石墨烯超表面光学性质研究进展

超表面是具有亚波长尺度周期性人造结构的一种二维超材料,通过结构设计,对入射电磁波进行控制,在各类器件上有非常广泛的应用前景.石墨烯具有独特的电学、光学、热学和机械特性,石墨烯超表面受到了越来越多的关注.利用外部电压改变石墨烯的电导率可以灵活地设计出不同功能的器件.介绍了超表面的基本概念,根据超表面的分类简述了各类石墨烯超表面的发展进程,并对目前问题和未来发展趋势进行了讨论.     

脉冲激光辐照 TiO2材料损伤的数值计算

构建了高斯脉冲激光辐照半导体材料的二维轴对称模型及热源模型,通过求解热传导方程计算了材料表面沿径向和纵向及材料表面中心的温度场分布.采用多物理场直接耦合分析软件COMSOL Multiphysics分析了1064 nm纳秒级脉冲激光辐照半导体材料TiO2的温度场分布.分析单光子吸收与自由载流子吸收对材料温升的影响.结果表明,对于波长为1064 nm的脉冲激光辐照TiO2,当激光的峰值功率密度达到108W/cm2时,自由载流子吸收的作用已不可忽视.计算温度场时,应同时考虑两种吸收.     

水热合成制备层次孔管炭材料及形成机理研究

将可溶性淀粉作为材料前驱体,利用水热合成的方法,在无模板和添加剂条件下制备了具有一定层次分布的多孔管炭材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附脱附仪、元素分析仪(EA)、傅立叶变换红外分析仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)对产物的表面形貌、孔隙结构、元素组成、表面官能团及燃烧特性进行了表征,并提出了层次孔管炭材料的形成机理.结果表明:该材料宏观上形成了多层次孔管结构,微观上则是由大量水热炭球形成的交联结构.虽然材料的元素组成和表面官能团结构与常规条件下制备水热炭没有显著差别,但是相同温度和时间下所得水热炭产率相比常规条件提高了5~7倍;根据对照实验结果,推测该材料多层次孔管结构的产生,是在水热反应过程中反应釜内表面产生的气泡作用下形成的.     

声学超材料声场增强与传感应用技术

声学超材料是一种新型的声学介质,它通过设计结构来实现天然材料所不具备的物理特性,获得人们所期待的超出常规的声学属性。在声学应用中,超材料经常被设计出各种结构以实现声波调控的目的。由于具有结构灵活、设计性强和超出自然材料的优异性能等优点,声学超材料受到了广泛的关注,也成为声学领域的一个热门研究方向。本文针对声场增强型声学超材料,结合超材料声学传感技术的研究发展,介绍了几种具有代表性的研究成果,主要包括基于F-P共振型声场增强、Mie共振型声场增强的声学超表面和渐变型声场增强的声学超材料。简述了它们的基本原理和功能特点,并对声场增强型声学超材料的应用前景进行了展望。     

偏振无关超材料吸收器的研究

为了实现超材料吸收器在宽波段上具有高吸收效率,本文利用金属和介质层堆砌成具有金字塔结构的超材料吸收器。该种超材料吸收器结构具有90°旋转对称的特性,因此其在任意偏振上均能保持高吸收效率。经过模拟计算可得,本文设计的超材料吸收器在波段为0.747～2.665μm时具有90%以上的吸收效率,而且TE和TM偏振具有相同的吸收效率。     

模拟空间原子氧对Teflon FEP/Al薄膜性能的影响

采用同轴原子氧模拟装置进行了空间原子氧效应对温控材料Teflon FEP/Al薄膜的影响研究.在束流密度为1.07×1016atoms/cm2·s的条件下,对材料进行不同剂量辐照,研究了Teflon FEP/Al薄膜的质量损失、表面形貌、表面粗糙度和光学性能的演化规律和表面元素的组成变化.试验结果表明,材料的质量损失与原子氧辐照剂量成正比例关系.随着原子氧辐照剂量的增加,材料的表面形貌由平整变为"地毯状"形貌,表面粗糙度、太阳吸收率和太阳吸收率与热发射率的比值发生明显变化,从而导致材料光学性能发生变化.辐照前后材料表面成份组成变化不大.     

