关键词： 还原氧化石墨烯   酚醛树脂   分散表征   宏观性能   碳化   石墨化  

摘要： 酚醛树脂材料具有比模量大、比强度高、质量轻、耐腐蚀性能好、热稳定性强等诸多优点,被广泛应用于汽车、能源、航空航天以及生物医疗等多个研究领域。随着科学技术的不断发展,对酚醛树脂材料的应用性能和领域提出了更高的要求。目前提升酚醛树脂性能的方式是在其基体内添加增强体,但这会受到增强体含量的约束。因此,从最优添加量和综合性能的角度考虑,本文以小粒径的还原氧化石墨烯作为增强体,旨在改性酚醛树脂的综合性能。机械搅拌可以实现石墨烯粉体在酚醛树脂基体内的均匀分散,从而有效提升复合材料的综合性能。适量添加石墨烯不仅能显著提高复合材料的性能,还能增强热处理后石墨化碳结构的有序性。 首先,本研究对所用的增强体填料还原氧化石墨烯进行结构表征。通过SEM、TEM、SAED、XPS以及拉曼光谱分析其结构和表面缺陷等性质。结果表明,石墨烯有着少层结构和较好的表面质量。然后,将石墨烯粉体与酚醛树脂进行熔融共混,形成混合物。石墨烯的共轭作用导致其在树脂基体内易趋向于团聚。通过宏观观察和微观表征分析能够得知其在内部的分散程度,而通过紫外-分光光度计测试混合液透光度能够侧面验证树脂基体中石墨烯粉体的分散性,并且还研究分析了透光率变化的分散性评估机理。 其次,在分散性良好的基础上,本研究使用热压成型工艺的方式对还原氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料进行制备。采用多种测试方法探究了还原氧化石墨烯的添加以及含量变化对酚醛树脂复合材料性能的影响规律。结果表明,分散性的良好还原氧化石墨烯粉体对酚醛树脂复合材料性能提升明显。最佳含量下的还原氧化石墨烯能够将酚醛树脂复合材料表面硬度提升至原来的1.81倍,密度提升至原来的1.55倍,压缩强度是纯酚醛树脂材料的4.92倍,同时,材料的压缩模量也有所提高。复合材料的导电性显著变化,导热效率也提升了45.79%。在还原氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料性能变化的基础上,还分析了还原氧化石墨烯对复合材料性能的增强效应,以及含量过多对材料性能造成破坏的原因。 最后,本研究进一步探究了还原氧化石墨烯材料对酚醛树脂碳化和石墨化的影响机理。通过拉曼图谱和XRD图谱分析了材料的石墨化碳结构。结果发现,还原氧化石墨烯能够有效降低酚醛树脂碳化过程中碳结构的缺陷,并能够作为石墨结构的引体,在石墨化过程中,诱导产生石墨结构并提高其有序度。通过TG测试分析了还原氧化石墨烯对酚醛树脂复合材料耐热性能的影响。当还原氧化石墨烯的含量为0.8 wt%时,还原氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料的失重5%、失重10%、最大热分解温度以及残碳量分别达到了265℃、386℃、555℃、63%,高于纯酚醛树脂的数值。此外,碳化和石墨化对复合材料的表面硬度也有所影响,还原氧化石墨烯能够提高热处理后的复合材料的表面硬度,并分析了复合材料表面硬度的提高机理和碳层结构的关系。

