有机载体对太阳能电池正银浆料性能影响研究_甘卫平

第42卷第8期2014年8月化 工 新 型 材 料NEW CHEMICAL MATERIALSVol.42No.8·141·基金项目:湖南省科技重大专项(2009FJ1002-3)作者简介:甘卫平(1955-),男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为太阳能电池材料及电子与新能源功能材料。

联系人:熊志军,硕士,研究方向为晶体硅太阳能电池电极材料。

有机载体对太阳能电池正银浆料性能影响研究甘卫平 熊志军* 罗 林 向 峰 潘巧赟 岳映霞(中南大学材料科学与工程学院,长沙410083)摘 要 从硅太阳能电池正银浆料用有机载体的挥发性出发,研究了5种常用有机溶剂的挥发性,选取松油醇、丁基卡必醇以及丁基卡必醇醋酸酯3种溶剂作为混合溶剂。

以乙基纤维素为增稠剂制备有机载体,研究了其含量对正银浆料丝网印刷性能及光电转换性能的影响。

以蓖麻油为触变剂,研究了其含量对丝网印刷烧结后细栅线电极高宽比以及光电转换效率的影响。

结果表明:当乙基纤维素的含量为6%时,正银浆料的印刷性能最好,光电转换效率可达17.707%;当蓖麻油的含量为3%时,所得细栅线的高宽比较高,光电转换效率为17.775%。

关键词 有机载体,溶剂,增稠剂,触变剂,丝网印刷,高宽比,光电转换效率Investigation of effect of the organic vehicle on performance offront silver paste for solar cellGan Weiping Xiong Zhijun Luo Lin Xiang Feng Pan Qiaoyun Yue Yingxia(School of Materials Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083)Abstract The volatility of five different solvents allowing for the volatility characteristics of organic vehicles infront silver paste for silicon solar cell were investigated.Terpinol,butyl carbitol and butyl carbitol acet were chosen asmixed solvent.Ethyl cellulose was selected as thickener to make organic vehicles and the effects of its content on screenprinting and photoelectric conversion efficiency were studied.The influences of the content of castor oil as the thixotropic a-gent on aspect ratio of the finger line electrode and the photoelectric conversion efficiency were investigated.As a result,when the content of the ethyl cellulose was 6%,the screen print ability was the best and the photoelectric conversion effi-ciency can reach up to 17.707%.The finger aspect ratio was relatively high and the photoelectric conversion efficiency was17.775%as the content of the castor oil was 3%.Key words organic vehicle,solvent,thickener,thixotropic agent,screen printing,aspect ratio,photoelectric conver-sion efficiency 随着化石能源的日趋枯竭,能源问题已成为影响人类生存和发展的制约因素。

太阳能电池作为利用太阳能的方式之一,有望成为人类长远发展获取能源需求的重要方式。

正银浆料作为硅太阳能电池正面金属化的材料,其由导电功能相银粉、粘结相玻璃粉、无机添加剂以及有机载体所组成[1-2]。

而有机载体一般由溶剂、增稠剂、触变剂以及其它助剂所组成[3],其起到润湿和分散固体颗粒的作用。

有机载体应满足以下几种特征:挥发性,具有层次性而不是集中在某一小温度范围内,以避免集中挥发导致电极栅线出现孔隙和裂纹;粘度要适中,保证浆料具有合适的流动性以利于丝网印刷[4],防止出现断点、断线或流淌现象;触变性,印刷后浆料能够保持良好的形态,电极栅线能够获得较好的高宽比;润湿性,均匀的分散粘结相和功能相而不出现团聚和沉淀[5]。

本研究着重考察了几种常用有机溶剂的挥发特性,选出具有合适挥发性的混合有机溶剂搭配方式。

以乙基纤维素为增稠剂,配制成有机载体和正银浆料,研究了其含量对浆料丝网印刷性能及光电转换性能的影响。

另外还研究了蓖麻油为触变剂,其含量对正银浆料丝网印刷烧结后正面细栅线电极高宽比及硅太阳能电池光电转换效率的影响。

1 实验部分1.1 试剂与设备试剂:丁基卡必醇醋酸酯,柠檬酸三丁酯,丁基卡必醇,松油醇,乙二醇乙醚乙酸酯,乙基纤维素(100cps),蓖麻油,银粉,玻璃粉,背面银浆,背面铝浆。

设备:YP5102型电子天平,WGL-电热鼓风干燥箱,HH-1数显恒温水浴锅,DJ1C型增力电动搅拌器,PUHLER三辊研磨机,Brookfield黏度计,WY-178型精密网版印刷机,HSG5502-0404型红外干燥炉,Despatch CF-Series红外烧结炉,太阳能电池片分选机。

