高温及等离子体环境下液态锡与钨筛网的相容性研究

本文利用真空管式炉和四川大学直线等离子体与材料表面相互作用平台（SCU-PSI）, 探究了静态高温以及高密度氢等离子体环境下液态锡（Sn）对钨基多孔筛网结构（CPS）的润湿及腐蚀行为. 实验结果发现,在静态高温环境下液态Sn润湿钨筛网（4层150目）的阈值温度为950 ℃,且随着实验温度升高,润湿效果越好. 当实验温度达到1050 ℃时,在钨筛网表面观察到大量SnO2棒状结构. 这种棒状结构可能是由于管式炉中存在少量的氧气,在高温作用下Sn和氧气发生反应生成SnO2纳米晶. 当液态Sn-CPS结构进一步被离子通量为7.71×1022 m-2*s-1和热负荷为54.55 kW*m-2 的氢等离子体辐照时,钨筛网出现大面积断裂,形成丝状结构;而在没有液态Sn润湿的情况下,钨筛网表面没有出现类似损伤. 这可能是在高密度氢等离子体辐照作用下,氢等离子体与SnO2的协同作用加剧了钨筛网的损伤,造成了钨丝硬化断裂. 本文的实验结果为未来液态Sn-CPS在聚变装置中的实际应用提供了一定的参考.     

ZrO2/W纳米多层膜的氦离子辐照损伤研究

本文主要围绕ZrO2／W纳米多层膜的抗辐照损伤性能进行研究．实验中使用70keV He^＋在8×10^16-6×10^17cm之的剂量范围对磁控溅射生长的ZrO2／W多层膜样品进行辐照．辐照前后使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（xRD）以及透射电子显微镜（TEM）对样品的表面形貌及微观结构随剂量增加的演化过程进行表征．研究表明,ZrO2／W纳米多层膜具有较强的抗辐照损伤及抑制氦泡的特性．实验结果也显示,即使对于相同的纳米多层膜组成成分,由于结晶品质、晶界结构和界面的不同,抗辐照性能有所差异．     

离子辐照形成空心银纳米颗粒

离子辐照是控制金属纳米颗粒分布和结构的有效方法。将能量为200 keV、剂量为5×10^16ions/cm2的Ag＋注入到非晶SiO2中,形成Ag纳米颗粒层,再用能量为200和500 ke V的Ar＋辐照Ag纳米颗粒。Ar＋辐照后,在部分较大的Ag纳米颗粒中出现空洞,空洞的平均尺寸随着Ar＋辐照剂量的增加而变大。辐照前,Ag纳米颗粒在非晶SiO2中沿纵向呈近似高斯分布;辐照后,投影射程附近的较大的Ag纳米颗粒平均尺寸变大,而投影射程下面的小颗粒逐渐消失。结合Trim程序模拟分析结果可知,Ar＋辐照时的核能量损失和电子能量损失是影响Ag纳米颗粒尺寸分布和结构的重要因素。     

电子束对纳米材料辐照损伤的电镜研究

文中探讨了用透射电子显微镜观察纳米材料时,在不同的放大倍数下,电子束的辐照损伤对纳米材料在电镜观察时的影响。文中以纳米碳酸钙的电镜照片和电子衍射花样为例说明了电子束的辐照损伤对纳米材料在形貌和结构上造成的破坏：放大倍数越大、照射时间越长,电子束对样品的损伤越严重。本研究采用在纳米颗粒表面蒸镀一层适当厚度的碳膜的方法,有效地减少了电子束辐照损伤对纳米粒子结构和形态的影响,获得了纳米材料不失真的形貌和结构的电镜照片。     

氢等离子体特性及其对钨的辐照行为研究

本文依托四川大学直线等离子体装置(SCU-PSI)产生高通量氢等离子体,采用朗缪尔探针对氢等离子体特性进行诊断,研究了氢等离子体特性随放电电流、气体流量等输入条件的演变规律;并利用调控产生的氢等离子体对纯钨进行了相应的辐照研究. 实验结果显示, 在磁场0.1~0.2 T、气流量1 000~2 200 sccm和电流180~228 A范围内,氢等离子体通量密度、热负荷密度及电子密度、温度等参数与磁场和电流呈正相关关系,而与气体流量呈负相关关系. 在该范围内,最高等离子体密度达到2.6×1019 m-3,等离子体通量达到8.8×1022 m-2?s-1,热负荷达到6.5×104 W/m2. 利用调控产生的等离子体对纯钨样品进行初步辐照实验,结果显示随着入射等离子体特性的不同,样品表面出现不同程度的尺寸和密度不均匀颗粒状辐照损伤结构,并且颗粒尺寸随氢等离子体离子通量的增加而增大. 本文结果显示SCU-PSI可以产生理想的氢等离子体环境,因此可以作为未来聚变领域,研究氢等离子体和托卡马克装置面向等离子体材料钨以及相应结构材料相互作用的有效实验装置.     