关键词： 水系锌离子电池   石墨烯   MnO2   NH4V4O10  

摘要： 水系锌离子电池（AZIBs）由于锌资源丰富、环境友好、组装方便、能量密度高等诸多优势而被认为是下一代储能设备的候选者。目前,AZIBs的主流正极材料包括锰基氧化物、钒系化合物等,但其本征电导率和结构稳定性较低,并且Zn2+电荷密度较大,在水溶液中以直径较大的[Zn（H2O）6]2+存在,使得其离子扩散能垒高,电极材料在循环过程中容易发生结构坍塌,导致容量呈现断崖式下降。这阻碍了AZIBs的进一步发展。石墨烯具有极高的比表面积、优异的机械强度和卓越的电导性能,是改善电池性能的理想材料。本文通过元素掺杂石墨烯,并与MnO2纳米棒、NH4V4O10纳米带复合,改善正极材料的导电性、优化正极活性材料的组成和晶体结构稳定性等方面提升AZIBs的电化学性能: （1）以硫脲作为还原剂和掺杂剂,采用水热法制备了N、S掺杂的石墨烯气凝胶（NSGAs）,并作为AZIBs的正极材料。由于N、S官能团的引入提升了赝电容贡献,三维多孔的网络状结构为离子和电子的传输提供了更多的通道,因此,Zn//NSGA在0.1和5 A g-1条件下的比容量分别高达141.4和114.4 mAh g-1,体现出其较高的比容量和优越倍率性能;经过20000次充放电循环后,Zn//NSGA的容量保持率仍高达86.0%,表现出了良好的循环稳定性; （2）MnO2基电极材料具有较高的能量密度,但导电性差导致功率密度较低。在上一章的基础上,通过优化的两步水热法,有效防止GO的絮凝和MnO2的团聚现象,制备了α-MnO2纳米棒/N,S掺杂石墨烯复合材料（MGA）,改善电极材料的整体的导电性和微观形貌。NSGA和MnO2二者相辅相成,发挥协同效应,使Zn//MGA表现出较高比容量(0.05 A g-1下达到316 mAh g-1)、功率密度和循环性能（经过500次充放电,保持率达到54.9%）; （3）采用水热法合成了NH4V4O10纳米带,进而通过静电吸附-真空抽滤和氢碘酸还原的方法制备了NH4V4O10/还原氧化石墨烯（NVGM）层状膜电极材料,石墨烯不仅有效降低了NVGM的内阻,同时层状多孔结构提升了离子传输的速率,因此Zn//NVGM显现出了高的比容量(467.5 mAh g-1@0.1 A g-1)、优越的倍率性能(89.1%@1.0 A g-1)、良好的循环性能（100次循环后容量保持率为71.6%）,超高的能量密度和功率密度(383.3 Wh kg-1@80 W kg-1)。NVGM膜电极的研究将为柔性AZIBs的设计和发展提供实践基础。 本文通过水热法、表面缺陷工程等手段制备了NSGAs、MGA、NVGM复合材料,并调控其化学组成和微观结构,从而提升AZIBs的比容量、倍率性能、能量密度、功率密度和循环寿命,为AZIBs的发展和应用提供理论和经验指导。

关键词： 石墨烯氮化硼异质结   可控堆叠方法   场效应晶体管   无损集成栅介质   相位调制器  

摘要： 随着信息技术的飞速发展,数据流量呈现出指数级的增长,这对光通信技术提出了高带宽、低功耗、小尺寸和低成本等多方面要求。为了满足这些要求,硅光子学技术是目前一种可行的解决方案。但由于受到硅材料本身的光电特性的限制,在硅基平台上实现高性能的有源器件仍然存在一定的挑战。石墨烯是一种具有超高载流子迁移率、宽光谱吸收等优点的二维光电材料,因此将其与硅基器件进行异质集成,可以获得高性能的有源器件。在异质集成过程中由于硅基底的表面粗糙度较大、存在电荷散射等不利因素会严重影响石墨烯的电学质量,而氮化硼因具有原子级平整、无悬挂键、与石墨烯晶格失配度只有1.7%的特点,可以作为石墨烯理想的封装材料以提高器件的性能。但目前已经报道的多种制备石墨烯/氮化硼异质结结构的方法普遍存在非本征掺杂高、完整度低、尺寸小等问题。 基于此,本文从可控堆叠石墨烯/氮化硼异质结的方法入手,探索了不同的制备方法对于异质结结构质量的影响,最终得到了大面积、界面洁净的氮化硼/石墨烯/氮化硼晶圆级异质结结构。之后制备了石墨烯基光相位调制器,并表现出了优异的器件性能。本论文具体工作可分为以下两个部分: （1）石墨烯/氮化硼异质结的可控堆叠方法研究 本工作中一共探索了三种可控堆叠氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结结构的方法。按照第一层材料作为堆叠材料中最下层或最上层,将堆叠方法分为“自下而上”和“自上而下”的堆叠方法。“自下而上”的堆叠方法与传统的湿法转移技术相结合,该方法的局限性在于每一层材料的界面都存在较多的污染物。“自上而下”的堆叠方法与半干法转移技术相结合,该方法堆叠过程中二维原子晶体界面没有接触过任何污染物从而具有洁净的界面,但所制得的异质结薄膜尺寸较小（<2cm）。因此,我们开发了一种利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为支撑层“自上而下”堆叠制备4英寸晶圆级氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结薄膜的办法,通过采集不同区域光镜进行统计,其完整度高达99%。 （2）高速石墨烯基相位调制器的制备 本工作中首先评估了堆叠在SiO/Si基底上的氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结场效应晶体管的的电学性能,其平均载流子迁移率高达14000 cmVs。之后使用氮化硼材料作为原子层沉积（ALD）生长高k栅介质氧化铪（Hf O）时石墨烯的缓冲层,评估了氮化硼是否能够辅助石墨烯无损集成栅介质。基于以上工作,我们制备了双层电容式结构的石墨烯基相位调制器,其具有高的调制效率（0.28 V mm）,高的3d B带宽（40 GHz）,大的消光比（70 dB）等优异的器件性能参数。