1.2 溶剂挥发性实验用电子天平分别称取30g的丁基卡必醇醋酸酯,柠檬酸三丁酯,丁基卡必醇,松油醇,乙二醇乙醚乙酸酯,分别放入到5个100mL的烧杯中,将装有溶剂的烧杯置入到鼓风干燥箱化工新型材料第42卷中,加热至60℃,保温10min,然后取出冷却至室温,称量其失重,再次放入到干燥箱中继续加热至80℃,保温10min,重复以上步骤,每隔20℃测量1次,直至200℃。

1.3 有机载体制备实验有机溶剂组成确定以后,保持其它的助剂含量4%不变的情况下,通过改变增稠剂乙基纤维素的含量,从1%至10%,配制成相应的有机载体,编号V1-V10。

即按配比称取有机溶剂和增稠剂,放入烧杯中,在恒温水浴锅(60℃)中加热,搅拌,直至增稠剂全部溶解,而后称取相同的其它助剂入烧杯中,继续加热、搅拌至全部溶解,保温2h,冷却至室温待用。

增稠剂乙基纤维素的含量确定以后,通过改变触变剂蓖麻油的含量,从0.5%至4%,其它助剂含量不变,按照上述方式配制成相应的有机载体T1-T8,冷却至室温待用。

1.4 浆料制备,丝网印刷和烧结实验将上述制备的有机载体V1-V10以及T1-T8分别与银粉,玻璃粉以及无机添加剂按特定相同比例混合在一起,进行预搅拌,其中银粉,玻璃粉及无机添加剂保持不变,而后将预混合后的浆料在三辊研磨机上进行轧制数次混合均匀,制成正银浆料,相应编号为PV1-PV10以及PT1-PT8。

将制备的正银浆料丝网印刷在单晶硅太阳能电池基片上,经合适的温度烘干和烧结后,形成硅太阳能电池片。

1.5 性能表征采用电子天平测量有机溶剂的挥发量;采用黏度计测量正银浆料在25℃,10r/min转速下的黏度值;采用金相显微镜观察烧结后电池片正面细栅线电极的形貌;采用环境扫描电子显微镜测量正面细栅线电极的高宽比;采用太阳能电池片分选机测量单晶硅太阳能电池片的光电转换性能参数。

2 结果与讨论2.1 溶剂挥发性分析有机载体的挥发性主要取决于有机溶剂的挥发性,为了防止正银浆料在丝网印刷时,载体挥发太快而导致浆料黏度大幅增加,难以印刷过网,溶剂的挥发量不能太高;同时为了保证正银浆料在印刷烘干时,载体具有层次挥发性,而不是集中在某一较小温度范围内挥发,有机溶剂应选择几种挥发性适中且不一致的有机溶剂进行混合搭配组成混合溶剂[4-5]。

通过图1,5种常用纯溶剂的挥发性实验结果可以看出,乙二醇乙醚乙酸酯的挥发量最大,挥发速度非常快,柠檬酸三丁酯的挥发量最小,几乎不挥发,故选择松油醇、丁基卡必醇以及丁基卡必醇醋酸酯3种溶剂混合搭配。

为了保证正银浆料丝网印刷后烧结前,有机载体能够充分挥发干净,松油醇的含量应占主要部分。

而丁基卡必醇醋酸酯的含量应较少,因此选取混合溶剂的配方为松油醇60%,丁基卡必醇30%,丁基卡必醇醋酸酯10%。

图1 纯溶剂加热至不同温度保温10min后的挥发量图2 正银浆料的黏度随有机载体中乙基纤维素含量的变化情况2.2 乙基纤维素含量变化对正银浆料丝网印刷及光电转换性能影响分析表1为乙基纤维素含量为1%~10%(质量分数,下同)之间的有机载体配方。

图2为乙基纤维素含量不同的有机载体配制成的正银浆料粘度变化曲线。

图3为采用PV3,PV6,PV9正银浆料丝网印刷烧结后的细栅线电极金相显微镜图。

表1 乙基纤维素含量不同的有机载体配方有机载体编号混合溶剂/%乙基纤维素/%其它添加剂/%V1 95 1 4V2 94 2 4V3 93 3 4V4 92 4 4V5 91 5 4V6 90 6 4V7 89 7 4V8 88 8 4V9 87 9 4V10 86 10 4随着乙基纤维素含量的增加,正银浆料的黏度逐渐增大,如图2所示。

从图3中可以看出,乙基纤维素含量较低时,由于黏度太低,所配置的正银浆料丝网印刷时,浆料流淌比较严图3 正银浆料丝网印刷烧结后,细栅线电极的金相显微镜图[(a)PV3;(b)PV6;(c)PV9]·241·第8期甘卫平等:有机载体对太阳能电池正银浆料性能影响研究重,造成细栅线电极宽度远大于所设计网版的宽度,导致电池片正面遮光面积增加。

