沉积能量对ABO_3型薄膜生长的影响

报道在Monte Carlo方法模拟多元氧化物薄膜生长的三维模型及模拟算法的基础上,模拟同质ABO3型薄膜外延的生长.引入粒子的沉积能量范围在0～2eV(假设沉积粒子所带能量较低,为了避免沉积粒子与基底表面作用产生再次碰撞,使能量损失,使模拟的误差过大).模拟模型采用周期型边界条件,只考虑沉积过程和扩散过程.引入了沉积能量参数,研究了薄膜生长初期岛的形貌,数量和尺寸的变化;以及对薄膜的生长模式和形貌变化的影响.模拟的结果表明在0.2ML(ML表示单层monolayer)覆盖度,0.05ML/S沉积速率,800K沉积温度下,随着粒子沉积能量的加大,在薄膜初期岛的形成中,岛的数量减少,尺寸加大.在0.6ML覆盖度,0.01ML/S沉积速率,800K沉积温度下,薄膜的生长模式更趋向于层状生长.     

苯乙烯等离子体聚合过程的发射光谱研究

为实现对聚合膜结构、性能的优化控制，通过测量苯乙烯等离子体辉光区和两极板鞘层区内的发射光谱，得到了ＣＨ、Ｃ４Ｈ２＋粒子发射强度与放电气压、功率的变化关系曲线，并以此研究了等离子体内部过程与膜结构、沉积速率之间的关系。研究结果表明，等离子体聚苯乙烯薄膜的沉积速率取决于等离子体中所产生的各种活性粒子（包括激发态分子、碎片自由基、离子等）的总数目；而聚合膜中的苯环含量，则与气相中含有苯环基团的那部分活性粒子数目相关。     

低温下超薄膜分形生长的Monte-Carlo模拟

用 Monte-Carlo方法模拟了不同沉积速率下超薄膜中多粒子扩散、多中心生长的动力学过程。成核率随沉积速率的增大呈指数上升 ,成核率随时间的增大而迅速下降 ;对于确定的沉积速率 ,各个粒子在衬底上的扩散步数相差非常大 ;粒子按扩散步数的分步具有多重分形的特性。     

光化学沉积法制备Ag掺杂SnZn(OH)_6空心粒子及其光催化性能

采用均匀沉淀法制备了具有立方相的Sn Zn(OH)6(ZHS)空心粒子,然后通过光化学沉积法将Ag+还原为Ag0粒子负载于其上,制备得到负载Ag纳米粒子的Sn Zn(OH)6粒子;使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(DRS)等方法对产品进行了表征,并对其在紫外及可见光下降解罗丹明B的光催化活性进行了检测.结果表明,负载金属银粒子的ZHS不仅在紫外光下对罗丹明B的降解能力有显著的提高,而且对可见光也有明显的响应.     

TiO2纳米晶表面羟基自由基的生成对光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2.用X射线衍射谱(XRD)测定了TiO2粒子的晶相结构;以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了TiO2表面羟基自由基的生成;以降解罗丹明B(RhB)为模型反应,考察了TiO2粒子的光催化活性.结果表明,TiO2粒子的晶相结构对其羟基自由基的生成和光催化活性产生显著影响;羟基自由基的生成速率越大,光催化活性越高.     

化学沉积法制备具有表面增强红外效应的铜纳米粒子

利用化学沉积法在锗基底上制备金属铜纳米粒子,探讨了表面活性剂的种类、浓度、沉积时间等因素对铜纳米粒子形貌的影响.以二巯基丁二酸为探针分子,用红外衰减全反射方法(ATR)和红外透射法(TR)考察了所制备的活性基底的红外表面增强效果.用SEM对制备的基底进行了表征.结果显示:(1)1×10-3mol/L的硫酸铜溶液中加入1 mL三乙醇胺表面活性剂,沉积时间为8 h所制备的活性基底在ATR测量时红外增强效果最好,但在红外TR测量时则没有增强信号,其粒径在100 nm左右.(2)1×10-3mol/L的硫酸铜溶液中加入1 mL聚乙二醇400表面活性剂,沉积时间为8 h所制备的活性基底在TR测量时红外增强信号远远大于用ATR测量时的增强信号,其粒径在500 nm左右.该材料在生物样品的检测方面有一定的应用价值.同时考察了所制备的铜纳米粒子的稳定性,结果表明该基底材料具有较好的稳定性.     