非对称结构平面电磁超材料的微波特性研究

利用有限元法研究了非对称平面电磁超材料的Fano谐振.给出了谐振频率处的表面激发电流分布,利用Fano公式对非对称电磁超材料的透射谱进行拟合.逐一分析单一金属环的电磁响应,发现非对称金属弧之间的耦合作用导致了Fano谐振.分析了结构参量对Fano谐振性能的影响,并研究了入射电磁波偏振旋转角对Fano谐振的影响.结果表明,旋转偏振角是实现metamaterial性能调谐的方式之一.     

二维铁电材料的研究进展

铁电材料是一类具有优异的铁电、压电及热释电等性能的功能材料,有着很高的研究价值.随着科学技术的发展,对器件尺寸、功耗提出了更高的要求,微型化、集成化成为目前铁电材料的一大发展趋势.传统铁电材料由于尺寸效应、表面效应等因素制约了其在纳米尺度下的应用,如何解决这一问题成为当下的研究热点之一,其中寻找具有铁电性的二维材料是可能的解决方案.该文综述了近年来研究者们关于二维铁电材料的探索,介绍了二维铁电材料的独特优势,解释了二维材料铁电性的来源以及调控,最后对该领域今后的发展提出了展望.     

二维过渡金属碳化物的结构、电磁特性及微波吸收性能

二维(2D)过渡金属碳化物(MXenes)具有完美的层状结构、超高导电性和易调控的活性表面,这些优点使其在微波吸收和电磁屏蔽应用中表现出极大的吸引力。本文综述了2D MXene基材料的结构、电磁特性和微波吸收性能,并分析了目前该材料面临的主要问题和未来的发展趋势。     

多功能和耐久性超疏水表面的研制进展

受生物启发而发展出的超疏水技术,自获得以来就一直被广泛关注.因其在自清洁、防水防冰抑霜等方面的独特效用,超疏水技术在众多领域有着极大的应用潜力.近几十年的研究历程中,具有单一超疏水功能材料的研究已经发展得足够成熟,但伴随着日常应用中暴露的问题和各行业发展对材料提出的新要求,单一超疏水功能的材料,已远不能满足各行业应用需...     

改性石墨烯/改性氧化铝协同提高硅脂的导热性能研究

随着集成电路的发展,对热管理材料的性能提出了日益严苛的要求.借助接枝在氧化石墨烯(GO)上的烯丙基胺的碳碳双键与硅氢键的反应,将硅油分子接枝在GO表面,同时对Al2O3采用十六烷基三甲氧基硅烷进行表面修饰.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和热失重分析(TGA)等手...     

X射线Bragg—Fresnel元件中金属吸收层的热变形问题

研究Ｘ射线Ｂｒａｇｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ元件中金属吸收层的热变形问题,给出因Ｘ射线辐射引入的热载荷所产生的金属吸收层衍射图形尺寸膨胀量及金属吸收层热应力的计算结果,探讨Ｘ射线Ｂｒａｇｆｇ－Ｆｒｅｓｎｅｌ元件基底材料的的选择和厚度尺寸与元件在热载荷作用下热变形的。     

一种可以实现线-圆和线-交叉极化转换的反射型超表面

提出了一种可以通过反射同时实现2种不同极化形式的极化转换超表面.仿真结果表明,该超表面在频带范围14.21～16.70 GHz内可以实现比较理想的线-圆极化波的转换,并且可以在近5GHz的频带范围(25.50～30.42GHz)内实现线-交叉极化波的转换,且极化转换率的均值高达97%左右.该极化转换超表面在毫米波雷达、天线设计等军事领域具有广泛的应用价值.     