关键词： 机器学习   氧化石墨烯   醇水分离   性质预测  

摘要： 随着微纳制造技术的发展,微纳流器件在物质筛分、能量转化以及分子传感等诸多领域展现出卓越的应用潜力。然而,由于微纳流器件中的纳米尺度下流体动力学和静电学等物理机制的复杂耦合,深入研究微纳流器件对流体的性质影响成为优化微纳流器件制造的基础性与关键性问题。氧化石墨烯因其优异的物理化学特性成为微纳流器件的制造的理想材料,探究氧化石墨烯表面性质对流体动力学行为的影响对与其在微纳流器件中的应用具有重要意义。近年来,数据驱动和机器学习的广泛应用,促进了各个领域之间的交叉融合,为材料信息的处理及性能预测带来了新机遇。因此,本工作利用机器学习方法,深入研究了氧化石墨烯膜中纳米流体的动力学性质和分离性质,并探讨了氧化石墨烯膜表面性质对流体输运与分离的影响,提出了适用于流体性质的预测模型,并评估了氧化石墨烯膜的不同表面特征对流体流动和分离的作用。这些研究揭示了二维纳米通道内流体的流动与分离规律,有助于推动微纳流器件的优化设计,同时也为机器学习在纳米材料中流体动力学的研究提供了新思路。本论文的主要研究工作如下: 1、运用机器学习对不同表面性质的氧化石墨烯膜中水分子动力学性质进行研究。基于分子动力学模拟生成的数据集,构建了包括Bagging模型、AdaBoost模型、RF模型等在内的6种算法模型,用于预测氧化石墨烯膜中水分子的动力学性质。通过对比发现,构建的XGBoost模型在预测水分子的扩散性能方面表现最优。为了进一步揭示氧化石墨烯膜对水动力学性质影响的关键因素,本研究利用随机森林机器学习算法对上述模拟的水动力学性质进行了重要性评估,研究重点讨论了氧化石墨烯膜层间距、膜表面基团氧化度和不同基团比例3种氧化石墨烯膜的核心输入特征。结果表明,在不同表面性质的氧化石墨烯膜系统中,层间距对水分子的动力学影响占主导地位,膜表面基团的氧化度次之。研究还发现,羟基相比于环氧基对水分子的影响更大。最后,通过氢键分析,探究这些现象背后的微观机制。这些发现不仅为优化氧化石墨烯膜的性能提供了理论支撑和实验依据,也为微纳米流器件的设计提供了一定的参考。 2、运用机器学习方法对氧化石墨烯膜的醇水分离工作进行了研究。通过文献调研收集相关实验数据进而构建了数据库,结合机器学习算法构建模型,分析了不同有机醇溶液与氧化石墨烯膜类型等数据特征之间的相关性,并对不同氧化石墨烯膜的醇水分离系数做了预测。此外,本研究还对醇水分离效果的关键因素,如氧化石墨烯膜类型、结构形态、混合物的类型、渗透通量、实验温度以及溶液的质量分数等进行了详细的重要性分析。通过对比分析,发现基于LightGBM算法构建的模型对醇水分离系数的预测效果最好。同时,利用随机森林机器学习算法对上述关键因素进行重要性分析后,结果显示膜类型与结构形态之间存在较强的相关性,并且相比于温度、渗透通量等因素,它们对醇水分离系数的影响更为先祖。这一研究工作,为机器学习辅助研究有机溶剂的醇水分离提供了新的视角,也为进一步优化膜工艺设计提供了新思路。 综上所述,本研究利用机器学习算法对氧化石墨烯膜中的水扩散及醇水分离性能进行了深入预测研究,并深入讨论了氧化石墨烯膜的各种特征性质、实验条件等因素对水扩散及醇水分离过程的重要性。通过这一研究,揭示了纳米尺度下流体与固体界面相互作用的复杂细节,有助于微纳流器件的设计和优化。更重要的是,本研究还展示了机器学习在辅助纳米材料性质研究和微纳流器件设计的新视角和新思路。