超声速等离子喷涂氧化锆粒子时的加热熔化特性分析

应用格林函数法求解超声速等离子喷涂(SAPS)过程中氧化钇稳定二氧化锆(YSZ)粒子的加热熔化时间问题,得到了一个解析解;对SAPS过程中粒子熔化时间和熔化界面推移情况进行了数值模拟,所得结果与实验结果相符.熔化过程的模拟结果显示:粒子的初始温度对熔化速率有一定的影响,喷涂前预热粒子可以加快它的熔化;减小粒子半径可以缩短粒子的熔化时间,提高粒子的扁平化程度.在SAPS过程中,通过过筛控制粒子半径有助于获得结构精细、致密的典型细密柱晶组织.     

通风管道弯头内粒子沉积的模拟

采用数值方法对矩形弯头中的气溶胶粒子沉积规律进行了模拟,并分析了不同的弯头截面宽高比和弯曲比时粒子的相对沉积率,给出了输送过程中弯头内粒子的浓度场图谱.结果指出,粒子沉积率随弯曲比和粒子Stokes数的增加而上升,湍流扩散对小粒子沉积影响明显,但大粒子在弯头内的沉积主要受惯性作用控制.     

利用壳膜制备碳酸钙及形成机理研究

利用鸡蛋壳膜控制反应物的扩散速度,制备了不同形貌的CaCO3材料,模拟再现了生物矿化过程中Ca2 离子在有机物调制下形成不同形貌CaCO3的过程.由于壳膜内外表面结构不同,沉积在外表面得到由片状粒子组成的CaCO3晶体,而沉积在壳膜内表面得到由小粒子组成的多面体CaCO3晶体.利用X-ray粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试手段对样品的物相、结构、形貌和尺寸进行了表征,并初步探讨了CaCO3的形成机理.     

悬浮液特性对电泳沉积羟基磷灰石涂层的影响

涂层裂纹控制和沉积速率的研究是设计和优化电泳沉积涂层的基础.悬浮液特性是影响电泳沉积涂层的关键因素之一.通过对不同pH条件下悬浮液的粒径、zeta电位、电导率和稳定性等参数的测定,探讨悬浮液特性参数对电泳沉积羟基磷灰石涂层过程中涂层裂纹控制和沉积速率的影响.结果表明:沉积速率随悬浮液pH的增加先增加后减小,并在pH 2.9附近获得最大值.此外,沉积速率还受陈化时间的影响.悬浮液pH对涂层裂纹控制有重要影响,在pH 2.9附近电泳沉积获得的涂层的裂纹最少.悬浮液在pH 2.9附近(电导率为11～12 μs/cm)且陈化1～2 d是电泳沉积针状羟基磷灰石涂层的适宜条件.     

金属有机化学气相沉积薄膜制备中传热传质的数值模拟

建立水平式GaAs的金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)数学模型, 采用求解压力耦合方程的半隐式(SIMPLE)算法对反应气体流动进行二维数值模拟, 并基于边界层动量、热量与扩散传质的相关理论分析了薄膜制备过程中化学组分的输运, 以及反应前驱物与气相之间的传热过程. 计算所得的GaAs生长速率与实验结果吻合较好. 同时, 数值讨论了反应器进气流量、操作压力以及基底温度对GaAs生长速率的影响. 薄膜生长的速率峰值随入口气体速度的升高而有所增大, 但薄膜生长逐渐趋于不均匀性. 因此, 选取气流速度为0.104 m/s. 薄膜生长速率随着操作压力的增大而增大, 当压力为6 kPa时, GaAs生长速率较压力为2 kPa时提高了223%, 薄膜具有较好的生长速率和均匀性.基底温度对薄膜生长速率影响显著, 在1 050 K时薄膜有良好的生长速率和均匀性, GaAs生长速率比温度为950 K时提高了123%. 研究结果为优化MOCVD反应条件及其反应器的结构设计提供了理论依据.     

送粉气流对冷喷涂流场及粒子速度影响的数值模拟

通过建立二维数值模型,利用计算流体力学软件进行数值模拟,研究了送粉气流压力和温度对冷喷涂过程中流场及粒子速度的影响.结果表明:喷涂中不可忽略送粉气流对流场及粒子速度的影响;为将粉末注入喷管,送粉气流的出口压力不能小于出口处的主气流压力,但增大送粉气流压力会使得进入喷管渐缩段的送粉冷气体流量增大,从而排挤高温主气流,同时也降低喷管气体流动的滞止焓,导致喷管喉部声速减小,不利于粒子加速;增加主气流温度对粒子加速效果不明显,而增加送粉气流温度可有效提高粒子撞击基板的速度,进而提高粉末粒子的沉积效率.     