核聚变堆面向等离子体钨基材料氢氦效应的第一性原理研究

钨基材料以其高熔点、高导热率、良好的抗中子辐照和抗溅射腐蚀等优异性能,被视为未来核聚变装置中最有前景的面向等离子材料.在聚变服役环境下,14Me V的高能中子以及低能氢/氦粒子流对钨基材料造成严重的辐照损伤.研究材料的辐照损伤与氢氦效应机理对揭示辐照引起材料微观结构与性能的变化以及探索开发新型抗辐照材料具有重要的意义.近年来,随着计算模拟技术的发展,多尺度模拟方法在聚变堆材料辐照损伤与氢氦效应机理研究方面有着广泛的应用.本文主要结合作者近几年的研究实践,介绍了第一性原理方法在钨中氢氦效应机理方面的一些进展,揭示了钨中基于空位和杂质的氢/氦泡级联成长机制,建立了过渡族合金元素与辐照点缺陷以及与氢/氦相互作用数据库,从而为高性能钨基材料合金化元素的筛选及其制备实践提供理论指导.     

空芯纳米氧化亚铜颗粒的制备及其光学性质

采用微波辐照法,以葡萄糖为还原剂还原Cu^2＋离子,制备出空芯纳米氧化亚铜颗粒,并研究了表面活性剂六次甲基四胺对颗粒形貌的影响．制得的样品利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）及紫外分光光度计（UV-vis）进行表征．结果表明,用微波辐照法制备的氧化亚铜颗粒具有空芯球状结构;随着表面活性剂浓度的减少,构成空芯球的纳米颗粒由球状过渡为片状,且粒径逐渐增大．氧化亚铜颗粒属于立方晶型,其吸收峰出现在430nm附近,对应的禁带宽度约为2．58eV,尺寸效应导致了明显的蓝移现象．     

He(Ar)低能FIB研磨Si薄膜的纳米孔洞溅射产额的计算

利用蒙特卡罗方法计算氦离子和氩离子在各种参数下(离子能量、入射角度)入射硅材料表面的溅射产额.计算了硅材料表面的溅射产额对离子数目、离子能量、入射角度与He离子和Ar离子的数量依赖关系,并对模拟结果进行分析.当入射离子数量为2000个,入射能量为3keV,入射角度为84°时,He离子产生的溅射产额最大值是1.30Atoms/ion;当入射角度为78°时,Ar离子产生的溅射产额最大值是8.91Atoms/ion.     

He离子辐照碳化钨样品的实验研究

采用能量为100 keV的He离子辐照多晶碳化钨样品,He离子的辐照剂量为1.0×10¹⁷ ions·cm^-2,辐照温度从室温变化到600 ℃。通过SRIM软件模拟了离子的注入深度,利用导电式原子力显微镜(CAFM)分析了多晶碳化钨样品在He离子辐照条件下微观结构的演化。结果表明,He离子辐照会导致多晶碳化钨样品形成He泡,从而使样品表面发生肿胀。     

He离子辐照金属钨引入缺陷的微结构研究

采用能量为100keV的He离子在室温下辐照金属钨,辐照注量范围为1.4×1017-3.5×1017/cm2,辐照后对样品进行了1100℃退火处理.利用X射线衍射、慢正电子多普勒展宽和扫描电镜技术研究了钨中He离子辐照引入的缺陷和注量之间的关系.研究结果表明辐照并退火后材料内部晶面间距增大,空位型缺陷浓度或尺寸随辐照注量的升高而增大,而高注量辐照的样品表面晶粒间连接疏松并存在孔隙,钨表层可能生成了大尺寸的He空位复合体或He泡.     

三角网格的融合与优化及其在电磁散射计算中的应用

为实现数值计算中复合模型的三角网格融合、优化电磁散射计算,提出基于三角形求交、面元内角控制的网格模型融合与优化算法.通过两个独立模型中三角面元的交点计算和模块内点云的Delaunay剖分,获得初始融合网格,再通过查找、消除畸形面元来优化融合后的网格.一系列模型的测试表明,在保持网格采样信息与几何外观的前提下,本文所提出的算法可稳健、有效地实现不同网格密度、不同结构特征的三角面元模型融合,去除畸形面元减少网格面元数目.     