关键词： 电光调制器   石墨烯   化学气相沉积   单晶单原子层   大面积高性能  

摘要： 石墨烯是一种二维单原子层晶体,由SP2杂化结构的碳原子构成,并拥有类似于蜂窝的原子排列结构。在其二维平面结构中,每个碳原子与附近的碳原子都通过σ键紧密相连,同时在PZ轨道上构成了一个π键。石墨烯的CC键长为1.42?,键角为120°。石墨烯独特的能带结构与非线性色散关系,使其表现出优异的力学、热学、电学和光学性质,是世界上最薄、强度最高、迁移率最大的材料。石墨烯的室温载流子迁移率高达200000 cm2·V-1·s-1;高热导率(5300W·m-1·K-1);高吸光率（2.3%）;机械强度高达130 GPa;比表面积可达到2630m2·g-1。这些特性使它在提高太赫兹波段光电调制器性能方面具有很大潜能,但太赫兹调制器对石墨烯薄膜的质量有很高的要求:需要石墨烯薄膜是单晶体单原子层的二维材料,该薄膜无晶粒边界、无杂质、缺陷,原子层平整,无皱褶,无卷曲;且具有优异的导电能力、导热能力和光吸收率。针对以上问题,本论文进行了以下研究工作: （1）针对太赫兹（THz）通信技术对电光调制器的需求,开展太赫兹调制器基础材料（石墨烯）的研究,改进了化学气相沉积法（CVD）制备石墨烯薄膜的生产工艺,探究了生长温度、生长时间、生长气体等对石墨烯层数的影响,优化了石墨烯的转移方法,从而成功制备出高品质的单晶单原子层石墨烯。 （2）对大面积石墨烯薄膜生长技术进行攻关,以甲烷作为碳源,在1050℃温度下生长600min成功制备出大面积（大于5cm×5cm）高品质的单原子层石墨烯薄膜(光吸收率为2.3%,载流子迁移率≥7.3×10～3·cm2·V-1·s-1;热导率≥2500 W·m-1·K-1)。

关键词： 人工智能   光学神经网络   马赫-曾德尔干涉仪   混合变异策略遗传算法   石墨烯微环调制器  

摘要： 近年来,人工智能（Artificial Intelligence,AI）走进了千家万户,人脸识别、无人驾驶、智能家居等领域都与其密切相关,逐渐成为人类社会生活的一部分。与此同时,AI技术的蓬勃发展也对硬件架构提出了更高要求,即需要更快的运算速度和更低的能耗。而光信号在传输过程中具有低延时、低功耗、大带宽、高并行性等一系列优点,可以助力AI技术发展更上一层楼。因此,光领域的研究者们提出许多不同架构的光学神经网络（Optical Neural Network,ONN）旨在应对当前面临的巨大挑战。由基本光学元件搭建成的ONN系统可以实现矩阵运算等功能,有望成为未来AI硬件架构的主流方案。此外,ONN的性能优劣与训练算法密切相关,进化算法能够有效降低误差以及提升准确率,使ONN的性能更上一层楼。本文将针对光学神经网络的优化算法展开深入研究,重点研究级联马赫-曾德尔干涉仪和级联石墨烯微环调制器构成的ONN架构,以及进化算法对网络性能的影响,从而实现高速低功耗的ONN。本文的主要研究内容如下: 1)基于现有的ONN架构,本文分析了光学干涉器件的原理和特性,包括马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）以及马赫-曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）,搭建了基于级联MZI的光学神经网络架构,阐述了线性矩阵运算和非线性激活函数的实现过程。 2)针对现有ONN的训练算法的低效问题,本文提出混合变异策略遗传算法（Mixed Mutation Strategy Genetic Algorithm,M2SGA）以及萤火虫算法（Firefly Algorithm,FA）用于基于级联MZI的光学神经网络的训练,将训练后的网络用于数据集的分类,并将两种算法对网络性能的影响进行对比分析,验证了M2SGA具有较强的搜索能力和较好的鲁棒性。 3)针对现有波分复用ONN架构的低速问题,本文分析了硅基微环器件的原理和特性,包括微环谐振器（Micro-ring Resonator,MRR）和微环调制器（Micro-ring Modulator,MRM）,在此基础上研究了基于石墨烯的微环调制器的工作特性并进行了仿真分析,设计了基于级联石墨烯MRM的光学神经网络架构,通过Lumerical仿真实现了线性矩阵运算,并基于该网络架构完成了数据集的分类任务。

