退火对Cd1-xZnxTe薄膜性质的影响

本文用双源真空蒸发的方法制备了Cd1-xZnxTe薄膜,通过热探针、SEM、XRD及紫外-可见光透过谱等方法研究了不同退火条件对薄膜性质的影响.退火后Cd1-xZnxTe多晶薄膜的光学禁带宽度在1.54eV～1.68eV之间,且沿立方相(111)面择优生长.退火温度主要影响薄膜表面的粗糙度和平均晶粒尺寸,退火时间主要影响薄膜的平均晶粒尺寸.退火温度与时间对薄膜电学性质的影响较小.     

CO2水合物喷雾合成的生长特性实验研究

利用自行设计的可视化喷雾强化水合物制备实验系统,分析和比较了不同初始温度和初始压力条件下,喷雾合成CO2水合物的耗气量和反应釜内温度的变化,研究其生长特性.实验结果表明,初始压力越高,或者初始温度越低,那么诱导时间越短,单位时间内CO2耗气量越多,水合物生成速率越快.同时,通过对水合物生长过程的摄像在线观察,发现CO2水合物在接触界面紧贴反应釜壁面的两相接触处最先诱导成核并迅速扩展,生成水合物后,随着反应进行,吉布斯自由能差增大,水合物颗粒由圆滑状向数枝状变化.     

气主导体系集输管道水合物堵塞形成与沉积特性研究综述

为了保障天然气集输管道的安全平稳运行，避免水合物堵塞的形成及其诱发的局部憋压风险，本文分析了天然气水合物结构与性质、热力学与动力学模型和管道水合物沉积、堵塞机理研究进展,并对集输管道天然气水合物防治提出展望。研究表明,气主导体系管道水合物沉积机理主要有以下两种：一是由管壁上凝结液膜的水合物生长引起,其中自由水含量、气体速度、流型变化、气相持液率、过冷度以及管壁表面形貌等因素影响水合物沉积行为；二是气相液滴形成的水合物颗粒通过内聚作用聚集生长为水合物层,从水合物颗粒间粘附强度角度考虑水合物层的剥落和分离,为通过提高气体临界流速来去除水合物沉积层提供了新的思路。本文的研究可为管道水合物堵塞分类分级管理和高效防控研究提供参考。     

3A分子筛存在下四氢呋喃水合物的界面生长

通过在显微镜下观测加入3A分子筛粉末后的四氢呋喃(THF)-水体系的水合物生成过程,测量水合物生成时水合物相的界面移动速度.实验结果表明:在不同温度下水合物界面的生长速度都具有一致的规律,而且随温度变化不大,最大值约为1.1μm/s;同时界面生长速度随着反应进行而慢慢降低.     

磨抛中金刚石磨盘与花岗石的界面作用

通过跟踪不同加工阶段的花岗石表面光泽度、微观形貌以及组分变化特征 ,研究垂直轴磨削过程中金刚石磨盘与花岗石界面的作用机制 .用光泽度仪、环境扫描电镜 (ESEM)和 X射线多晶衍射仪 (XRD) ,分别研究加工过程中花岗石表面光泽度、微观形貌和组分的变化 ;并用三明治薄膜热电偶 ,监测了磨盘与花岗石接触界面的温度变化 .结果表明 ,加工过程中磨盘与花岗石接触界面的温度 ,不足以引起花岗石表面的组分变化 .花岗石表面光泽度的高低 ,与加工过程中在花岗石表面形成的塑性流变程度密切相关     

含水合物沉积物合成方法及其对热、力学性质影响的研究进展

研究含水合物沉积物的热学和力学性质对保障天然气水合物的有效安全开采具有重要和应用意义。鉴于现场保压取样研究非常困难,目前常用的方法是利用实验室人工合成含水合物沉积物样品进行试验。首先总结了孔隙填充型、骨架(颗粒)支撑型、胶结型和颗粒包裹型的水合物在沉积物中的4种常见生长模式,以及不同生长模式下含水合物沉积物物理性质的差异;然后,介绍了溶解气法、部分水饱和法和种冰法3种实验室水合物合成方法及其对水合物生长模式的影响;最后,指出含水合物沉积物的热学性质和力学性质受到水合物饱和度、水合物生长模式等因素的综合影响,而水合物饱和度又受到水合物合成方法和水合物形成物的影响。因此,在开展实验研究过程中,应根据研究目的,选择合适的水合物形成物和水合物合成方法,以使得实验结果能够更好符合实际情况,从而指导生产实践。     

空间超流氦中低温界面热阻最佳热耦合研究

针对红外探测器与制冷元器件的接触中低界温面热阻最佳热耦合问题，分析了两固体接触面的情况，认为接触热阻是一个受材料性质、表面粗糙度、负载、温度、介质、表面氧化物膜和环境等众多因素影响的非线性问题，在此基础上制作了Al-Cu超导热开关，电子显微镜观测结果表明，接触界面不是一个简单的几何面，而是一个具有纳米级厚度的三维“界面层”。     