具有大裂缝的气井水锥问题的数值模拟

当具有大裂缝的底水气田的气井生产时,经常发生底水突然通过大裂缝串入井孔而影响天然气生产。显然,借助数值模拟方法以了解地下气、水流的动态变化对于提高采收率甚为重要。但是对有大裂缝的气田,普通数值方法结果无效,必须另辟途径。通过讨论大裂缝三维水锥问题的数值模拟,认定大裂缝的主渗透率方向在大裂缝曲线切向上,借助张量变换理论和有限体积法,导出了描述有大裂缝的三维气井水锥的离散方程。实算表明了这种方法比通常方法更能反映气井水窜真实过程。     

基于最小二乘支持向量机的二氧化碳驱油沥青质沉积对储层伤害的动态分析

油田开发过程中注CO2驱替原油常会发生沥青质沉积现象,沥青质沉积由于吸附和桥塞作用会伤害储层,会降低储层的孔渗性。本文利用数值模拟方法研究沥青质沉积过程,及对油田实际生产的影响。首先通过LSSVM机器学习算法拟合了沥青质沉积与气体浓度及压力之间的非线性关系;之后运用渗透率伤害GPT模型来建立砂岩储层沥青质沉积量与渗透率降低率的伤害模板;最后建立了五点井网下的地质模型,模拟相应工作制度下沥青质伤害前后的注入井注入能力、生产井生产能力及剩余油分布状况。模拟结果表明,沥青质沉积主要集中在近井地带,对注入井的注入能力影响较大,同时由于沥青质对储层的伤害会导致渗流阻力的增大影响气水波及效率,从而引起生产井产量的下降及最终采收率的降低。     

CO2驱替沥青质原油长岩芯实验及数值模拟

针对CO2驱油过程中出现的沥青质固相沉积现象,综合考虑注气过程中沥青质在多孔介质中的沉积、吸附及堵塞效应,建立了CO2驱替含沥青质原油多相多组分渗流模型。以长岩芯实验为基础,拟合实验数据表明使用本文建立的模型计算的采收率与实验值更接近。同时对CO2气驱过程中沥青质沉积规律进行了探讨,模拟研究表明,注入CO2过程中,沥青质沉积首先发生在注入端;沥青质吸附也首先发生在注入端,但随着注入气量的增加,存在解吸附过程;沥青质沉积前缘与注气前缘一致,说明注入CO2是导致原油中的沥青质沉积的主要原因。     

吉林新立油田CO_2非混相驱模拟研究

利用专门建成的高压线性物理模拟装置，以吉林新立油田为原型进行了一系列ＣＯ２非混相驱模拟实验。实验内容包括ＣＯ２注入率、ＣＯ２段塞大小、交替注方式、气水比、水气同注及注ＣＯ２时机等因素对驱油效果的影响。研究结果表明：影响ＣＯ２非混相驱效果的最关键因素是ＣＯ２段塞大小和油层压力。注入率对驱替效果也有较大的影响，交替注入和气水比的影响是次要的。实验结果还表明：对新立油田而言，在较低的含油饱和度下，ＣＯ２非混相驱仍能有效地提高原油采收率。     

文丘里计测量气—固两相流测量的实验和数值计算

给出可用文丘里计测量气-固两相流流量的实验和数值计算的结果,发现了进口与喉口以及喉口与扩张段之间的压差灵敏度是确定载荷比和气体流量的主要参数,压降可被守恒变量和源项模型预测,并与实验值相吻合,文丘里计有可能作为测量气-固混合物在一相流量的一种手段,     

半导体桥对粒状炸药的微对流传热数值模拟

该文用气固两相流理论研究半导体桥使奥克托今炸药受热发火的微对流传热过程，建立了数值计算的数学模型，并采用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ差分格式进行了数值模拟计算。计算结果说明硅蒸汽冷凝释放潜热在使炸药受热时起主要作用。     

钢表面化学气相沉积碳化钛

采用化学气相沉积（CVD）法，以TiCl4-CH4-H2为原料气体，在不锈钢表面获得了致密的碳化钛(TiC)膜，研究了TiC的成膜速度、表面形貌和日本择优取向与沉积条件的关系。结果表明，沉积温度Taep、碳钛比CH4／TiCl4强烈的影响TiC的成膜速度、表面形貌和晶体择优取向。CH4／TiCl4低时，TiC晶体的择优取向为（220）；CH4／TiCl4高时，TiC晶体的择优取向为（200）。气氛中活性碳的平衡浓度是决定碳化钛的表达形貌、晶体择优取向的主要因素。     

喷射沉积过程中气体流场的测定及数值模拟

采用组合式皮托管测量的方法测量了喷射沉积过程中的雾化气体流场,并基于神经网络的方法对流场进行数值模拟,获得了较为精确的雾化气体压力与流场中轴向气体速度之间的关系,实现了对不同气压下气体流场的预测。