而乙基纤维素含量较高时,因粘度太高,丝网印刷后出现了细栅线电极断点甚至断线现象。

而对于乙基纤维素含量为6%的有机载体配制的正银浆料,丝网印刷电极线条连续平滑,分辨率很高,没有出现断点断线以及流淌情况。

表2为采用PV1-PV10正银浆料丝网印刷烧结后,所测得的单晶硅太阳能电池片光电转换性能参数。

从表中可以看出,乙基纤维素含量低的正银浆料丝网印刷后,由于浆料流淌比较严重,导致正面细栅线电极遮光面积很大,短路电流会降低。

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太阳能电池导电银浆研究进展

太阳能电池导电银浆研究进展

太阳能电池导电银浆研究进展
巩峰;吴庆文;史卫利;张洪旺;吴欢
【期刊名称】《新能源科技》
【年(卷),期】2024(5)1
【摘要】大力推进新能源的使用有助于我国早日实现“双碳”目标,太阳能电池能够将太阳能直接转化为电能,是最早将新能源进行利用的设备之一。

具有优良导电性和印刷性的导电银浆成为太阳能电池的首选电极材料,其主要由银粉、玻璃粉、有机载体及优化性能的其他添加剂等组成,其性能直接影响着太阳能电池的效率。

文章重点介绍了太阳能电池导电银浆的组成以及制备方法,总结了目前银浆市场的发展情况以及导电银浆未来的发展趋势,提出了我国导电银浆行业的问题及相应建议,希望对国产银浆的发展具有一定的指导。

【总页数】9页(P16-23)
【作者】巩峰;吴庆文;史卫利;张洪旺;吴欢
【作者单位】东南大学能源与环境学院;东南大学-蒙纳士大学苏州联合研究生院;无锡帝科电子材料股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
【相关文献】
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5.太阳能电池用导电银浆制备方法和性能研究进展
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聚酰胺弹性体基永久性抗静电剂改性EVAC复合材料制备及性能

聚酰胺弹性体基永久性抗静电剂改性EVAC复合材料制备及性能
国内外涉及到 EVAC 抗静电材料的研究大体 上可以分为两种:一种是只包含少量 EVAC 的多元 基体复合材料,主要的基体材料都是其它高分子材 料,如高密度聚乙烯 (PE-HD)[16–17] ;而另一种是以 EVAC 为主乃至全部基材的抗静电研究基本上都是 采用炭黑、石墨烯或金属基导电填料等来对 EVAC 进行抗静电改性 [18–19],因此所得材料并不具有永久 性抗静电的特性,而且会因为填料的加入而使得材
双螺杆挤出机:SHJ–36 型,配备水下切粒装置, 南京杰亚挤出装备有限公司;
微型注塑机:WZS10 型,上海新硕精密机械有 限公司;
鼓风干燥箱:DHG9053A 型,上海精宏实验设 备有限公司;
动态热机械分析 (DMA) 仪:Q800 型,美国 TA 仪器公司;
场发射扫描电子显微镜 (SEM) :S–4800 型,日 本日立公司;
高阻计:6517B 型,美国吉时利公司; 电子万能试验机:CMT–4104 型,深圳三思纵 横科技股份有限公司。 1.3 试样制备 首先将聚酰胺弹性体基永久性抗静电剂 ( 简 称永久性抗静电剂 )、EVAC 和 EVAC-g-MAH 放入 50℃鼓风干燥箱中干燥 8 h,以去除原料中的水分, 之后按照表 1 配方称量样品并放入高速混合机中混 合均匀,随后将混合均匀的物料使用双螺杆挤出机 进行共混挤出,并经水下切粒装置造粒。双螺杆挤 出 机 8 区 温 度 分 别 为 140,140,150,150,150,155, 160℃和 165℃,主机转速为 150 r/min。
目前对高分子材料进行抗静电改性的最主要 方法还是使用炭黑或者金属基导电填料与高分子材 料进行熔融共混制备得到抗静电复合材料 [3–5],但是 通过这些方法得到的材料,会因为填料的加入使得 材料的力学性能发生变化,特别是材料的韧性容易 受到影响,并且其耐久性较差,容易在使用过程中发 生填料析出,从而影响材料的抗静电性能和长期使 用性 [6]。相比之下,高分子永久性抗静电剂具有许 多突出的优势,如抗静电长效性好、不脱落析出、对 空气的相对湿度依赖性小、对力学性能和加工性能 影响较小等 [7]。因此目前许多研究人员对高分子永 久性抗静电剂进行了研究与开发 [8–9],尤其是选用聚 醚型聚酰胺弹性体作为基体,通过聚醚与无机盐的 配位络合,在聚合物体系中形成导电通路制备得到 高分子永久性抗静电剂 [10–11],并将其与不同材料共 混制备得到永久性抗静电复合材料 。 [12–13]

