不良导体导热系数测量仪器的改进及“温差发电”装置设计

针对高校重要的综合性热学实验—不良导体导热系数测量装置中铜盘上下表面散热不均匀、散热系数存在差异而产生实验精度不高的问题,借助水冷交换器,自制水循环装置,通过在散热盘底部分别安装两块尺寸为40*80*10(mm)和五块尺寸为40*40*10(mm)的导冷块两种方式改进装置,实现均匀散热,采集并处理数据,结果表明,第一种改进方式更佳,实验精度提高了9~15倍。在此基础上,基于半导体的塞贝克效应,利用加热盘与散热盘的余热,成功将后者由负载变为电源,设计了绿色环保发电模式—-温差发电装置,实现了发光二极管之“光”和音乐之“声”和直流电机带动扇叶之“动”,并分析了三种负载端电压与温差特点及线性元件与非线性元件的伏安特性曲线。

基于高双折射侧边抛磨光子晶体光纤的表面等离激元共振双参量传感器

利用表面等离激元共振(SPR)技术设计了一款高双折射光子晶体光纤(PCF)传感器,可以实现宽范围的双参量高灵敏度传感.采用侧边抛磨的结构,内部空气孔呈三角晶格排列.金纳米层涂覆在抛磨面直接与待测物接触作为测量折射率RI的通道,更加方便检测工作的进行,靠近纤芯的椭圆孔内充满氯仿用来探测温度.两个独立的通道以及由非对称引入的双折射可以确保独自测量折射率和温度的变化,解决了交叉灵敏度问题.借助全矢量有限元软件COMSOL Multiphysics,灵活使用散射边界条件可以很好的对光子晶体光纤传感器的光学特性进行数值分析研究.实验结果表明,文中提出的传感器可以测量折射率范围为1.32~1.39,温度范围是20~60℃,在500~1100 nm的波长范围内可以观察到明显的表面等离激元共振效应.为了进一步分析该结构的性能,对主要结构参数(抛光面金膜厚度m_(1)、Ta_(2)O_(5)厚度m_(2)、中心空气孔直径d1以及占空比)做了研究分析.仿真结果得到折射率传感下的平均波长灵敏度5700 nm/RIU,最大波长灵敏度13200 nm/RIU,最大振幅灵敏度818.44 RIU^(-1),传感器的折射率分辨率为1.75×10^(-5)RIU.温度传感范围为20~60℃,得到最大波长灵敏度为2.6 nm/℃,最大振幅灵敏度为0.363℃-1,以及传感器的温度分辨率为3.84×10^(-2)℃.该工作对于高灵敏度、实时、分布式、多参量测量SPR传感器的设计和实现具有指导意义.

一个传统磁学实验的改进与拓展研究

对传统的霍尔效应测量通电螺线管内部磁场实验装置进行改进,在不影响原实验内容的基础上,拓展了实验装置的应用,可研究不同螺线管磁场分布及螺线管参数对磁场的影响。通过对现有实验装置的改进及拓展研究,将基础实验项目与本科生动手能力培养、科研能力训练有机结合,是一种非常好的创新和尝试。

太赫兹平面环偶极子超材料传感器及地沟油检测

利用镜像对称的方形双开口环结构设计制备了一款太赫兹环偶极子超材料传感器,该传感器在1.436 THz处产生Q值为16.8的透射谐振谷。谐振频率处结构表面电流分析表明,该结构能在抑制电偶极子和磁偶极子的同时迅速增强环偶极子。作为生物传感器,该器件在分析物厚度饱和时灵敏度高达348.8 GHz/RIU,可以高灵敏感测表面介电环境的微小变化。实验结果验证了其对标准食用油和劣质地沟油的良好分辨性,表明该器件在食品安全监测等方面有着潜在的应用前景。

