铜、钴在Pt(111)面上电结晶过程的现场ECSTM研究

利用电化学扫描隧道显微镜(ECSTM)现场观察Co、Cu在铂单晶(111)面上的电结晶成膜过程。结果表明：Cu在铂单晶(111)面上的电结晶过程在欠电位下为层状平面生长，而本体沉积为三维岛状生长；Co在铂单晶(111)面上的电结晶过程无论是低过电位还是高过电位都呈三维岛状方式生长；Co、Cu电结晶过程均随过电位升高，成核数目增加。     

基于多结构快速生成算法的建筑物平面提取

针对RANSAC算法在多结构数据集中提取平面点时存在的不足,提出了基于多结构快速生成算法的点云平面提取的新算法.该算法在随机产生一组平面模型之后,通过每个点相对于模型的残差排序信息,计算条件内点概率分布,然后利用得到的内点先验分布概率指导模型采样.实验结果表明,该算法能准确地检测出点云数据中的平面,相比RANSAC算法具有更好的采样效率.     

分子动力学模拟研究ZIF-8颗粒对甲烷水合物形成过程的影响

为了揭示ZIF-8颗粒对甲烷水合物形成过程的微观影响机理,通过分子动力学模拟方法研究了有/无ZIF-8颗粒体系中的甲烷水合物成核及生长过程。结果表明：ZIF-8颗粒的加入会影响甲烷水合物的成核及生长动力学,加速或减缓水合物的成核及生长过程。ZIF-8不同的加入量对水合物形成动力学亦有着不同的影响作用。其中,加入少量的ZIF-8颗粒可在不降低水溶液中甲烷过饱和度的情况下,通过加速甲烷分子在水溶液中的运移及水分子的组装行为,促进水合物前驱体及闭合笼状结构的形成,推动水合物的快速成核及生长。当加入的ZIF-8颗粒达到一定浓度时会在短时间内吸引更多的甲烷分子从水溶液中逃离出来并在其表面聚集成纳米气泡,致使水溶液中的甲烷浓度降低、水合物形成驱动力下降,最终导致水合物的形成过程被明显地抑制。     

天花粉蛋白晶体生长的斜锥形成核机制

用原子力显微镜(AFM)研究了天花粉蛋白(Trichosanthin,TCS)晶体表面的斜锥形成核过程.对不同过饱和度下(σ=1.02～1.65)的TCS晶体成核过程进行了全方位的跟踪观察.发现在结晶前期,体系先采用线型生长,生长成链状聚集体,再进行侧向链间结合,最后形成不对称三维斜锥形核;在后期的成核过程中,TCS分子以尺寸不一的球形聚集体存在,并依次连接成串,进一步形成斜锥形核.通过AFM实验,详实地观测了TCS晶体生长的斜锥形成核过程,并从结构生物学角度阐释了这一成核现象的微观机制,给出了两种的成核途径.     

糖类添加剂对纳米碳酸钙形貌的影响

借助于液相碳化法制备了不同结构的纳米碳酸钙颗粒,利用TEM和XRD等方法研究了不同分子结构糖类添加剂对碳酸钙颗粒形态和结构的影响。研究发现直链结构糖类影响纳米碳酸钙的成核,碳化生成立方结构的纳米碳酸钙颗粒;环状结构多糖对纳米碳酸钙的成核和生长均产生影响,碳化生成球状、片状、针状、纺锤状、立方形等多种不同结构的纳米碳酸钙颗粒。     

氮气载气MOCVD外延生长GaN成核层研究

在GaN薄膜外延生长过程中,成核层的质量对外延薄膜的质量有着重要的影响。因此,虽然氮气气氛下生长高质量成核层是一个难点,但从安全和成本角度来考虑,值得去攻克这个难点。文章在氮气气氛下使用Thomas Swan 2英寸19片MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition)工业级生长设备在蓝宝石衬底上生长GaN成核层并利用原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)对样品表面进行表征。进一步研究了生长温度、生长时间、Ga源流量对GaN成核层的影响。结果表明GaN成核层的生长时间在2 min内呈均匀单层生长,生长温度在750℃以下成核岛分布均匀,Ga源流量与GaN生长速率呈线性关系,可简单的通过控制Ga源流量控制GaN成核层生长速率。     

