Ge基二维正方晶格光子晶体带隙优化设计

采用平面波展开法模拟二维光子晶体在E极化和H极化下的能带结构,研究Ge基二维正方品格光子晶体的填充比以及晶格排列结构对最大禁带宽度的影响.结果表明:在空气背景材料中填充Ge柱的介质柱结构中,可产生TE、TM带隙,且各方向完全带隙出现在r/a =0.19～0.47范围内,最大完全带隙禁带宽度可以达到0.064(归一化频率);在选取Ge为背景材料的空气孔型结构中,同样可产生TE、TM带隙,且各方向完全带隙出现在r/a=0.46～0.49范围内,最大完全带隙禁带宽度可以达到0.051(归一化频率).同时,不论在介质柱型还是空气孔L型结构中,带隙宽度都随着r/a的增大呈先增大后减小的趋势.

聚合物/金属复合材料界面性能的原子尺度表征

聚合物/金属界面性能显著影响由金属和聚合物形成的复合材料的力学性能。结合热力学理论分析和分子动力学模拟,系统计算了几种典型聚合物(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS))和金属(Al、Ni、Cu、Fe)形成界面的断裂能及界面强度。聚合物/金属界面的界面应力随着界面位移的增加先增加,达到强度后进入界面损伤阶段,界面应力减小,直到界面完全断裂,应力降低为0。不同聚合物/金属界面的强度大小变化趋势与界面断裂能一致,界面断裂能模拟与理论计算结果基本一致。聚合物/金属界面断裂能与金属表面能强弱有关,由于金属的表面能随着Ni、Fe、Cu、Al的顺序逐渐减小,相应形成的聚合物/金属界面的断裂能也按照聚合物/Ni、聚合物/Fe、聚合物/Cu、聚合物/Al的顺序逐渐减小;同种金属情况下,PE/金属和PP/金属的界面强度相近,且均小于PS/金属的界面强度。进一步,界面的损伤通过聚合物的自由体积演化进行了表征。研究结果为聚合物/金属复合材料的选材、设计及应用提供了依据。