基于FIB和TEM的纳米材料中界面分层破坏的实验方法研究与应用

本文针对三维尺寸均处于纳米量级的材料与结构中常见的界面分层破坏问题,利用聚焦离子束技术(FIB)和透射电子显微镜(TEM)开发设计了一套研究纳米材料中界面端部裂纹启裂行为的实验方法.采用FIB成功从宏观多层薄膜材料(硅/铜/氮化硅,Si/Cu/SiN)中切割制备出了由硅基体(Si)和200 nm厚铜薄膜(Cu)及1000 nm厚氮化硅层(SiN)构成的纳米悬臂梁试样.利用高精度微小材料加载装置,在TEM中对该试样进行加载实验,并原位观测了不同试样中Cu/Si界面端部裂纹启裂的行为.通过对启裂瞬时Cu/Si界面上临界应力分布的有限元分析发现,不同尺寸试样中的界面上法向应力与剪切应力均集中在距界面端部100 nm的范围内,且临界法向应力远大于剪切应力.对应力分布的进一步分析则发现,距界面端部5 nm区域内的法向应力场控制着Cu/Si界面的分层破坏过程,可用于表征界面分层破坏的局部控制准则.     

基于虚拟仪器的悬臂梁应变测量实验方法研究

悬臂梁在受力状态下的应变测量十分重要,传统的实验测量方法难以满足应变测量内容的多样性和实时处理要求。以虚拟仪器技术为基础,结合LabVIEW软件,对悬臂梁应变测量的新方法进行了研究。该方法在搭建的硬件平台支持下,利用开发出的应用程序完成测量数据的采集、存储、实时处理和结果的显示等,具有操作灵活简便、效率高和扩展性好等优点。     

NiO/介孔SiO_2复合材料的制备及其光催化性能

将N-十六烷基乙二胺三乙酸同时用作螯合剂与结构导向剂,经由以阴离子模板法制备介孔SiO2(AMS)的路径一步法制得了一系列NiO/介孔SiO2复合体。借助XRD,HRTEM和N2-吸附脱附对该复合材料的形貌和结构进行了表征。以甲基橙溶液模拟偶氮染料废水,在紫外光照条件下将所制备的介孔复合材料、市售P25和以EO20PO70EO20(P123)为模板合成的介孔TiO2分别进行光催化氧化性能的测试,以脱色率为指标考察了光催化剂的催化活性中心类型、数目以及催化剂的比表面积等因素对甲基橙光降解效率的影响。结果表明:所制备NiO/介孔SiO2复合材料对甲基橙的降解能力优于市售P25,并且该催化剂具有良好的可再生性。     

钢筋混凝土深梁和浅梁的统一非线性网格模型

提出将计算截面放置于结构中实现截面应力重分布分析的钢筋混凝土梁非线性网格模型方法,该方法不仅可以分别考虑梁的抗弯机制与抗剪机制,还可以描述钢筋混凝土浅梁和深梁从开裂至破坏的受力机理,从而实现钢筋混凝土梁的统一分析模型.算例结果表明,非线性网格模型不仅能较准确地计算结构的承载力,并且能清晰地反映结构受力机制,为设计分析提供依据.     

辐射剂量分布对低能电子束分层固化复合材料层间剪切强度的影响

为了进一步降低电子束固化复合材料制造成本,研究了预浸带双面辐射分层固化复合材料的最小电子束能量值,以及双面辐射剂量分布对复合材料层间剪切强度的影响。试验验结果表明,125keV低能电子束双面辐射可以获得较好的穿透性,并且辐射固化比较均匀,是能够实现复合材料分层制造的最小电子束能量值。相对于双面等剂量辐射固化复合材料层合板的层间剪切强度(ILSS)的61.7MPa,双面不等剂量辐射固化复合材料层合板的ILSS达到66.3MPa,提高幅度为7.5%。光学显微镜及SEM分析与DSC测试结果表明,辐射剂量分布导致的层间键合树脂基体活性官能团数量,是造成双面等剂量与双面不等剂量辐射复合材料层合板ILSS产生较大差异的主要原因。     

考虑渗沥液作用的垃圾填埋体组合破坏稳定分析

现代垃圾填埋场基本采用复合衬里结构,破坏面背坡沿垃圾填埋体内部、底坡沿衬里界面的平移滑动破坏形式成为垃圾填埋体可能的组合破坏形式之一。为了在目前该破坏形式稳定性计算方法的基础上考虑渗沥液的影响,假设穿过垃圾填埋体内部的破坏面为主动破坏面,利用刚体极限平衡分析方法,同时分类讨论渗沥液水位相对于特定界面的不同位置关系,得出每种情况下的计算方法。计算分析结果表明：渗沥液水位升高时,垃圾填埋体的破坏由沿衬里界面的平移滑动破坏演变为穿过垃圾填埋体内部和底部衬里的组合破坏;实际工程算例中,发生破坏失稳正是由于渗沥液水位过高引起的。     

扩散模型复合分位回归估计的渐近正态性

主要研究扩散模型中漂移函数的复合分位回归估计的渐近正态性.基于离散观测样本,利用复合分位回归的方法得到了漂移参数函数的局部估计量,并证明了估计量的渐近正态性.     

联合预氧化强化去除滤后水颗粒物质的中试研究

某中试系统进行了高锰酸盐复合剂与氯胺联合预氧化工艺强化去除滤后水中的颗粒物质效果的研究,并与常规过滤滤后水出水颗粒物质进行比较,结果表明常规过滤滤后水中颗粒物质较多,受原水水质变化影响波动较大,联合预氧化工艺对滤后水中的颗粒总数及不同粒径范围内颗粒物数能够显著去除,波动较小,提高了微生物安全性,进一步改善了滤后水水质.     

电子束辐照在二氧化钛上沉积银制备高性能光催化薄膜

利用5MeV电子束辐照AgNO3溶液浸泡的TiO2薄膜,得到高性能的Ag/TiO2光催化结构.浸泡AgNO3溶液的最佳浓度为5×10-4mol.L-1.     

复合铸锭包覆铸造的数值模拟

建立了一个用来描述4045/3003复合铸锭包覆铸造过程的数学模型,对包覆铸造过程中的流场和温度场进行了数值计算,重点针对铸造速度对流场、温度场的影响规律,并将计算结果和实验测温结果进行了对比.结果表明,适当提高铸造速度有利于两种合金的复合,但是铸造速度过大时,导致芯材支撑层厚度太薄、温度太高,以致复合界面处发生重熔,复合失败,为保证包覆铸造过程的顺利进行,较为合理的铸造速度应为100mm/min.计算结果和实验测温结果存在良好的对应关系,微观组织表明两种合金的结合是一种冶金结合,模拟结果可有效预测界面复合成功与否,对进一步优化包覆铸造工艺方案提供科学指导.