Cu^(2+)掺杂调控NiZn铁氧体的P波段吸波性能

目的研究离子掺杂对NiZn铁氧体电磁特性的影响,提高NiZn铁氧体的P波段吸波性能。方法以NiO、ZnO、Fe_(2)O_(3)、CuO等为原料,采用高温固相反应法,通过球磨、预烧、造粒以及烧结等工艺,制备Cu^(2+)掺杂的Ni_(0.22)Zn_(0.66)CuxMn_(0.04)Co_(0.08)–xFe_(2)O_(4)(x=0.04、0.05、0.06、0.07)铁氧体样品。通过XRD、VSM和SEM分别表征样品的晶格特征、磁学特性和微观形貌,利用阻抗分析仪对样品的电磁特性进行测量。结果Cu^(2+)掺杂量的增加引起NiZn铁氧体的A-B超交换作用减弱和磁晶各向异性降低,样品的Ms、Hc和Mr都呈现出减小的趋势。样品的复磁导率与其磁特性关系密切,随着Cu^(2+)的增加,实部μ’减小,而虚部μ"增大。此外,Cu^(2+)掺杂量的增加对Fe^(2+)与Fe^(3+)之间的电子迁移率产生影响,使得复介电常数实部ε’增大,而ε"增大的主要原因是Cu^(2+)掺杂量的增加导致铁氧体内部产生了晶格缺陷。Cu^(2+)的掺杂量对样品的P波段吸波性能影响显著,随着Cu^(2+)掺杂量的增加,NiZn铁氧体的阻抗匹配特性明显改善,电磁衰减能力显著提高,这进一步降低了样品的最佳吸波匹配厚度。掺杂量x=0.07的NiZn铁氧体样品,在厚度为6.6 mm时,实现了有效吸波带宽完全覆盖P波段。结论通过调节Cu^(2+)的掺杂量可以调控NiZn铁氧体的P波段吸波性能,增加Cu^(2+)掺杂量对于降低样品的P波段吸波匹配厚度有积极作用。

超材料吸波体发展及在隐身技术中的应用前景

超材料研究从提出至今历经20余年,得到了突飞猛进的发展,其中,超材料吸波特性是研究热点之一。针对此研究热点,简述了超材料吸波体的提出,综述了超材料吸波体的发展,重点介绍了几种基本类型的超材料吸波体,如加载集总元件的超材料吸波体、多单元或多层结构超材料吸波体、多类型材料复合超材料吸波体,最后展望了超材料在隐身技术中的应用前景,并给出了超材料隐身技术走向实用化所面临的若干挑战及发展建议。

[(Ge_(5))Fe]_(∞)/四元环二嵌段共聚小分子/[(Ge_(5))Fe]_(∞)分子结自旋输运性质

采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的计算方法,研究四元环二嵌段共聚小分子自旋输运性质以及嵌入嘧啶基对分子结输运性质的影响.研究发现中心区为4,4′-二苯基联苯分子时,在极小偏压,磁阻接近于无穷大,随着偏压的增大磁阻逐渐减小,在较大偏压下磁阻变为负值.当嵌入嘧啶基后,在一定的偏压下,嵌入2个嘧啶基的分子结磁阻接近零,嵌入3个嘧啶基结构,磁阻小于零,嵌入4个嘧啶基结构时,磁阻最大.通过分析五种分子结在非平衡态下的透射谱,进一步对这些特性进行分析.

Ni/P(VDF-TrFE)的铁电性及磁电耦合效应

采用溶胶凝胶法和旋涂法在磁性金属镍片衬底上制备了有机铁电薄膜P(VDFTrFE),利用X射线衍射仪及振动样品磁强计表征了Ni/P(VDFTrFE)样品的晶体结构和金属镍片的磁学性质,结果表明,旋涂制备所得有机P(VDFTrFE)薄膜结晶形成了β相,镍片的饱和磁场约为2000(kAm^(-1)/4π).利用静电计和锁相放大器,研究了样品的电学性质和不同磁场方向的磁电耦合效应.可以发现,金属镍片作为磁性衬底制备得到的Ni/P(VDFTrFE)属于复合多铁性材料,该材料的磁电耦合效应具有各向异性,表现为平行方向大于垂直方向.实验所得结果为复合多铁性材料的制备和测试提供了重要的参考价值.