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2.TianjinKeyLaboratoryforPhotoelectricMaterialsandDevices& NationalDemonstration CenterforExperimentalFunctionMaterialsEducation,SchoolofMaterialsScienceand Engineering,TianjinUniversityofTechnology,Tianjin300384,China;
第 12卷 第 5期
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Vol.12 No.5
2019年 10月
ChineseOptics
Oct.2019
文章编号 20951531(2019)05102812
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李今朝1,2,曹焕奇1,2 张 超3,杨利营1,2,印寿根1,2
Vaporassisteddoctorbladingprocessto fabricateperovskitethinfilms
LIJinzhao1,2,CAOHuanqi1,2 ,ZHANGChao3,YANGLiying1,2,YINShougen1,2 (1.KeyLaboratoryofDisplayMaterialsandPhotoelectricDevices(Ministryof EducationandTianjinGovernment),SchoolofMaterialsScienceand Engineering,TianjinUniversityofTechnology,Tianjin300384,China;
物理 气 相 沉 积 法 (PhysicalVaporDeposition, PVD)是一种不需要使用任何溶剂来制备 PSC的

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伍一烯烃磺酸盐的性能及其应用研究曹光群邹文华俞霞邓宇芳周慧(无锡轻工大学江苏无锡214036)摘要:测定和研究了a一烯烃磺酸盐(AOS)与其它表面活性剂复配体系的粘度、起泡力、稳泡度等特性,并用正交实验法对以AOS为主体表面活性剂的香渡、沐浴露等个人洗护用品配方进行了研究。

关键词:n一烯烃磺酸盐、洗护用品、配方、表面活性剂AOS(a一烯烃磺酸盐)是由a一烯烃(XO)磺化反应制得的以q4~16为主的阴离子表面活性剂,主要由70%的烯基磺酸盐、约30%的羟烷基磺酸盐和约0%--5%的烯基二磺酸盐组成。

目前全世界AOS主要生产厂家有美国、日本、韩国和印度。

Ca4~16AOS因其溶解性好、泡沫丰富、性能温和特别适宜于配制香波、浴液和餐具洗涤剂等液体产品。

含AoS的液体洗手皂已迅速为美国市场所接受。

美国Shell公司近年来3次分别在上海、北京和杭州举办的AOS技术研讨会上介绍了许多使用AOs配制上述产品的基本配方和商品牌号,证明AOS在这类产品中有着十分广阔的应用前景。

YAMANE[1]的研究结果表明水硬度对AOs去污力的影响远小于LAS与AS。

碳链的长短对AOS去污力的影响很大,在54ppm的水中,去污力的排列顺序是c16>C18>c14,但在360ppm的硬水中,去污力的排列顺序则为c14>C16>C18。

AOS的起泡性和稳泡性均优于LAS,其中以C14~16AOS的泡沫性能最好,在54-360ppm的硬度范围内,都表现出很好的起泡性。

Rinso报导了AOS所释出的泡沫呈奶油状,丰满并有皂样的感觉[“。

AOS在低温条件下具有较低的临界胶束浓度、优良的增溶能力及钙皂分散力。

AOS与LAS复配具有增效作用,与酶的相容性好,因此,AOS特别适用于配制粉状、浆状洗涤剂。

含AOS的无磷洗涤剂不但去污力高,洗后灰分沉积量少,织物不易板结、泛黄、变脆。

AOS的生物性降解高于LAS,与AS接近【3,4J,可完全消失而不污染环境。

无机化学学报2019年(第35卷)1-12期总目次

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细胞表面壳化的研究进展............................ 苏慧许浩张d闯徐双梦魏延杜ll 黄棣(1713) 多酸基光敏剂在染料敏化太阳能电池中的应用
................................................... 谷易桐陈黎李建平刘 U 陈维林刘 丁 王恩波(1905)
第12期
无机化学学报总目次
1
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综述
仿生无机纳米材料改造生物体的研究进展......................................... 熊 威 唐睿康 马为民 邹志+(1) 铁基催化剂用于氨选择性催化还原氮氧化物研究进展............................ 张-亮龙红明李家新董林(753) 二氧化钛基Z型异质结光催化剂..................... 梅邱峰 张飞燕 王 宁 鲁闻生 宿新泰 王 伟 武荣兰(1321)
论文
单一基质白光荧光粉Cao.955TA12Si2O8:0.045Eu2c,!Mn2c的晶胞参数变化和光谱特性...............王飞田一光 张乔(25)
CoMoS*/!-A12O 3催化剂在还原 中的吸附性能和催化性
...................................刘哲男耿云峰石泉黎汉生史大昕吴芹赵芸冯彩虹
金属-有机框架衍生的中空碳材料及其在电化学能源存储与氧还原领域中的应用
................................................................................ 刘 虎 杨东辉 王许云 韩宝航(1921) 多酸基主客体框架材料POMs@MOFs(COFs)............................................................................................ 李季坤赵帅恒胡长文(1934)