Ω型凹槽微通道内的汽泡行为及流动沸腾特性

针对Ω型凹槽微通道内流动沸腾,运用VOF(volume of fluid)模型和用户自定义函数,对微通道内发生的一系列汽泡行为进行了数值模拟.结合Ω型凹槽微通道内汽泡成核生长、聚并、脱离的动态演变过程,分析Ω型凹槽微通道流动沸腾换热的特点.结果表明:与平直微通道相比,Ω型凹槽微通道内的汽泡行为较为不同,汽泡脱离周期缩短,主流区温度降低,汽泡与受热壁面之间存在液体薄层,有助于提升流动沸腾换热的稳定性、可靠性;不同的凹槽结构(凹槽深度H、凹腔直径D)强化传热效果不同;H=50μm,D=80μm的Ω型凹槽微通道,其换热系数最高;H=30μm,D=50μm的凹槽微通道则对应最低的换热系数;凹腔直径对微通道内的压降影响较为明显,较大的凹腔直径对应较高的压力损失.     

针形超微粒α—Fe2O3还原过程成核生长动力学

基于成核生长动力学经验方程，导出了气固反应过程成核生长动力学方程，应用于针形超微粒α－Ｆｅ２Ｏ３在氢氮气氛中还原过程。利用ＴＰＲ技术得到还原过程成核生长动力学方程。     

低维气体水合物的理论研究

随着20世纪后期天然气水合物在全球范围内的大量发现,气体水合物成为能源和资源领域的研究热点.然而,在亚纳米多孔材料内,由于空间尺度的限制,水合物的结构完全不同于常见的I型、II型和H型等体相水合物结构.本文主要结合我们在低维空间内水合物的相关理论研究工作,介绍了纳米空间内低维气体水合物结构及其成核和生长的动力学行为等方面的研究进展.探讨了一维碳纳米管内的氢气水合物以及理想的纳米孔隙夹层内的二维气体水合物的结构、性质及成核和生长的微观机理.这些研究不仅可以探索低维水合物的独特性质,而且有助于我们对沉积物和多孔材料内气体水合物的理解.     

液面在毛细管中升高与蒸气压高度分布的关系

本文阐述了液体在毛细管中升高或降低与其汽气压的高度分布之间的联系．即液体在毛细管中形成液柱，同时形成凹月面，液体在凹月面处的蒸气压低于毛细管底部液平面的蒸气压而等于液平面上方与凹月面等高处的蒸气压。另外，就几种常见的与蒸气压有关的自然现象作出了与现行物化教材不同的解释。     

荒漠沙晰皮肤感受器的形态学研究

应用扫描电镜和半薄切片技术对荒漠沙晰皮肤感受器的表面结构和显微结构进行了观察，皮肤感受器是位于鳞片凹窝中的帽状突起结构，中央具柱状感觉毛，其皮肤结构与一般皮肤有明显区别。     

三碘化铝促进的醌类化合物的还原及Diels-Alder反应

在现场制备的三碘化铝促进下，醌类化合物发生还原反应以良好产率生成酚类物，并且在原位与亲双烯体发生Diels-Alder反应从而生成凹状（内收）加合物。     

生命材料低温保护剂溶液二维降温结晶过程中的分形特征

在低温显微镜下,观察了低温保护剂溶液在降温过程中冰晶的成核与生长过程,并对异相成核结晶过程的图像做了数字处理.观察了冰晶在降温过程中的边界变化规律,发现异相成核后溶液的冰晶最终呈树枝状结构生长,而且随着降温速率加快,冰晶快速生长.对其进一步的分析表明,该过程具有分形的特征.鉴于这种结构形态变化的时间尺度易于观测,同时也反映了随着溶液黏度升高,水分子扩散难度越来越大,而水分子数目则随结冰量增加又减少等内在规律,则可以通过观察该过程结构形态变化,来研究溶液黏度、水分子扩散和结晶能力随降温速率、保护剂类型及浓度的变化规律.其结构的分形特征,恰好提供了理论工具,即可以在分形理论的框架内分析和了解这些规律.在目前还没有找到合适物理模型的情况下,研究低温保护剂溶液降温结晶和升温再结晶/反玻璃化的预防措施具有非常重要的意义.     