关键词： 石墨烯   表面等离激元   广义龙伯透镜   虚像龙伯透镜   渐变光子晶体   渐变折射率透镜  

摘要： 表面等离激元(Surface plasmon polariton,SPP)源自光激发下的电荷载流子集体振荡,能够在亚波长尺度精确操控光场并实现场局域增强,相较于传统金属材料,石墨烯SPP波呈现出显著的场束缚能力,在太赫兹至中红外频段内具有广阔的应用前景。石墨烯的一个优异特点是可以通过简单地调节栅压来控制其化学势,从而实现对SPP波的动态调控,这对于在太赫兹至中红外频段实现可重构变换光学器件具有重要的理论意义和应用价值。本文基于石墨烯SPP波相对于化学势的非线性关系,围绕可重构变换光学器件的设计与调控,重点开展石墨烯SPP透镜的电调聚焦特性研究以及具体设计实现。 首先,本文系统研究了石墨烯SPP波的非线性关系。根据石墨烯电导率的计算公式,石墨烯SPP波的等效折射率与石墨烯化学势呈现出一定的非线性关系,按照这种非线性关系的变化程度,本文将石墨烯化学势由低到高分为三个区域,即陡峭区域、中间区域和平坦区域,分别对应高损耗区域、中损耗区域和低损耗区域。传统的石墨烯SPP器件大都选择工作在平坦区域,一方面可以使器件处于相对平稳的偏置状态,另一方面也可以保持较低的传输损耗。本文重点研究了石墨烯化学势的中间区域,发现该区域除了具有较强的非线性特性外,同时其传输损耗也在可接受的范围内,这对于电可重构石墨烯SPP器件的设计具有重要的理论价值,本文将利用这种非线性关系来实现电可重构石墨烯SPP透镜聚焦性能的大范围调节。 其次,基于上述石墨烯SPP波的非线性关系,本文提出了一种电可重构石墨烯SPP透镜结构及其设计方法,并在10μm波段实现了从鱼眼透镜到龙伯透镜的变换。为了方便设计这种电可重构透镜,本文采用一种简单的背栅偏置结构,通过连续改变石墨烯衬底介质厚度的方法,使得石墨烯表面的化学势呈现一定的二维连续分布,对应的等效折射率分布就形成了一个二维平面透镜。当改变石墨烯的栅压时,由于石墨烯SPP波的非线性关系,该透镜就呈现出不同的折射率分布,从而实现其聚焦性能的改变。本文利用射线追踪技术,通过计算透镜中心折射率与背景折射率的比值来评估石墨烯SPP透镜的可调性,以此确定石墨烯SPP透镜背景初始化学势的选择范围,然后通过调节栅压,实现将透镜的焦点从透镜边缘(鱼眼透镜)一直到无限远(龙伯透镜)的连续可调。最后,利用相同的设计流程,将该设计方法扩展到广义龙伯透镜,即源点位置不再局限于透镜边缘处,同样实现了石墨烯SPP透镜焦点的连续可调。 第三,在上述石墨烯SPP透镜聚焦特性研究的基础上,进一步提出了一种电可重构石墨烯SPP虚像龙伯透镜结构及其设计方法。作为广义龙伯透镜的互补结构,本文首先研究了虚像龙伯透镜的折射率分布以及其聚焦特性,并采用同样的石墨烯背栅偏置结构来构建虚像龙伯透镜,这也是该类虚像龙伯透镜首次被报道的具体实现方法。根据源点与其虚焦点的相对位置,本文将虚像龙伯透镜分为远虚像和近虚像这两种透镜,并分别给出了这两种透镜的折射率分布、设计流程、设计准则、以及设计结果。 最后,本文提出了一种基于石墨烯渐变光子晶体(Graded photonic crystal,GPC)的透镜结构及其设计方法。由于前述石墨烯背栅偏置结构需要连续改变衬底介质厚度来实现渐变折射率,这在实际加工中具有很大挑战,目前工艺基本不能满足设计要求。因而本文采用均匀厚度的石墨烯衬底介质,通过在衬底介质表面刻蚀出相同高度但直径渐变的圆柱阵列,形成石墨烯渐变光子晶体结构,使得在石墨烯表面呈现出连续的等效折射率分布,从而实现二维平面透镜,这种结构与平面加工工艺相兼容,目前工艺基本可以满足设计要求。为了简化这种GPC透镜的设计流程,本文提出了两种解析公式对二维光子晶体进行均质化处理,即广义有效介质理论和指数有效介质理论。基于这两种解析公式,本文重点研究了石墨烯渐变光子晶体结构等效折射率的电控调节能力,并设计了一款能够实现从鱼眼透镜变换到龙伯透镜的GPC透镜,同时针对该GPC透镜设计的近似误差,提出了一种补偿方法,实现了GPC透镜聚焦性能的提升。

