedures for the spatially resolved investigation of structural and of physical properties of extended defects in semiconductor materials with a scanning electron microscope (SEM). Representative examples are given for crystalline silicon. The luminescence behavior of extended defects can be investigated by cathodoluminescence (CL) measurements. They are particularly valuable because spectrally and spatially resolved information can be obtained simultaneously. For silicon, with an indirect electronic band structure, CL measurements should be carried out at low temperatures down to 5 K due to the low fraction of radiative recombination processes in comparison to non-radiative transitions at room temperature. For the study of the electrical properties of extended defects, the electron beam induced current (EBIC) technique can be applied. The EBIC image reflects the local distribution of defects due to the increased charge-carrier recombination in their vicinity. The procedure for EBIC investigations is described for measurements at room temperature and at low temperatures. Internal strain fields arising from extended defects can be determined quantitatively by cross-correlation electron backscatter diffraction (ccEBSD). This method is challenging because of the necessary preparation of the sample surface and because of the quality of the diffraction patterns which are recorded during the mapping of the sample. The spatial resolution of the three experimental techniques is compared.

The optical, electrical, and structural properties of dislocations and of grain boundaries in semiconductor materials can be determined by experiments performed in a scanning electron microscope. Electron microscopy has been used to investigate cathodoluminescence, electron beam induced current, and diffraction of backscattered electrons.

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

High-resolution Thermal Micro-imaging Using Europium Chelate Luminescent Coatings

Micro-electronic devices often undergo significant self-heating when biased to their typical operating conditions. This paper describes a convenient optical micro-imaging technique which can be used to map and quantify such behavior. Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) has a 612 nm luminescence line whose activation efficiency drops strongly with increasing temperature, due to T-dependent interactions between the Eu3+ ion and the organic chelating compound. This material may be readily coated on to a sample surface by thermal sublimation in vacuum. When the coating is excited with ultraviolet light (337 nm) an optical micro-image of the 612 nm luminescent response can be converted directly into a map of the sample surface temperature. This technique offers spatial resolution limited only by the microscope optics (about 1 micron) and time resolution limited by the speed of the camera employed. It offers the additional advantages of only requiring comparatively simple and non-specialized equipment, and giving a quantitative probe of sample temperature.

Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) has an optical luminescence line at 612 nm, whose activation efficiency decreases strongly with temperature. If a sample coated with a thin film of this material is micro-imaged, the 612 nm luminescent response intensity may be converted into a direct map of sample surface temperature.

유로퓸 킬레이트 발광 코팅을 사용하여 고해상도 열 마이크로 이미징

Micro-electronic devices often undergo significant self-heating when biased to their typical operating conditions. This paper describes a convenient ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.

전송 키쿠치 회절을 사용하여 울트라 미세 그레인과 나노 결정 재료의 특성

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and forging. Adoption of this technique is proceeding despite disagreement concerning the underlying mechanism responsible for EAD. The experimental procedure described herein enables a more explicit study compared to previous EAD research by removing thermal effects, which are responsible for disagreement in interpreting previous EAD results. Furthermore, as the procedure described here enables EAD observation in situ and in real time in a transmission electron microscope (TEM), it is superior to existing post-mortem methods that observe EAD effects post-test. Test samples consist of a single crystal copper (SCC) foil having a free-standing tensile test section of nanoscale thickness, fabricated using a combination of laser and ion beam milling. The SCC is mounted to an etched silicon base that provides mechanical support and electrical isolation while serving as a heat sink. Using this geometry, even at high current density (~3,500 A/mm2), the test section experiences a negligible temperature increase (&#60;0.02 &#176;C), thus eliminating Joule heating effects. Monitoring material deformation and identifying the corresponding changes to microstructures, e.g. dislocations, are accomplished by acquiring and analyzing a series of TEM images. Our sample preparation and in situ experiment procedures are robust and versatile as they can be readily utilized to test materials with different microstructures, e.g., single and polycrystalline copper.

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

Isolating electrical and thermal effects on electrically assisted deformation (EAD) is very difficult using macroscopic samples. Metallic sample micro- and nanostructures together with a custom test procedure have been developed to evaluate the impact of applied current on the formation without joule heating and evolution of dislocations on these samples.

에 대한 소설 방법<em&gt; 현장에서</em&gt; 나노 크기 시편의 전자 기계적 특성 분석

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

집중 된 이온 빔 제작 현장에서 테스트 LiPON 기반 고체 리튬-이온 Nanobatteries

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape method or individual WS2 nanotubes by dispersing the suspension of WS2 nanotubes. The selected samples have been fabricated into devices by the use of the electron beam lithography and electrolyte is put on the devices. We have characterized the electronic properties of the devices under applying the gate voltage. In the small gate voltage region, ions in the electrolyte are accumulated on the surface of the samples which leads to the large electric potential drop and resultant electrostatic carrier doping at the interface. Ambipolar transfer curve has been observed in this electrostatic doping region. When the gate voltage is further increased, we met another drastic increase of source-drain current which implies that ions are intercalated into layers of WS2 and electrochemical carrier doping is realized. In such electrochemical doping region, superconductivity has been observed. The focused technique provides a powerful strategy for achieving the electric-filed-induced quantum phase transition.

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Here, we present a protocol to control the carrier number in solids by using the electrolyte.

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on exposing the specimen to longitudinal vibrations on its resonance frequency close to 20 kHz. With use of this method, it is possible to significantly decrease the time required for the test, when compared to conventional testing devices usually working at frequencies under 200 Hz. It is also used to simulate loading of material during operation in high speed conditions, such as those experienced by components of jet engines or car turbo pumps. It is necessary to operate only in the high and ultra-high cycle region, due to the possibility of extremely high deformation rates, which can have a significant influence on the test results. Specimen shape and dimensions have to be carefully selected and calculated to fulfill the resonance condition of the ultrasonic system; thus, it is not possible to test the full components or specimens of arbitrary shape. Before each test, it is necessary to harmonize the specimen with the frequency of the ultrasonic system to compensate for deviations of the real shape from the ideal one. It is not possible to run a test until a total fracture of the specimen, since the test is automatically terminated after initiation and propagation of the crack to a certain length, when the stiffness of the system changes enough to shift the system out of the resonance frequency. This manuscript describes the process of evaluation of materials' fatigue properties at high-frequency ultrasonic fatigue loading with use of mechanical resonance at a frequency close to 20 kHz. The protocol includes a detailed description of all steps required for a correct test, including specimen design, stress calculation, harmonizing with the resonance frequency, performing the test, and final static fracture.

A protocol for ultrasonic fatigue testing in the high and ultra-high cycle region in axial tension-compression loading mode.

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...