激光冲击强化技术的理论模型及参数优化研究

为了提高激光冲击强化的效果,研究了一维激光冲击强化理论模型及关键参数的优化方法。根据激光冲击强化技术的原理,建立了一维激光冲击强化理论模型,推导了激光束透射系数的解析表达式。利用Matlab软件得到了约束层的相对介电常数、约束层厚度、等离子体厚度,以及吸收涂层相对介电常数、吸收涂层厚度等关键参数对透射系数的影响曲线,并根据厚度对透射系数的影响曲线来确定约束层、等离子体层和吸收涂层的厚度。研究表明,通过透射系数的影响曲线对关键参数进行优化后,对铝合金板进行激光冲击强化处理,可使铝合金板表面变形深度增加3倍多,从而为激光冲击强化技术中关键参数的选取提供了理论指导。     

SnAgCu合金粉末的真空蒸镀涂层机理

对SnAgCu合金粉末的真空蒸镀涂层硬脂酸的成膜机理进行了研究.采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对涂覆后合金粉末的形貌及结构进行观测,采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和X射线光电子能谱仪(XPS)对涂覆后粉末的透射吸收谱和光电子能量进行测试.结果表明:硬脂酸在合金粉末表面形成一层均匀致密、厚度为5～10 nm的薄膜,硬脂酸涂层SnAgCu合金粉末的行为属于物理吸附行为,其生长方式遵循岛状生长机理模式,其过程实质是一个气--固转换、晶体生长的过程.     

大气压等离子体沉积棉织物类氧化硅薄膜

使用特殊的等离子体处理前HMDS0单体表面吸附和干燥的方法处理棉织物,通过大气压等离子体技术,成功地在棉织物表面沉积类氧化硅等离子体薄膜.使用SEM和FTIR分析了棉织物表面薄膜的形貌和化学结构.结果表明,棉纤维表面包覆了一层均匀连续的颗粒堆积薄膜,该薄膜中包含Si-O-Si和Si-O-C官能团.由于等离子体无机类氧化硅涂层,提高了棉织物的抗紫外和耐洗牢度.     

短石墨纤维表面溶胶-凝胶法涂覆Al_2O_3

以异丙醇铝为原料,利用溶胶-凝胶法在短石墨纤维表面成功地涂覆了一层厚度约为1~2μm的Al2O3涂层,得到了在石墨短纤维表面制备Al2O3涂层较为合适的工艺条件:pH值为6,勃姆石溶胶浓度为0.4 mol/L,涂覆时间为16 h.采用XRD和SEM对涂层进行表征,结果表明,制备的Al2O3涂层纯净,厚度均匀,与石墨纤维结合紧密;抗氧化性测试结果表明,涂覆Al2O3后,石墨纤维的抗氧化性有了明显的提高.     

脉冲激光沉积KTN薄膜动力学过程模拟

根据流体力学理论 ,对脉冲激光沉积KTN薄膜的动力学过程进行了模拟 ,讨论了激光沉积的KTN薄膜厚度分布随基片位置的变化规律 .结果表明 ,等离子体在膨胀过程中会形成垂直靶表面的等离子体羽辉 ,当激光束的位置和方向不变时 ,KTN薄膜的厚度分布不均匀 ,呈现类高斯分布形状 ,薄膜的最大厚度与基片和靶材的距离成负二次方关系     

多层陶瓷涂层厚度配比应力场有限元分析

钢基铝层经等离子体电解氧化技术陶瓷化后,可在钢表面形成多层体系结构的陶瓷涂层.采用有限元方法,对不同厚度配比的复合涂层在均布接触载荷作用下的应力分布进行了研究.结果表明:铝层的存在可明显缓解界面处的剪应力.同时,铝层厚度增加,也使表面拉应力增大;Al2O3层决定着涂层内最大剪应力距离表面的距离,增强了涂层表面支撑能力,可减缓表面拉应力值.特别,当Al2O3层与Al层的厚度相等时,Al2O3/Al界面处的剪应力最小;FeAl层对表面应力和界面应力影响较小.因此,当选择较厚陶瓷层和较薄铝层时,涂层内将具有较优的表面和界面应力分布状态,从而可提高涂层力学性能.     