第七届“上银优秀机械博士论文奖”获奖论文

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置中大口径晶体元件的加工制备提供了装备与技术支撑.
论文名称:铜电致化学抛光机理及性能研究
作 者:单 坤密加工技术在微电子器件和微机电系统制造中具有广泛的需
求.但现有无应力抛光方法无法满足超平滑无 损 伤 铜 表 面 需 求.本 文 针 对 此 难 题,基 于 电 化
展了超声能场在金属微/介观成形中的作用理论及相关工艺研究.



本文的创新之处在于:发现并识别了金属声软化效应和声残余硬化效应的耦合作用机制,
并创建了声塑性理论模型;建立了超声振动对金属表面 微 观 形 貌 以 及 接 触 摩 擦 因 子 的 影 响 理
论模型;发明了一种超声辅助半固态金属微/介观 成 形 新 工 艺,并 将 其 应 用 于 微 凸 台 阵 列 结 构
本文聚焦于航空发动机零部件微小单/群孔 的 高 效、精 密、无 重 铸 层 加 工 基 本 问 题 开 展 了
研究,主要完成内容如下:
(
1)提出了基于低电导率盐溶液的电火花 电 解 复 合 制 孔 方 法.通 过 观 测 电 火 花 电 解 复
合加工现象,分析电压/电流波形及产物,阐明了电火花 电解复合加工的材料去除机理.
照下表面损伤点的增长规律及内在物理机制;采用精密 微 铣 削 方 法 对 表 面 微 缺 陷 进 行 修 复 去
除,通过对修复表面诱导的光强分布研究,证实可用精密微铣削修复方法提升晶体元件的抗激
光损伤能力,为晶体元件精密修复中最优修复策略及工艺参数的制定提供了依据;自主研发的
大口径 KDP 晶体修复装备、方法和工艺已获成功应用,该项成果为 我 国 高 功 率 激 光 核 聚 变 装
“上银优秀机械博士论文奖”由台湾上银科技股份有限公司和中国机械工程 学 会 共 同 设 立,旨 在 提 升 中

n型topcon晶体硅太阳能电池正银主栅浆料用玻璃粉及其制备方法

n型topcon晶体硅太阳能电池正银主栅浆料用玻璃粉及其制备方法近年来,随着环保意识的不断提高和对新能源的需求增加,太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源,受到了越来越多的关注和重视。

而在太阳能电池的制造过程中,正银主栅浆料的质量对电池的性能和效率具有重要影响。

本文将介绍一种以玻璃粉为主要原料制备n型Topcon晶体硅太阳能电池正银主栅浆料的方法。

一、n型Topcon晶体硅太阳能电池简介n型Topcon晶体硅太阳能电池是指在p型硅基底上,先在表面形成一层n型掺杂层,再在其上形成一层p型掺杂层,形成一个n型p型结。