海底沉积物层内CO2泄漏渗流与水合耦合规律研究

为了探讨CO2在海底沉积物层内的泄漏渗流与水合耦合规律,将Darcy定律与水合物生成动力学方程通过质量守恒方程耦合,构建了描述海底沉积物层多孔介质中CO2泄漏渗流与水合物生成相互影响的动态演化数学模型。采用数值模拟方法研究了不同温度下多孔介质体系中CO2水合物饱和度随时间和空间的变化规律,以及CO2水合物生成对海底沉积物层渗流特性参数的动态影响。结果表明:在海底沉积物层水合区的泄漏口处,CO2水合物生成较为迅速,15a内,由于CO2水合物的生成、生长和积聚,导致近泄漏口处渗透率减小近2个数量级,由初始值1.0×10-12 m2减小到6.5×10-14 m2,有效孔隙度由初始值0.3减小到0.209 5,降幅达30%,形成了超低渗透的CO2水合物盖层;海底沉积物层水合区的温度越低,CO2水合物的饱和度越低,使得更多的游离CO2渗流泄漏入远场,当沉积物层温度为281K左右时,远场处受泄漏影响最小,CO2的饱和度也最低。     

核磁共振成像原位监测冰融化及四氢呋喃水合物分解的微观过程

核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可以通过物质在不同相态之间的亮度差别来识别物质相态的变化,冰、水和水合物之间较大的亮度对比使MRI成为监测水合物生成分解动态过程的有效工具.采用MRI原位监测了冰融化和四氢呋喃(THF)水合物分解的微观过程,从微观角度对比研究了THF水合物分解与冰融化过程的异同.冰融化和THF水合物的分解过程受传热程控,冰的融化和水合物的分解总是沿着固-液界面从外向内推进,消解速度持续加快.固相表面的"结构化水层"是冰和水合物立体结构瓦解的主要原因.THF水合物的分解过程与气体水合物不同,没有明显的"自保护效应".由于温度梯度产生的密度差异,液相产生自然对流,造成了水合物的分解及冰的融化过程中固-液界面运动的随机性.     

NaCl溶液浓度及其腐蚀作用对Ⅱ型水合物颗粒黏附力影响

在天然气水合物资源开采和深水油气输运过程中,管道内的低温高压环境会导致气体水合物颗粒的生成和聚集并最终造成管道堵塞,严重影响生产效率.导致这一问题的根本原因是气体水合物颗粒间以及颗粒-表面间存在黏附力.因此,为了探明气体水合物在管道中的沉积和聚集机理,本文利用高压微机械力测量装置,对CH_4/C2H_6混合气生成的Ⅱ型水合物颗粒在不同盐度和碳钢表面腐蚀程度影响下的黏附力进行了原位测量.实验结果表明NaCl(1 wt.%–5 wt.%溶液)的存在能够降低水合物颗粒间的黏附力,根据毛细液桥理论模型估算结果,出现这一现象的可能原因是NaCl的存在降低了液桥与水合物颗粒表面的接触角.此外,经NaCl溶液腐蚀处理后,碳钢表面与水合物颗粒间的黏附力显著上升,最多可升高至无腐蚀条件下颗粒-碳钢表面间黏附力的5倍左右.     

磁控溅射法生长ZnO薄膜的结构和表面形貌特性

采用射频磁控溅射方法,在Si(111)和玻璃基片上制备ZnO薄膜.研究衬底温度和基片类型对薄膜结构、表面形貌的影响.结果显示,所有ZnO薄膜沿c轴择优生长,同种基片类型上生长的薄膜,随着衬底温度升高,(002)衍射峰强度和表面粗糙度增高;相同衬底温度下生长的ZnO薄膜,Si基片上制备的薄膜(002)衍射峰强度和表面粗糙度小于玻璃片上的.基片类型影响薄膜应力状态,玻璃片上制备的ZnO薄膜处于张应变状态,Si基片上的薄膜处于压应变状态;对于同种基片类型上生长的ZnO薄膜,衬底温度升高,应力减小.Si衬底上、300℃下沉积的薄膜颗粒尺寸分布呈正态.     

衬底温度对氮化锌薄膜特性的影响

采用直流磁控溅射的方法,在不同温度的玻璃衬底上生长Zn3N2薄膜.研究了衬底温度对样品的微结构、表面形貌以及光学性质的影响.结果表明,随着衬底温度的升高,生长的Zn3N2薄膜择优取向增多;晶粒尺寸逐渐变大;Zn3N2薄膜间接光学带隙由1.86 eV逐渐增大到2.26 eV.     