关键词： 石墨烯基复合电极   对称超级电容器   高功率超级电容器   耐低温性能  

摘要： 由于交通、通信和航空航天等领域的快速发展,高性能储能设备的研究取得了重大进展。超级电容器作为一种重要储能器件,无论在功率密度还是在循环寿命方面,都具有显著的优势。然而,传统超级电容器面临着如下挑战:（1）在超低温条件下电解液发生冻结,使得器件无法正常运行;（2）在高功率条件下,器件的容量大幅降低。基于这些问题,本研究基于石墨烯材料,构筑不同类型的石墨烯基复合电极,以37.0 wt.%的硫酸水溶液为电解液,进一步组装成对称超级电容器,在温度范围-60～25℃的条件下进行电化学性能研究。主要研究内容如下: （1）通过抗坏血酸化学还原制备纳米纤维素/还原多孔氧化石墨烯（CNF/rHGO）复合电极材料,该材料具有三维多孔结构,比表面积为148.98 m2 g-1的比表面积。组装成对称超级电容器进行电化学性能研究,CNF/rHGO电极在1 mA cm-2的低电流密度下所测得的面容量(188 mF cm-2),与纯rHGO的面容量(173 mF cm-2)相比较未出现明显提升。在低温条件下,其面容量分别102 mF cm-2（-40℃）和88mF cm-2（-60℃）。在-60℃的温度条件下以10 mA cm-2的电流密度循环充放电8 000次后仍然有80.03%的容量保持率。 （2）通过化学还原法,使用功能化的多壁碳纳米管（s-MWCNT）合成了多壁碳纳米管/还原多孔石墨烯（MWCNT/rHGO）复合材料,展示出分级多孔结构,具有173.42 m2 g-1的比表面积。所得到的最佳样品在25℃下面容量为251 mF cm-2;在50 mA cm-2的电流密度下的面容量为111 mF cm-2。在低温条件下,该器件具有178 mF cm-2（-40℃）和166 mF cm-2（-60℃）的容量保持率。CNT-HGH2在-60℃的温度条件下循环充放电8 000次后仍然有89.33%的容量保持率。 （3）为大幅提升电极自身的面容量,通过抗坏血酸还原构筑了MXene/还原多孔氧化石墨烯（MXene/rHGO）复合电极材料,该材料以石墨烯为框架分级多孔结构,具有173.42 m2 g-1的比表面积。组装为器件进行性能测试,当以1 mA cm-2的电流密度充放电,其面容量高达467 mF cm-2。在低温条件下,该器件具有311 mF cm-2（-40℃）和281 mF cm-2（-60℃）的面容量。此外,其在-60℃下循环20 000次后容量保持率超过95%,具有较好的耐低温性能。