微波消解技术在环境化学分析中的应用研究

本文指出微波消解技术是一种新型的介质测量技术,在环境污染检测、化学元素消解中被广泛应用,符合我国可持续发展理念。本文简单概述了微波消解技术原理,探讨其在环境化学中应用优势,提出具体的应用策略,旨在推动其在环境化学分析中的实践应用,实现对环境污染情况科学检测。

磁场处理对液态水缔合结构影响的综合评价指标

为了对磁场处理液态水后其分子构造的影响提供一种可作量化评价的指标,该文通过对液态水的黏度、表面张力、与氧17核磁共振谱(Oxygen-17 nuclear magnetic resonance,17O-NMR)半峰宽的测量,研究了磁场处理对水分子内能、表面熵以及自由水分子比率的影响,并基于层次分析法,建立了量化描述磁场处理对液态水构造影响的综合评价指标(integrated assessment index,IAI)。结果表明,随磁场处理时间的增加,液态水的表面张力减小,而黏度与17O-NMR半峰宽增加,液态水缔合构造加强,IAI呈线性减小。综上可知,磁场处理对液态水缔合构造的形成具有促进作用,IAI能够对磁场处理下液态水缔合构造的变化进行量化表征。该研究结果为磁化水应用技术的研究提供参考。

外加磁场强度对磁流变弹性体特性影响的实验分析

制备3个不同质量分数磁性颗粒各向异性的样品,测量其在不同外加磁场强度下的剪切模量和韧性,并实验分析外加磁场强度对磁流变弹性体特性变化趋势的影响。结果表明:随着外加磁场强度的增强,磁流变弹性体的剪切模量会增大,韧性却会减小;对于不同羰基铁粉质量分数的磁流变弹性体,磁场强度变化对剪切模量影响较小,对韧性的变化影响大,当磁场强度变化50mT时,韧性变化量差值最大可达49%。

La_(0.8)Sr_(0.2)Mn_(1-y)Fe_yO_3微波电磁特性与损耗机制

用溶胶-凝胶法制备La0.8Sr0.2Mn1-yFeyO3（y=0．10，0．12，0．14，0．16）样品，测试并分析该样品在2～18GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率、损耗角正切及微波吸收系数与频率的关系，发现y=0．12，0．14时吸波的效果最好。样品厚度为2mm、y为0．12时，有2个吸收峰，吸收峰值最高达22dB，10dB以上吸收频带宽度达6．2GHz；厚度2．21mm样品8dB以上的吸收频宽达8．5GHz。初步探讨了该材料的电磁损耗机理，电磁特性参数在频率为12．4GHz位置发生阶跃式变化，在小于12．4GHz频率范围以介电损耗为主，在大于12．4GHz频率范围以磁损耗为主，这与Fe对Mn^3＋-O-Mn^4＋之间的影响有关。电导率测试表明在室温范围内电导在半导体范围内，有利于降低微波在氧化物表面的反射率。

吸波材料的吸波原理及其研究进展

介绍了吸波材料的重要性,阐述了不同情况下吸波材料的吸波原理、种类及其相应特点,综述了铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料及光学透明吸波材料近几年来的国内外研究进展及应用,并对开发高性能吸波材料提出了研发思路。

微波辅助萃取的微波吸收系数与吸收功率密度

微波吸收系数和吸收功率密度是反映微波辅助萃取效率的两个重要参量,前者代表了溶液对微波能的整体吸收比率,后者代表了溶液中某一点处微波能转化为热能的强度.文中根据微波在介质中的传播规律,导出了微波吸收系数与溶液复介电常数间的关系式;并以微波与物质相互作用的基本原理为基础,导出了微波吸收功率密度与物质复介电常数以及空间位置间的量化关系式.所得结论可为微波辅助萃取中溶剂的选择以及特定溶剂中微波频率的选择提供理论参考.