聚合物／BaTiO3复合材料动态力学性能研究

采用动态力学分析仪（ＤＭＡ）对聚合物／ＢａＴｉＯ３复合材料的动态力学性能进行了研究，并用扫描电镜（ＳＥＭ）观察了复合材料的断面形貌。结果表明：聚合物的分子结构、结晶度和ＢａＴｉＯ３粒子的表面性质对复合材料的动态力学性能影响很大。ＬＬＤＰＥ／ＢａＴｉＯ３复合材料中存在网络结构，而ＢａＴｉＯ３粒子位于网络之中，这有利于动态模量的提高。     

基于水平扫描线算法的STL模型三维网格化

借鉴快速成形技术中的分层切片思想，针对立体光刻（STL）表面模型，提出一种高效、稳定的三维网格自动生成算法．首先，将STL模型沿Z向剖切成叠层的二维切片环；然后，采用水平扫描线算法离散各层二维环区域，生成均匀、连通的矩形网格；最后，将各层中所含的小矩形沿Z向拉伸至各自上一层高度，从而将表面模型重构为立方单元组成的三维网格．实际算例显示：基于该算法的三维网格自动生成程序可以在保证网格高精度的前提下，有效地提高计算效率，并降低空间复杂度．     

海量空间数据点四边形网格优化

在基于海量数据点的四边形网格的曲面重建过程中,四边形网格的划分质量直接影响到曲面重建的精度,在海量空间数据点四边形网格的生成的基础上,提出了网格的优化方法.详细论述了网格质量的定义,网格拓扑优化,几何优化方法;在网格拓扑优化中,通过优化边界边、固定边界边的网格以及网格单元、网格角度的处理,最大极限的满足网格中每个节点的度为4;在几何优化方法中,通过调整网格顶点的位置,达到调整网格形状的目的.本优化算法采用网格拓扑优化与几何优化相结合的循环方式进行,提高了网格的质量,最后给出了网格优化实例.     

一种简易网孔的性能分析

提出了一种新的互连网络模型-简易网孔，它可看作由普通网孔的每个结点删去一条边而产生，比较了这种新式网孔和普通网孔的拓扑性能，并给出了有效的广播算法。     

Comparison of Structures and Properties between Wool and Ramie Fibers Treated by Atmospheric Pressure Ar and Ar/O2 Plasma

The technique of atmospheric pressure plasma is of value in textile industry. In this paper, argon (Ar) and argon/oxygen (Ar/O2) atmospheric pressure plasma were used to treat wool and ramie fibers. The structures and properties of treated fibers were investigated by means of SEM, XPS, single fiber tensile tester and so on.The results proved that the effects of plasma treatments depended on structural characteristics of fibers to a great extent, besides conditions of plasma treatment. By atmospheric pressure plasma treatment, wool fiber had significant changes in morphology structure, surface chemical component, mechanic properties and dyeability, while ramie fiber just showed a little change. In additional, Ar/Q2 plasma showed more effective action than argon. And at the beginning of treatment, plasma brought about remarkable effects, which did not increase with prolonging of treat time.     

氩离子等离子体源离子注入的数值模拟

应用PIC-MCC方法模拟了氩离子等离子体源离子注入过程,考虑了离子与中性粒子的电荷交换碰撞和弹性散射,模拟了不同电压、不同气压及不同等离子体密度下氩离子到达靶表面的能量分布和入射角分布,讨论了碰撞对能量分布和入射角分布的影响.     

Surface modification of poly（vinyl chloride） by long-distance and direct argon RF plasma

AS AN ELECTRICALLY NEUTRAL, HIGHLY IONIZED GAS COM- POSED OF IONS, ELECTRONS, AND NEUTRAL PARTICLES, PLASMA IS A PHASE OF MATTER DISTINCT FROM SOLIDS, LIQUIDS, AND NOR- MAL GASES,KNOWN AS THE FOURTH STATE OF MATTER[1]. RECENT YEARS SEE GREAT PROGRESS IN P…     

含裂纹复合材料的Cell-based光滑扩展有限元法

为克服有限元法(FEM)某些固有的缺陷,提高计算精度,将Cell-Based光滑有限元法(CSFEM)与扩展有限元法(XFEM)相结合,提出光滑扩展有限元法(CS-XFEM).用该方法对含中心裂纹和斜裂纹的正交各向材料板进行模拟,并与FEM,XFEM和BXFEM(bimaterial extended finite element method)计算结果进行对比.数值算例结果表明,CS-XFEM兼具CSFEM和XFEM两者优点:单元网格与裂纹面相互独立,裂尖不必是单元节点,裂尖处网格也不需要加密,域内积分可转化为边界积分,形函数不需求导,对网格质量要求低;因此是分析断裂问题的简洁高效的数值计算方法.