非均匀磁场作用下海森堡XXZ模型中的热纠缠

研究了存在沿Z轴方向的非均匀磁场作用下两量子比特各向异性XXZ模型中的热纠缠。计算了纠缠度Concurrence。对反铁磁和铁磁两种情况下各向异性参数Δ对热纠缠的影响进行了详细的研究。还发现临界温度Tc也受各向异性参数Δ的制约。     

磁性液体奇异的传热特性

磁性液体相比于传统的传热流体来说具有较高的导热性能和传热性能,其流动和传热过程还可以通过磁场控制,因此,磁性液体为强化传热带来了新的机遇,众多研究学者对磁性液体的传热特性进行了研究.通过对近年来有关磁性液体传热特性方面的研究进行整理和分析,总结了磁性液体导热系数和对流传热的实验研究方法,得到了不同的磁性颗粒参数、温度和磁场等因素对磁性液体传热特性的影响;详细阐述了磁性液体在有无磁场下导热系数的研究结果,并对影响导热系数的机理进行了归纳;阐述了磁性液体的对流传热在实验和数值研究方面的进展;指出了磁性液体在传热特性研究方面的进一步工作方向,并对磁性液体在强化传热和传热设备中的应用进行了展望.     

Analysis and Design of Cylindrical Magnetorheological Fluid Brake

Magnetorheological (MR) fluids consist of stable suspensions of magnetic particles in a carrying fluid such as water or silicone oils. The magnetorheological response of MR fluids results from the polarization induced in suspended particles by application of an external magnetic field. The interaction between the induced dipoles causes the particles to form columnar structure, parallel to the applied field. These chain-like structures restrict the motion of fluids, thereby increasing the viscosity and yield...     

磁性液体薄片磁控光开关效应研究

研究了在平行于激光照射方向递增的梯度磁场作用下的磁性液体薄片光透射率随时间的变化情况。结果表明,在磁场作用下,磁性液体内部形成微粒链结构,微粒链受到梯度磁场汇聚力,向薄片中心聚集,在此处形成光关闭现象。通过改变磁性液体体积分数、外磁场变化率、初始磁场大小可以达到控制调节磁性液体的响应时间和光关闭时间的效果,为磁性液体作为可控光开关提供了可行性研究。     

计算机模拟聚合物纳米复合材料导电导热的研究进展

总结了作者课题组采用分子动力学模拟方法,在聚合物纳米复合材料导电导热方面取得的研究进展。研究结果表明,高的聚合物导电填料相互作用能、中等的分子链功能化改性度、中等的导电填料表面接枝分子链数目、中等的本体交联密度以及中等比率的聚合物共混有利于导电填料网络的形成,进而得到高的材料电导率。另外,外加剪切场和电场会显著地致使导电填料沿着外场方向取向,进而获得导电各向异性材料。当外加剪切场和电场撤去后,导电网络会逐渐地回复到初始值,这个回复过程可以用一个模型来描绘。对于导热性能,聚合物填料界面热导率与填料接枝密度成正比;随着接枝长度的增加,聚合物填料界面热导率先上升后逐渐趋于恒定;然而填料热导率随着接枝密度的上升而显著下降,最终在中等接枝密度下材料的热导率达到最大值。此外,填料间热阻可以用一个热环流模型来描绘。最后,分子链接枝填料末端会显著提高材料的热导率。这些基础问题的探讨将为制备高导电高导热的聚合物纳米复合材料提供重要的科学依据与理论指导。     

ECR等离子体系统中粒子沿微管传输的研究

建立了一个等离子体系统内粒子传输模型，研究在一个ECR等离子体系统中，如何通过某些环境参数的变化来使得沿微管表面传输的粒子产生净流动．在此模型中，在非平衡热涨落、磁场作用、外场力等因素的综合作用和共同驱动下，可以得到一个净几率流J，当这些因素彼此竞争彼此作用时，J可以随着某个参数的改变而发生方向改变．此外，通过理论模型的计算，得到了J关于不同参数的相关函数．     

用纳米磁性液体模拟制造失重和微重力状态的流体

磁力和重力均为非接触的力,当作用于纳米磁性液体上的磁力和重力方向相同时,纳米磁性液体处于超重状态:当作用于纳米磁性液体上的磁力和重力方向相反时,纳米磁性液体处于失重状态;当作用于纳米磁性液体上磁力和重力相互抵消,纳米磁性液体呈饱和磁化状态且处在均匀梯度磁场区域中时,纳米磁性液体被表面张力约束成球体,处于微重力状态.这一发现使我们在地面上能经济的、方便的、长时间的制造流体的小区域微重力状态,为研究微重力状态下的流体科学、生命科学,材料加工和器件开发等提供了新的方法.     