这种电池结构具有较高的光电转换效率和较低的反向饱和电流密度,能够提高电池的性能和稳定性。

二、正银主栅浆料的作用正银主栅浆料是太阳能电池中的一种关键材料,主要用于在电池的正极上形成一层导电膜,起到抗反射和提高电池效率的作用。

在n 型Topcon晶体硅太阳能电池中,正银主栅浆料的质量对电池的性能和效率具有重要影响。

三、玻璃粉作为主要原料的优势玻璃粉是一种无机非金属材料,具有低热膨胀系数、高热稳定性、优良的机械性能和电学性能等优点,被广泛应用于太阳能电池的制造中。

与传统的有机浆料相比,玻璃粉浆料具有以下优势:1.稳定性好:玻璃粉浆料的稳定性比有机浆料好,不易受到光、热、湿等环境因素的影响,能够保持较长的使用寿命。

2.导电性好:玻璃粉浆料中含有金属粒子,具有优良的导电性能,能够形成均匀的导电膜,提高电池的效率。

3.环保性好:玻璃粉浆料不含有机成分,不会产生有害气体和污染物,符合环保要求。

四、玻璃粉浆料的制备方法本文介绍的玻璃粉浆料制备方法主要包括以下步骤:1.原料准备:将玻璃粉、纯水、表面活性剂等原料按一定比例混合。

2.搅拌混合:将混合好的原料放入搅拌器中进行搅拌混合,使其均匀混合。

3.加热煮沸:将混合好的原料加热至煮沸状态,继续搅拌,使其成为均匀的浆料。

4.过滤:将浆料过滤,去除杂质和颗粒物,得到纯净的浆料。

γ-氨基丁酸(GABA)的研究进展

周俊萍,徐玉娟,温靖,等. γ-氨基丁酸(GABA )的研究进展[J]. 食品工业科技,2024,45(5):393−401. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004ZHOU Junping, XU Yujuan, WEN Jing, et al. Research Progress of γ-Aminobutyric Acid (GABA)[J]. Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(5): 393−401. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004· 专题综述 ·γ-氨基丁酸(GABA )的研究进展周俊萍1,2,徐玉娟1,温 靖1, *,吴继军1,余元善1,李楚源3,翁少全3,赵 敏3(1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,农业农村部功能食品重点实验室,广东省农产品加工重点实验室,广东广州 510610;2.华南农业大学食品学院,广东广州 510642;3.广州王老吉大健康产业有限公司,广东广州 510623)摘 要:γ-氨基丁酸(GABA )是一种广泛分布于动、植物和微生物体内的非蛋白氨基酸,于2009年被我国卫健委批准为“新资源食品”,在食品、医药、饲料等领域具有十分广阔的应用前景,近年来有关GABA 的研究也逐渐成为热点。

本文阐述了GABA 的生物合成与代谢途径,归纳了GABA 的化学合成、植物富集方法及目前常用的GABA 检测技术,并对比分析其优缺点。

此外,本文对GABA 的主要生理功能及其作用机制进行总结,并对GABA 的未来研究和发展趋势进行展望,以期为今后GABA 的研究与应用提供参考。

关键词:γ-氨基丁酸,代谢途径,富集,检测方法,生物活性本文网刊:中图分类号:TS201.2 文献标识码:A 文章编号:1002−0306(2024)05−0393−09DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004Research Progress of γ-Aminobutyric Acid (GABA)ZHOU Junping 1,2,XU Yujuan 1,WEN Jing 1, *,WU Jijun 1,YU Yuanshan 1,LI Chuyuan 3,WENG Shaoquan 3,ZHAO Min 3(1.Sericultural & Agri-Food Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Functional Foods, Ministry of Agriculture, Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing,Guangzhou 510610, China ;2.College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China ;3.Guangzhou Wanglaoji Lychee Industry Development Company Co., Ltd., Guangzhou 510623, China )Abstract :γ-aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid discovered in animals, plants, and microorganisms that was approved as the "new resource food" by the National Health Commission of the People's Republic of China (NHC) in 2009. It has a wide range of applications in food, medicine, feed, and other industries, and the research has grown increasingly popular in recent years. The paper reviews the bio-synthesis and metabolic processes of GABA, summarizes the methods of chemical synthesis, plant enrichment, and present GABA detection techniques, and discusses their advantages and limitations. Furthermore, the main physiological functions and mechanism of GABA are summarized, and GABA’s research and development trend is also presented, in order to provide reference for future research and application of GABA.Key words :γ-aminobutyric acid ;metabolic pathways ;enrichment ;detection method ;bioactivityγ-氨基丁酸(GABA )又称4-氨基丁酸,氨基取代基位于C-4位置,分子式为NH 2(CH 2)3COOH ,结构式如图1,其相对分子量为103.12,熔点202 ℃,白色至浅黄色结晶物质,易溶于水,不溶于或难溶于有收稿日期:2023−05−04基金项目:国家荔枝龙眼产业技术体系(CARS-32-13);广东省农业科技创新及推广项目(2023KJ107-3);茂名市荔枝现代贮运保鲜关键技术研究项目(2021S0061);广东荔枝跨县集群产业园(茂名)项目;广东省农业科学院学科团队建设项目(202109TD )。