离子水合对胞内冰成核与生长的影响

使用Karlsson于1994年建立的细胞内冰晶成核与生长的模型研究了细胞内Na 和Cl-离子的水合对细胞内冰晶成核的影响.对水合层中的水分子数h取3个典型值0.0,1.0,2.0,详细研究了细胞内冰晶的成核与生长过程.取细胞内溶液为H2O-NaCl-丙三醇(Glycerol)三元系统,研究发现随着h值的增加,细胞内最终冰晶体积分数减少,而胞内冰晶成核的起始温度不变.取玻璃化转变对应的冰晶体积分数临界值为10,结果表明h的取值对玻璃化转变条件的确定有本质影响.对H2O-NaCl-Glycerol研究表明,在描述胞内冰成核与成长的理论模型中,h应为一状态函数h([cw,cs,ca],T)(其中cw,cs,ca分别是细胞内H2O,NaCl和丙三醇的质量分数).为进一步完善胞内冰晶成核与生长的模型,必须建立低温下h值与溶液组分、温度之间的函数关系.     

气体水合物晶体成核与生长机理研究

气体水合物的形成要经历溶解、成核、生长阶段，通过对均相成核和异相成核的理论研究，确定了晶核形成所需的的条件。根据对气体水合物晶体生长速率的影响因素分析，从理论上明确了生长速率与传热、传质以及动力学特性之间的规律。     

铝在NaCl-AlCl_3熔体中的电化学沉积

采用伏安扫描法、计时电流法和恒电流沉积法研究了铝在 NaAlCl_4 熔体中的电化学沉积过程。铝的电化学还原反应涉及一个成核/生长机理,且成核过程是渐进的。沉积铝的形状取决于电流密度。只有当电流密度为 2—10 mA/cm~2 时,沉积铝才是规则平整的。在高电流密度下(>15 mA/cm~2),由于含铝离子的扩散缓慢,沉积铝是枝晶状或蓬松状的。在低电流密度下(<0.7 mA/cm~2),由于电成核过程的控制作用,沉积铝呈棉絮状。     

低温透平膨胀机内非平衡自发凝结两相流动的数值研究

针对低温透平膨胀机内复杂自发凝结三元两相流动问题,基于非等温修正成核模型及Gyarmathy液滴生长模型,采用非平衡凝结数学模型,准确预测了气体快速膨胀中凝结成核和液滴生长的过程,基于数值模拟结果,研究了进口过热度和旋转作用对工作轮流道内自发凝结过程的影响,并分析了流道内液滴数目密度、液滴直径及带液量的分布规律。模拟结果表明:当进口过热度不够低时,快速成核发生在工作轮内导流段并发展缓慢,致使气体始终保持在较高的过冷度状态且成核区域较大;非平衡自发凝结与二次涡流的相互作用产生的逆温梯度会带来附加热力学损失,同时增大的逆压梯度会造成更强的边界层分离,从而引起附加流动损失;对于径-轴式工作轮,在二次涡流区域、吸力面壁面附近及尾迹涡流区域内容易发生液滴的聚集,这很容易引起二次成核并形成大尺寸二次液滴,进而带来附加机械损失。     

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.     

七星瓢虫成虫体表的细微结构

利用扫描电镜对七星瓢虫进行了整体性观察．结果显示，①瓢虫触角末端感觉毛分布稠密，并且有嵴突状构造，嵴突及其周围着生有椎状感受器．②鞘翅部分区域有凹窝状结构，内生有倒伏状的微毛．③足部第一、二跗节内侧有感觉毛形成的“毛垫”．这些细微结构可弥补一般形态学观察的不足     

七星瓢虫成虫体表的细微结构

利用扫描电镜对七星瓢虫进行了整体性观察。结果显示：（１）瓢虫触角末端感觉毛分布稠密并且有嵴突状构造，嵴突及其周围着生有椎状感觉器。（２）鞘翅部分区域有凹窝状结构，内生有倒伏状的微毛。（３）足部第一，二跗节内侧有感觉毛形成的“毛垫”。这些细微结构可弥补一般形态学观察的不足。