WOOD/PCM composite with enhanced energy storage density and anisotropic thermal conductivity

Phase change materials (PCMs) have great potential in energy-saving and environmental field due to their high latent heat. The deficiencies that restrict the application of PCMs are their poor thermal conductivity and liquid leakage after phase change. To shoot these problems, a thermally-induced flexible WOOD/PCM composite with enhanced energy storage density and anisotropic thermal conductivity has been proposed. This composite consisted of polyethylene glycol 6000 (PEG6000), delignified balsa wood and boron nitride (BN). The results revealed that the melting enthalpy and freezing enthalpy of WOOD/PEG6000 composite were 209.3 ?J/g and 214.9 ?J/g, which had an augment of about 8% comparing with pure PEG6000. After adding 33 ?wt% BN to the composite, its thermal conductivity in the out-of-plane direction reached 0.96 ?W/(m·K), while the radial thermal conductivity was 0.36 ?W/(m·K). The controllable anisotropic thermal conductivity implies a good application in the environment where forced unidirectional heat dissipation is needed. Furthermore, the composite also shows excellent thermal induced flexibility, such as bending and compression, which is significant in reducing thermal contact resistance with substrates in application. This work indicates that the prepared PCM composite has a great potential application in thermal energy storage and thermal management.     

各向异性亚铁磁链的自旋波理论

利用自旋波理论,对各向异性的亚铁磁链进行研究,得到了低激发能谱,同时计算了该体系的自由能、比热容等热力学量.进一步考虑在外磁场作用下该系统的情况,计算了系统的磁化强度,其磁化强度曲线出现一个平台,此平台随着各向异性因子的增加而逐渐消失.通过对这些物理量的研究,得出各向异性因子在亚铁磁链中起到很重要的作用.对于该体系中准粒子的激发,在两个临界值之间的各向异性因子对其起到一定的抑制作用,而在其它的情况下,这种作用会消失.因此,对于各向异性的亚铁磁链,各向异性因子就像是该系统的开关.     

海森伯格XXZ模型的热纠缠

负值度(Negativity)是一种通用的纠缠度量,可方便地计算两体量子系统的纠缠度.利用负值度研究了两量子比特各向异性海森伯格XXZ模型的热纠缠,讨论了在热平衡时温度和外加磁场对热纠缠的影响.当温度小于临界温度时,热纠缠的大小依赖于外加磁场的强弱;当温度大于临界温度时,纠缠消失.     

磁流变液在圆管内的压力驱动流动

用Herschel-Bulkley模型描述了磁流变液随外加磁场变化的流变行为;基于动量方程,分析了磁流变液在圆管内的压力驱动流动, 得到了流速和流量表达式,为圆管磁流变器件的设计提供了理论依据。研究结果表明：磁流变液具有粘性和粘塑性流体特性;磁流变液在圆管内的流动呈粘塑性流动;流速沿磁场方向分段呈现抛物线和等速直线分布;流量可由外加磁场连续调节。     

Molecular dynamics simulation of injection of polyethylene fluid in a variable cross-section nano-channel

Numerical simulation of injection of polyethylene fluid in a variable cross-section nano-channel was carried out using the molecular dynamics method.The effects of the nano-channel cross-section and the external force on the rheological behavior and structural properties of the polyethylene fluid were investigated.It was found that an absorbed layer appeared near the wall and the thickness of the absorbed layer increased with increasing cone angle of the nano-channel.The injection distance of the polyethylene fluid decreased with increasing cone angle and decreasing external force.In the nano-channel with cone angle 45°,polyethylene particles uniformly filled the whole channel and were stretched along the flow direction.Uniaxial stretching of particles was enhanced when the external force was strengthened,which facilitates injection of the polyethylene fluid into the nano-channel.     

含位形权重的磁流变液孤立链流变剪应力模型

为降低采用标准孤立链理论模型计算高体积分数磁流变液流变剪应力时的计算误差,提出一种通过距离权重系数评价磁链间相互作用的流变模型.编写Monte Carlo仿真程序计算颗粒位置与磁矩方向矢量、同时输出与系统颗粒间距有关的距离权重系数.按标准和距离权重这两种链结构模型计算磁流变液剪切应力数值,并和4种磁流变液(30.58%~44.79%)的流变仪剪应力测试数据进行比较,结果显示,权重模型在磁场全范围内具有更高的计算精度,并且和流变试验实际结果基本符合,证实了磁链微观结构间的相互作用力是影响磁流变液流变特性的主要因素之一.     