微球CH膜表面光洁度影响因素研究

采用低压等离子体化学气相沉积法(LPPCVD),在塑料微球表面制备了非晶碳氢(α-C:H)薄膜.利用光学显微镜、原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的表面形貌进行了分析.主要研究了芯轴表面形貌、碰撞、反弹盘表面材料、薄膜厚度等四个因素对微球CH涂层表面形貌的影响.结果表明：芯轴表面形貌对CH涂层的表面形貌影响很大,改善芯轴表面形貌可提高涂层表面光洁度;当反弹盘的表面材质不同时,制备出的微球涂层的表面粗糙度有不同程度的差别;碰撞是引起微球CH涂层表面榴状突起的重要原因之一;微球CH涂层     

局域表面等离子体增强吸收的超薄太阳能电池的研究

设计了3种不同形状的纳米结构,即圆柱形光栅、长方形光栅、三角形光栅,将其覆盖在硅吸收层表面,利用有限元方法对其进行仿真模拟,结果表明金属光栅激发的局域表面等离子体明显增强了薄膜太阳能电池的吸收效率,通过对比发现圆柱形光栅更能有效地将光能耦合到薄膜硅层中.     

CHF3等离子体刻蚀SiCOH低k薄膜的机理分析

通过对SiCOH低k薄膜刻蚀后的表面状态分析、等离子体空间活性基团分析,并通过调节刻蚀时的离子轰击能量,从实验上研究了碳氟等离子体刻蚀SiCOH低k薄膜的基本过程,发现刻蚀过程中SiCOH薄膜表面的C:F沉积、到达SiCOH薄膜表面的F原子密度以及传递到SiCOH薄膜表面的能量是决定SiCOH薄膜刻蚀的主要因素,符合Sankaran的碳氟等离子体刻蚀SiO2薄膜模型.在等离子体空间的CF2基团浓度较低、F基团浓度较高时,并且施加给待刻蚀薄膜的偏置功率较高时,SiCOH薄膜表面沉积的C:F薄膜层较薄,有利于等离子体空间的F基团和离子轰击薄膜的能量传递到SiCOH薄膜表面,从而使SiCOH薄膜表面的F、Si反应几率增大,实现SiCOH薄膜的有效刻蚀.     

空心玻璃微珠薄膜对建筑物外围护结构隔热性能的影响

分析了建筑物外围护结构采用单层玻璃、双层玻璃及其外表涂覆空心玻璃微珠(HGM)薄膜时的隔热性能,以及HGM薄膜的传热系数和隔热效率,并采用建筑能耗分析模拟软件DOE-2对其隔热效率进行计算.结果表明:在建筑物及其外窗玻璃表面涂覆HGM薄膜后,能够有效降低建筑物的室内温度;在建筑物普通外墙表面涂覆HGM薄膜后,也可降低其室内温度.     

由电泳沉积ZIF-67薄膜制备高效染料敏化太阳能电池对电极

为了提高碳化ZIF-67薄膜制备的染料敏化太阳能对电极的光电性能,本研究通过碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到多孔碳电极,并进一步在多孔碳电极热分解氯铂酸得到负载铂的多孔碳复合电极。通过光电流-电压曲线、电化学阻抗谱和强度调制光电流谱等的测试,对比单独在FTO导电玻璃基底热分解氯铂酸得到的铂电极和单独碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到的多孔碳电极,研究了负载铂的多孔碳复合电极作为染料敏化太阳能电池对电极的光电性能。与其它两种对电极相比,以负载铂的多孔碳复合电极为对电极的染料敏化太阳能电池光电转换效率最高,因碳化ZIF-67薄膜的多孔电极具有较大的比表面积,能负载足够量的铂,从而提供更多的催化位点,具有更好的催化性能,从而使染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到显著提升。     

涂敷各向异性吸波材料复杂目标雷达散射截面计算

根据物理光学法、几何绕射理论、等效原理及阻抗边界条件，由各向异性介质中平面波的本征方程，得到耦合矩阵，进而得到多层介质的反射与透射矩阵．采用图形电磁计算方法分析涂敷各向异性雷达吸波材料的简单及复杂目标的电磁散射．该方法具有计算速度快、节省储存空间等特点，对于计算相似曲面及平面的电大尺寸涂敷目标的雷达散射截面，具有很好的实用价值．     

基于严格耦合波理论的新型耦合光栅分析

针对波导全息平视器中一种新型的耦合光栅结构,基于严格耦合波理论数值分析了其衍射特性,同时对光栅的工艺容差进行了分析,计算了膜厚、槽深、周期与入射波长对耦合效率的影响.该光栅以波导板中内嵌的闪耀光栅锯齿面作基底,镀高折射率的膜层后,覆盖锯齿状的金属膜层.计算结果表明:对于波长532,nm的TE偏振光,空气中0°入射的一级衍射效率可大于90%;当空气中入射光的纵向角在[-8°,12°]、横向角在[-15°,15°]内变化时,一级衍射效率可大于82%且保持平稳.该光栅可在波导全息平视器中,对大视场成像光束进行均匀、高效的耦合.     