金属镁原子簇离子碎片的二次离子质谱研究

由于SIMS分析具有很高的表面检测灵敏度,可以检测超轻元素和用作同位素分析,特别是它能检测以电离态形式存在的靶材料的原子簇碎片,因而可比其它许多表面分析方法(诸如AES和XPS)更直接地提供有关这些离子碎片构型的信息.本文通过把对清洁的金属镁表面进行SIMS分析的实验结果,同我们用量子化学从头计算法对镁的某些原子簇离子的稳定性计算结果相比较,从实验和理论两方面探讨了金属镁在熔盐中的化学结构和形成原因,为熔盐-液体金属的相互溶解作用提供了有参考价值的信息.     

甲醛废热锅炉复合钝化处理的研究

对用表面复合钝化处理的20g碳钢代替1Cr18Ni9Ti不锈钢制造生产甲醛的氧化反应器(废热锅炉)进行了研究,结果表明,用铝酸盐和磷酸盐等对碳钢表面进行复合钝化处理,形成含Mo、P的复合钝化膜,使碳钢具有良好的耐蚀性.经此复合钝化处理的碳锅可用来代替不锈钢,制造甲醛氧化反应器废热锅炉。此废热锅炉已在湘潭合成化工厂得到实际应用,其使用寿命已超过该厂原不锈钢废热锅炉的寿命.     

碳包覆对Li/CuV2O6电池性能的影响

用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料CuV2O6,XRD衍射证明制备的材料无杂质且结晶度良好.通过球磨技术在制备的CuV2O6表面包覆乙炔黑,用XRD、SEM对包覆前后CuV2O6材料的结构和表面形貌进行对比,应用循环伏安、交流阻抗及恒电流充放电技术研究了包覆前后材料电化学性能.结果发现,包覆在CuV2O6表面的乙炔黑疏松多孔,具有较强的吸附电解液的能力,可以显著降低电极的表面阻抗和电化学阻抗,减少电极的极化并提高电池的放电电压和放电比容量,对于提高电池的循环稳定性也具有重要的作用.     

X射线吸收谱在双金属纳米粒子结构研究中的应用

双金属纳米粒子具有尺寸、组成和结构可控的特点,在催化和材料领域具有广泛的应用.基于同步辐射的X射线吸收谱技术在双金属纳米粒子的结构研究中具有重要的作用.介绍了X射线吸收谱(XAS)的基本概念,并通过实例介绍了XAS在双金属纳米粒子结构研究中的具体应用.     

硬状态金属材料表面力学性能的研究

通常用X射线衍射线的半高宽作为材料表面的强度指标.对于硬状态材料,喷丸表面的半高宽显著减小,但其屈服强度却明显提高,这一结果说明,表面屈服强度能比半高宽更好地表征材料表面的力学性能.用表面屈服强度这一新指标,可以对材料表面进行研究.实验结果表明,喷丸影响层是处于加工硬化状态,而不是处于加工软化状态,喷丸和未喷丸试样表面的屈服强度都低于整体的屈服强度,这是表面产生残余压应力的原因.     

表面芯光纤器件实验室

由于光纤端面尺寸小且可以长距离传输,功能单元和功能材料易于微纳尺度纤内集成,因而更适合发展集成器件.Lab-on-fiber集成器件已成为纤维集成光学的研究热点.该文详细介绍了两种具有较强倏逝场的表面芯光纤(外表面和内表面),重点研究表面芯光纤光学特性及基于表面芯光纤的器件传感应用.该类器件制备简单,在生物化学传感领域有重要应用.     

飞秒Z扫描技术测量材料光学非线性的研究

介绍了用飞秒脉冲光Z扫描技术测量材料光学非线性的方法.指出了用飞秒Z扫描技术测量材料的光学非线性时出现的溶剂非线性问题(在波长800nm下,测得了空玻璃比色皿池充满常用的溶剂去离子水和乙醇后的非线性折射率系数n2值分别为1.61×10-14 esu和2.26×10-14 esu);材料出现非线性折射及非线性吸收饱和现象问题;热透镜效应问题;激光器参数的选用问题,并提出了相应的解决的方法.