两量子比特海森堡XY模型中的热纠缠

研究外加非均匀磁场下包含交叉积项的两量子比特海森堡XY模型中的热纠缠,计算了纠缠度量:C.仔细讨论存在交叉积项时非均匀磁场对基态纠缠和热纠缠的影响.     

磁流变液中磁性颗粒成链与团聚的临界特征分析

热运动对纳米级磁流变液系统的颗粒团聚行为和宏观流变特性扰动影响不可忽视.为研究施加外磁场后系统微结构与热运动间的关系，探讨在不同颗粒粒径情况下热运动能量在系统总能量中的占比.采用CCD设计方法，分析Monte Carlo仿真获取的颗粒位形信息，生成关于外磁场磁感应强度、颗粒粒径和体积分数的系统热耦合系数<λ>回归模型;成链团聚的临界颗粒粒径计算值比文献经验值高出约23%，证实在考虑系统内多因素的综合影响下，纳米级磁流变液具有更严格的流变现象临界发生条件.     

磁流体的折射率可调谐特性分析

从理论上分析出温度和磁场是影响磁流体折射率的两大因素,并根据菲涅尔反射原理设计具有独立传感探头的磁流体折射率特性测量方案,实验得出温度和磁场对磁流体折射率的影响特性.结果表明:对于浓度一定的磁流体,在零磁场作用下,折射率随着温度的升高线性下降,灵敏度为-802×10-5℃-1;温度恒定时,在外加平行磁场作用下,磁流体的折射率随着磁场强度的增大而增大,且结果具有良好的一致性.得到的磁流体的可调谐折射率特性为磁流体填充到光子晶体光纤(光栅)中实现磁场和温度传感提供了理论基础.     

Ni-P-PTFE化学复合镀工艺的磁场机理探讨

利用化学复合镀的方法,通过外加磁场这一新工艺的引入来制备Ni-P-PTFE复合镀层。研究过程中,在其它工艺条件不变的情况下,通过入镀时间、磁场强度、磁场方向等因素的改变,探究磁场对复合镀工艺及镀层性能的影响。研究结果表明：当有外加磁场作用时,复合镀层中的粒子沉积速度和粒子含量显著提升,同时,外加磁场强度的改变对所得复合镀层的厚度、耐蚀性能、成分都有较大影响。     

均匀磁场作用下海森伯XXZ模型的热纠缠

分析了均匀磁场作用下2量子比特各向异性海森伯XXZ模型的热纠缠态,讨论了外加均匀磁场对XXZ模型的2种特殊情况即各向同性海森伯XY模型和各向同性海森伯XXZ模型的纠缠度的影响.对于一定的温度,耦合常数绝对值的增加能够增加纠缠度,但是纠缠度却随着温度的增加而减小,直到临界温度时纠缠度为0.当外加磁场强度大于一定值时,随着磁场强度的增加,纠缠度和临界温度相应增大.     

各向异性永磁锶铁氧体的晶粒取向与磁性

用SEM、TEM和磁性测量等手段分析了各向异性烧结SrFe12O19的晶粒取向对宏观磁性能的影响.结果表明,锶铁氧体磁粉中有废磁体经破碎、球磨后成粉状的SrFe12O19针状颗粒,沿C轴方向整齐排列,对产品质量无害.烧结SrFe12O19磁体中,颗粒呈六角型,其取向度越高,磁性越好.取向磁场的大小和添加剂的加入量对SrFe12O19磁体的取向度和磁性有着显著的影响.     

Non-collinear states in magnetic sensors

Certain materials have an electrical conductivity that is extremely sensitive to an applied magnetic field; this phenomenon, termed 'giant magnetoresistance', can be used in sensor applications. Typically, such a device comprises several ferromagnetic layers, separated by non-magnetic spacer layer(s)--a so-called 'super-lattice' geometry. In the absence of a magnetic field, the ferromagnetic layers may be magnetized in opposite directions by interlayer exchange coupling, while an applied external magnetic field causes the magnetization directions to become parallel. Because the resistivity depends on the magnetization direction, an applied field that changes the magnetic configuration may be detected simply by measuring the change in resistance. In order to detect weak fields, the energy difference between different magnetization directions should be small; this is usually achieved by using many non-magnetic atomic spacer layers. Here we show, using first-principles theory, that materials combinations such as Fe/V/Co multilayers can produce a non-collinear magnetic state in which the magnetization direction between Fe and Co layers differs by about 90 degrees. This state is energetically almost degenerate with the collinear magnetic states, even though the number of non-magnetic vanadium spacer layers is quite small.