距离调控纳米多孔金表面增强荧光特性

通过调控纳米多孔金(NPG)基底与荧光分子之间的距离,系统研究了其表面增强荧光特性.利用物理气相沉积方法在NPG表面沉积二氧化硅薄膜,通过调整二氧化硅的厚度来控制NPG与荧光分子之间的距离,系统研究了NPG孔径尺寸以及与荧光分子之间距离对其表面增强荧光(SEF)特性的影响.由于多孔金具有纳米级多孔结构,其表面等离子体能够通过分子附近局域电场的增强使分子的激发光场得到增强,从而提高分子的激发强度和效率;当荧光分子与多孔金表面存在一定距离时,通过与光子之间的共振耦合作用,表面等离子体能够增强多孔金周围电磁场,实现荧光增强.通过研究发现,NPG孔径为36nm、表面二氧化硅厚度为20nm时,表面组装的罗丹明6G荧光分子的荧光强度得到最大增强.     

光子扫描隧道显微技术

根据对内全反射(TIR)棱镜表面成指数衰减规律倏逝场的检测和分析,本文叙述了一种新型的光子扫描隧道显微技术(PSTM),被分析的样品置于棱镜表面,它空间调制了上述倏逝场。通过对被调制倏逝场的检测获得了远小于光波波长的空间分辩能力.PSTM实验系统中使用了633nm 的 He-Ne 激光,用直径约300nm 的光纤探针对不同薄膜样品进行检测,其结果与光隧道理论相符。     

飞秒激光热反射法用于纳米薄膜界面热阻研究

纳米薄膜界面热阻在纳米结构热输运过程中起主导作用?相对于金属纳米薄膜,非金属纳米薄膜界面热输运规律更为复杂?采用改进的双波长飞秒激光光热反射法(TDTR)实验系统,测试了金属纳米薄膜?非金属纳米薄膜分别与不同介电基体之间的界面热阻?薄膜-基体德拜温比可以近似作为衡量界面声学失配程度的度量,德拜温比接近,非金属纳米薄膜界面热阻比金属纳米薄膜界面热阻大2~3倍,主要原因是电子-声子耦合作用增强了金属薄膜界面热输运能力?     

Biomimetic coupling effect of non-smooth mechanical property and microstructural features on thermal fatigue behavior of medium carbon steel

Some kinds of particular functions possessed by natural organisms are often formed by coupling up the multiple typical features on their body surfaces. Inspired by the coupling phenomenon in biological system, the medium carbon steel specimens with the coupling effect of non-smooth mechanical property and microstructural features were fabricated by laser processing. Thermal fatigue behavior of specimens with biomimetic coupling surface was investigated and compared. The results confirmed that such a biomimetic method has the beneficial effect on improving the thermal fatigue property of medium carbon steel specimens. The related mechanisms behind the biomimetic coupling effect for explaining the enhanced thermal fatigue resistance were discussed preliminarily. Supported by the Key Program of National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50635030), Project 985-Automotive Engineering of Jilin University, International Cooperation key Project (Grant No. 2005DFA00850) and Transfer Foundation of Scientific and Technical Fruits in Agriculture (Grant No. 2007GB23600467) of Ministry of Science and Technology of China     

交叉关联噪声对单模激光动力学性质的影响

利用线性近似,研究了交叉关联噪声对具有饱和效应的单模激光模型动力学性质的影响,导出了平均光 和强度关联函数的表达式,发现：①在阈值以上,平均光强不受交叉关联噪声影响;②强度关联函数随噪声关联强度η的增加而增加。     

CVD金刚石涂层刀具在石墨加工中的应用

CVD金刚石涂层是一种新型材料,相比于硬质合金具有更高的切削性能,适用于有色金属和非金属材料的切削加工.本文利用CVD金刚石涂层刀具和硬质合金刀具对石墨进行切削试验,将两种刀具寿命作比较,结果表明：CVD涂层刀具有高硬度、低摩擦系数、高耐磨和高导热的优异性能,与未涂层刀具相比,大幅提高了刀具的耐用度.     

高岭土的表面处理

本文介绍了采用金属偶联剂对高岭土进行包膜改性的试验。对偶联剂作了择优挑选；确定了新的工艺条件及配方；将产品应用于橡胶制品并进行了性能测试。试验表明新工艺操作方便、设备简单，产品质量好、成本低，可取代目前能耗高、价格高的同类产品。