纳米硅颗粒镶嵌氧化硅薄膜光致发光谱钉扎和缺陷分布研究

采用磁控溅射法制备了纳米硅颗粒镶嵌氧化硅薄膜,测试了其光致发光谱,发现其发光强度不仅是纳米硅晶粒尺寸的函数,而且与纳米硅晶粒和二氧化硅间的比例关系有关.实验证实,钉扎现象是由于存在于纳米硅晶粒与非晶态外部介质界面间的发光中心所致,发光中心在界面处的分布并不均匀.     

Ni在Ni(100)面的薄膜生长的蒙特卡罗模拟

采用晶格动力学蒙特卡罗(KLMC)方法模拟Ni在Ni(100)面的薄膜生长,对原子的沉积、吸附、扩散、成核、生长等微观过程采用了合理的模型,研究基板温度和沉积速率对薄膜的生长形貌和表面粗糙度的影响.模拟结果表明:沉积在基板上的原子逐步由各个离散型变成紧致型的近四方形的岛,并由二维向三维岛转变,最后连接成膜;基板温度越高,沉积速率越低,生成的薄膜越平整,粗糙度越小;沉积速率一定,表面粗糙度随着基板温度的增加而减小,当基板温度达到一定值时粗糙度降为零.     

陶瓷ZrO2晶粒的透射电镜研究

运用透射电子显微镜中的暗场技术,观察和研究了陶瓷ZrO2多晶试样的晶粒形貌特征。在暗场像下能清楚观察到其晶粒呈六方片状,尺寸在305nm到410nm之间。与明场像相比,暗场像中晶粒的取向衬度更加明显,暗场技术是研究和观察多晶颗粒形态和尺寸的有力工具之一。     

相场中场变量参数对二维晶粒演变特征影响的研究

采用了周期性边界条件及各向同性的动力学相场模型研究了场变量参数对二维多晶生长的影响.模拟结果表明:场变量数目的多少对晶粒生长的规律没有显著影响:即二次幂规律,场变量数目越大,晶粒合并的几率越小,生长越慢.同时又对不同场变量下晶粒的相对尺寸分布进行了研究,结果显示晶粒的相对尺寸分布形式具有相似性.     

不同镀膜温度下离子镀TiN与Cr/Cu接触界面形成与表面特性

使用多弧离子镀在铜基镀Cr的衬底上制备TiN薄膜，借助表面分析技术研究了不同温度下离子镀TiN与Cr/Cu接触的界面与表面性质。通过SEM、TEM观测表面形貌，微结构随温度变化；用AES和XPS测量接触界面成分随温度的变化。结果表明，在90℃下，表面TiN薄膜欠均匀，界面较清晰可辨；随着温度的升高，表面微结晶性能有所改善，在170℃时可见局部球聚隆起，出现粗细不同的类枝状结晶结构，此时TiN与Cr/Cu界面层增厚，形成较为稳定的Tr-Cr金属间化合物。TiN薄膜在金属衬底上的生长行为与衬底表面的原子结构、晶向，以及TiN与金属间的电荷转移和键合状况有关，适当的衬底温度（120℃）可以改变TiN形貌，改善其机械性能。     

长江口细颗粒泥沙对Pb、Cd、Cu的吸附

长江年输水量达一万亿公方,并携带五亿吨泥沙入海。长江口是典型的潮汐河口,咸淡交汇,水体中固-液界面过程十分复杂。本文研究长江口铜沙浅滩沉积物对Pb、Cd、cu的吸附。结果表明:泥沙表面的有机物,固一液界面ζ电位,介质pH值盐度、温度对吸附均有影响。介质pH值不仅影响水体中重金属的水解沉淀作用,同样影响泥沙表面的电性质。泥沙对Pb、Cd、Cu的吸附符合Freundlich等温式。     

长江口细颗粒泥沙对 Pb、Cd、Cu 的吸附

长江年输水量达一万亿公方,并携带五亿吨泥沙入海。长江口是典型的潮汐河口,咸淡交汇,水体中固-液界面过程十分复杂。本文研究长江口铜沙浅滩沉积物对 Pb、Cd、Cu 的吸附。结果表明:泥沙表面的有机物,固-液界面ζ电位,介质 pH值盐度、温度对吸附均有影响。介质 pH值不仅影响水体中重金属的水解沉淀作用,同样影响泥沙表面的电性质。泥沙对 Pb、Cd、Cu 的吸附符合 Freundlich 等温式。     

TC11钛合金与5CrMnMo模具钢间接触换热实验研究

基于稳态热流法,利用自制的接触换热系数测量装置对TC11钛合金与5CrMnMo模具钢间的接触换热进行测试,探讨了界面荷载、界面温度、接触面粗糙度和玻璃润滑剂对接触换热系数的影响.实验结果表明:接触换热系数随界面荷载的增加而增大,且与界面荷载的幂指数函数近似成正比关系;接触换热系数随界面温度的升高总体上呈增大趋势;在相对较小的粗糙度范围内,产生接触换热系数随接触面粗糙度增加而增大的反常现象;玻璃润滑剂的存在使接触换热系数降低了1～2个数量级,厚度的影响尤其明显.