磁化或电离化微咸水理化特性试验

改善微咸水理化特性,提高微咸水利用效率,成为合理利用微咸水重要研究内容。为了对微咸水活化效果及活化微咸水理化特性进行定量评价,该文采用磁化和电离化法对微咸水进行不同的活化处理,通过室内测试,对电离化微咸水活化系统的技术参数进行了分析,并对活化微咸水的表面张力系数、溶氧量、电导率及p H值等理化特性进行了研究。结果表明,电离化系统要求接地电阻不超过5Ω;活化微咸水表面张力系数显著减小、溶氧量显著增加、电导率和p H值受到不同程度的影响;但对表面张力系数和溶解氧影响比较明显,对电导率和p H值影响不显著。在矿化度5 g/L时,活化微咸水表面张力相对减少9.14%-13.84%,溶氧量相对增加8.04%-10.23%,表面张力相对减少量与溶氧量相对增加量可以从客观上反应活化微咸水理化特性的变化,而表面张力相对减少量与溶氧量相对增加量之间又存在显著的指数函数关系。根据表面张力相对减少量,电离化微咸水活化处理效果优于磁化处理,磁场强度3 000 Gs与变频磁化处理活化效果显著。因此,可以用表面张力相对减少量作为定量评价指标对活化微咸水的理化特性进行综合性定量评价,以判断不同活化方式的活化效果。

纳米复合吸波材料的研究进展

纳米吸波材料是解决电磁污染和雷达隐身的关键因素之一,能提高电子系统的电磁兼容性和隐身装备的突防能力。目前正在研究覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光等波段的纳米复合吸波材料。介绍了纳米吸波剂的吸波剂机理,综述了其研究现状,并对纳米薄膜吸波剂、纳米陶瓷吸波剂、纳米铁氧体吸波剂和化学表面修饰纳米碳管吸波剂进行了探讨,总结了各自的有缺点。最后对制备强、宽、轻、薄的纳米复合吸波剂进行了展望。

La_xSr_(1-x)MnO_3氧化物的导电和吸收特性

对LaxSr1 -xMnO3氧化物的导电和吸收特性进行了研究。x =0 5时 ,其电阻率随着温度升高而上升 ,呈现金属导电特性 ,室温电阻率很低 ,为 3× 10 - 5Ω·cm。在 8～ 12GHz频率范围的微波电磁场中 ,它的吸收特性最佳 ,在涂层厚度 2 2 1mm时 ,吸收峰高 2 5dB ,峰宽 3GHz ,这是由于La0 .5Sr0 .5MnO3氧化物是一种铁磁材料 ,在上述频率范围内具有较大的磁损耗和介电损耗。

传输/反射法测量材料电磁参数的研究

分析了材料样品填充的矩形波导或同轴线等效网络的归一化通用矩阵 ,提出了一种求解材料电磁参数 (εr,μr)的解析方法。分析表明 ,特性阻抗 ZC与传播常数γ均可直接由传输 /反射参数确定。同时应用特性阻抗与传播常数得到了磁性材料的电磁参数 ( εr,μr)。利用特性阻抗 ZC、传播常数 γ以及同时利用二者分别得到了三个确定电介质材料复介电常数的公式 ,其解的离散程度反映出测量误差大小。它们可用于提高测量精度并确定测量误差 ;同时 ,可用于解决复介电常数测量的多值性问题与 π模糊性问题。实际测试结果证明本文方法是有效的且有实用意义。

矩形永磁体磁场分布的解析表达式

从分子环流模型出发,利用毕奥＿萨伐尔定理,对于仅在一个方向均匀完全充磁的矩形永磁块体,导出了其外部空间磁场分布的解析表达式· 该解析式能精确描述一块至多块按极性相反并列放置时矩形永磁体外部空间的磁场分布· 针对单块永磁体,还分析了磁场分布与永磁体几何尺寸之间的依赖关系,以及磁场大小随外部空间点离开永磁体表面距离之间的关系;

传输/反射法测量复介电常数的若干问题

研究了传输 /反射法测量线性材料复介电常数 εr 的厚度谐振、多值性等问题 ,得到了解决这些问题的有效方法。通过改进 NRW传输 /反射法 ,由散射参数直接得到了归一化特性阻抗与传播常数 ,从而可以把已有的三个确定复介电常数的方程用到 NRW传输 /反射法中。联合应用这三个方程解决了上述问题 ,这使得人们可以用传输 /反射法对任意厚度的样品在任意频率上进行复介电常数的稳定测量。