水泥基材料微结构的反复压汞法表征

水泥基材料微结构的反复压汞法表征肖海军;孙伟;蒋金洋;王彩辉【摘要】In order to obtain real microstructure features of cement-based materials, multi-cycle-MIP (mercury intrusion porosimetry) method was performed to eliminate the effect of ink-bottle type pores. Under different conditions, the influence of cement fineness on the pore structure of cement paste was studied. The experimental results show that the curve of the pressure mercury of cement paste made of cement with different fineness have two peaks through the first intrusion mercury, and the peaks are corresponding to capillary pore and gel pore, respectively. When repeated intrusion mercury is performed, the height of the capillary pore peak decreases, and the aperture and the width of peak become larger. However, for the gel pore, the aperture and the width are almost unchanged while the height of the peak decreases. By using the multi-cycle-MIP method, the parameters of pore structures of cement paste made of cement with specific surface area of 1.19 and 1.78 m2/g can be properly represented, and the corresponding effective porosity is 65% -80% . However, for cement paste made of cement with specific surface area of 1.95 and 2.24 m2/g, this method fails. When the specific surface area is small, effective porosity and ink bottle porosity can be separated by using repeated MIP method. The ink bottle effect exists in both capillary pores and gel pores.%为了获得水泥基材料真实的微结构特征,采用反复压汞法来消除墨水瓶效应的影响.针对不同的工况,研究了水泥细度对水泥石微结构的影响.实验结果表明:由具有不同细度水泥制成的水泥石在第1次进汞时,其压汞曲线上均存在与毛细孔和凝胶孔相对应的2个峰值.反复压汞时,毛细孔峰高下降,孔径和峰宽变大;而凝胶孔仅峰高下降,峰值与峰宽变化不大.对于比表面积为1.19和1.78m2/g的水泥制成的水泥石,反复压汞法可以有效表征其孔结构参数,有效孔隙率为65%~ 80%;而对于比表面积为1.95和2.24 m2/g的水泥制成的水泥石,采用反复压汞法不能得到水泥石的有效孔隙率.水泥比表面积较小时,可以运用二次或多次压汞的方法将有效孔隙和墨水瓶效应孔隙区分开来;毛细孔和凝胶孔中均存在墨水瓶效应.【期刊名称】《东南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(043)002【总页数】4页(P371-374)【关键词】水泥基材料;多次进汞;孔隙特征;有效孔隙率【作者】肖海军;孙伟;蒋金洋;王彩辉【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TU528水泥基复合材料具有典型的多孔、多相和多尺度特征,孔体积和孔径分布对材料本身的传输性能、力学性能和耐久性能有显著影响.在混凝土中掺入适量的引气剂,可使混凝土的孔隙得到细化,大孔减少,微小孔增多,从而提高了混凝土的耐久性能[1].有效表征水泥基复合材料的孔特征是确定其服役性能的关键.表征孔结构参数常用的方法有氮气吸附法和压汞法.其中,压汞法使用的前提是水泥石中所有孔直接与表面相连或者通过大孔与表面相连,不满足此类条件的孔称为墨水瓶孔[2].水泥石中存在墨水瓶孔,故利用压汞法无法准确测量水泥石的孔结构.为了弥补这一不足,Kaufmann[3]通过实验证明,采用二次进汞的方法能减轻墨水瓶效应的影响,得到的孔径分布和孔体积与用氮吸附测试的结果相似;孙国文等[4]采用二次进汞方法排除了墨水瓶效应,确定了有效孔隙率、临界孔径以及孔径分布等参数;Zhou等[5]将整个加压过程分为若干个先加压再卸压的过程,测出任意孔径处墨水瓶孔的体积;Kaufmann等[6]采用二次压汞方法计算出墨水瓶孔的体积;Liu等[7]认为材料的渗透性与可被反复压入的孔体积有关.为了更准确地表征水泥基材料的孔结构,本文采用反复压汞法,研究了相同水灰比条件下不同细度水泥硬化后的孔结构特征.1 实验1.1 材料实验采用重庆润江水泥厂干法旋窑生产的硅酸盐水泥熟料,无石膏,其化学成分见表1.表1 硅酸盐水泥熟料的化学成分 %采用球磨机粉磨水泥熟料,粉磨时间分别为30,60,90,120 min,以获得不同细度的水泥.实验用水为蒸馏水.1.2 实验过程及方法实验中浆体的水灰比为0.5.按照配合比,将原材料依次放入搅拌锅中, 先低速干拌1 min, 再高速搅拌2 min,将产物注入到直径约为27 mm的圆柱形塑料试模中,轻轻振动密实,将试模密封.在常温(25 ℃)下对试模养护1 d后拆模.然后,将试件浸入饱和氢氧化钙溶液中,置于标准养护箱中养护至龄期28 d.达到规定龄期后,切取试件内部部分作为实验试样,并置于装有液氮的容器内.采用冻干法将样品干燥;该方法对压汞测试结果影响较小[8].采用Mastersizer 2000型激光粒度仪干法表征磨细水泥熟料的粒径分布,可测得粒径范围为 0.020~2 000 μm.采用AutoPore Ⅳ 9500型压汞仪来表征水泥水化的微结构.该仪器的最高压力可达到415 MPa,孔径测量范围为0.003~360 μm.测试分为手动低压(0.003~0.210 MPa)和全自动高压(0.210~242 MPa)两个阶段.在完成低压测试后,从低压仓取出膨胀剂并称重,再进行高压测试;退汞后进行二次或多次压汞,直到后一次与前一次的进汞、退汞曲线接近,停止压汞实验.每次进汞时设定的压力值与第1次完全相同;实验中设定的接触角为130°,平衡时间为30 s.2 结果与分析不同粉磨时间下水泥熟料颗粒的粒径分布如图1所示.由图可知,随着粉磨时间的增加,粒径分布峰向左移动,峰对应的粒径逐渐减小,峰宽逐渐变大,且峰高存在较大程度的降低,说明小颗粒所占的百分数越来越大.图1 不同粉磨时间下水泥熟料颗粒的粒径分布不同粉磨时间下水泥熟料的比表面积见表2.由表可知,随着粉磨时间的增加,颗粒的比表面积逐渐增大,熟料中的微小颗粒越来越多,这与图1中的粒径分布结果相吻合. 表2 水泥熟料的比表面积粉磨时间/min306090120比表面积/(m2·g-1)1.191.781.952.24图2为累积进汞量与孔径的关系曲线.由图可知,水化硬化后,具有不同比表面积S的水泥经多次进退汞后的有效孔隙率不同.对于比表面积为1.19和1.78 m2/g的水泥熟料,水泥石的第2,3次进退汞曲线基本一致,因此,二次进汞可以有效表征孔结构特征,且进汞曲线与退汞曲线之间的迟滞现象随压汞次数的增加而减弱;其原因在于,第1次进汞后墨水瓶孔被水银填充,墨水瓶效应的影响减弱,从而使第2,3次进退汞曲线基本一致,有效孔隙率也基本相同,有效孔隙的体积分数为65%~80%.对于比表面积为1.95和2.24 m2/g的水泥熟料,在多次进退汞后水泥石的孔隙率仍存在较大变化,相邻2次压汞曲线差别较大,故无法测得其有效孔隙.究其原因可能是由于试样的比表面积较大,在一定的水灰比和龄期条件下水化不充分,水泥石强度不高,压汞产生的较大压力会对内部孔结构造成较大的损伤.图2 水泥石累积进退汞体积曲线图3为具有不同比表面积水泥制备的水泥石的孔径分布图.在水泥浆体中,一般存在2种不同的孔体系[4].孔径分布曲线中,左起第1个峰值对应毛细孔的临界直径范围一般在0.01~10 μm;第2个峰值对应凝胶孔的临界孔径,在压汞测试中该值一般为0.02~0.04 μm.由图3可知,对于具有不同比表面积的水泥熟料,水泥石在第1次压汞时,孔径分布曲线上均会出现2个峰值.相对于第1次进汞而言,第2次进汞时的毛细孔峰值和凝胶孔峰值均明显降低,说明墨水瓶效应对2种孔均存在影响.对于比表面积为1.19和1.78 m2/g的试样,第2,3次进汞时的孔径分布曲线基本重合,说明采用二次进汞的方法可以有效表征这种水泥石的孔隙特征.反复压汞后,所有试样的毛细孔峰高均会降低,峰对应的孔径均变大,峰宽变宽.究其原因在于,压汞时(尤其是凝胶孔进汞时)较大的压力会使毛细管变大.对于比表面积为1.95和2.24 m2/g的水泥,水泥石的毛细孔最终消失,其原因在于,水泥的比表面积较大,水化时需要的水较多,若水泥无法得到充分水化,水泥石强度不够,则会导致毛细孔最终被压坏.图3 水泥石孔径分布此外,在水泥石孔径大于100 μm的部位,也存在一定的孔径分布(图3中圆圈标出).这些孔可能是搅拌过程中进入材料内部的气孔,只有在真空下搅拌才可以避免其产生.在孔累积分布曲线上,这些孔并未表现出来.当压力达到阈值时,这些气泡会被注入水银,并被当作微孔记录下来[9-10].3 结论1) 在一定的水灰比和龄期的条件下,对于比表面积较小的水泥熟料,可以采用二次进汞的方法将水泥石的有效孔隙和墨水瓶效应孔隙区分开来.2) 墨水瓶效应对毛细孔和凝胶孔均存在影响.压汞会产生较大的压力,破坏毛细孔,导致峰值对应的孔径变大.当水泥比表面积增加时,水化需水量增多,在一定水灰比条件下水化不充分,导致水泥石强度不高,毛细孔被压坏,最终消失.3) 在搅拌水泥石的过程中会引入气泡,运用反复压汞法无法排除气泡测量结果的影响.气泡在孔径分布曲线而非累积分布曲线上出现,说明气泡在累积分布曲线上被当成微孔记录下来.参考文献 (References)[1]张士萍,邓敏,吴建华,等.孔结构对混凝土抗冻性的影响[J].武汉理工大学学报,2008, 30(6): 56-59.Zhang Shiping, Deng Min, Wu Jianhua, et al. 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