纳米Cu_2O开口空心球的制备及其光催化性能的研究

以Cu(CH3COO)2·H2O为原料,PVP(聚乙烯吡咯烷酮)和NaOH为添加剂,葡萄糖为还原剂,通过液相法在70℃下一步合成纳米Cu2O开口空心球.采用XRD、SEM、BET和紫外-可见分光光度法等手段对所制备的纳米Cu2O开口空心球进行表征.实验发现,PVP及洗涤水温对开口空心球结构的形成起关键性作用.由于此Cu2O样品的特殊形貌,其对有机染料活性艳红(X-3B)有较高的光催化活性,在1 h内降解活性艳红的效率高达98.26%.

模型参数对开口空心球超材料透射行为的影响

为了探究模型参数对开口空心球(Split Hollow Spheres,SHS)超材料声学透射行为的作用机理,采用声学有限元方法(FEM)模拟了SHS超材料结构单元,计算球壳材料杨氏模量、泊松比、密度以及环境温度和气体密度等模型参数发生变化时的声透射谱,并推导出相应结构单元的等效模量值,最后将各参数对透射谱和等效模量的影响进行比较。结果表明:当SHS球壳材料的杨氏模量增大到2×108 Pa时,声透射谱中阻带峰值和负等效模量频带同时向高频方向移动,透射阻带宽度保持不变;球壳材料的泊松比和密度对透射阻带和负等效模量频带无明显影响;当环境温度逐渐升高时,阻带峰值和负等效模量频带同时向高频方向移动,透射阻带宽度保持不变;当气体密度逐渐增大时,阻带峰值向低频方向移动且幅值变小,透射阻带宽度变窄,同时负等效模量频带向低频方向移动且幅值变小。研究发现,在球壳的材料参数和环境因素中杨氏模量、温度和气体介质的密度对SHS结构单元透射行为的影响尤为突出。

一种基于开口空心球的声学超材料

提出了一种基于局域共振的开口空心球(spilt hollow spheres,SHS)模型,数值计算和声学透射实验结果表明基于该模型的声学超材料可以实现负的弹性模量.为了说明SHS的局域共振性质,研究了微结构SHS几何尺寸(例如开口孔径d和空心球直径D)变化时材料的透射性质,结果表明SHS的几何尺寸的改变对声学超材料的透射吸收峰频率有显著影响.另外,还研究了SHS不同排列方式对透射行为的影响,发现单层样品中SHS单元数目以及晶格常数的变化不会引起谐振频率的变化,但是随着SHS单元数目或者样品排列层数的增加,材料的谐振强度可以得到明显增强.

一种双频和宽频超表面材料的探索研究

本文设计并研究了一种亚波长厚度、宽带高效的吸声超表面材料,有望应用于航空噪声和振动的控制。首先提出了一种基于局域共振机理的开口空心球(SHS)人工微结构,理论分析和仿真计算表明这种结构的超表面材料在共振频率附近具有较强的吸声率;然后,将不同尺寸的SHS整合在一个结构中设计出嵌套开口空心球(NSHS),在空气基底中制备出NSHS超表面材料可以同时在双频段实现高效率的吸声效应;最后,增加海绵基底后,这种超表面材料可以实现500~1200Hz的宽频吸声效应。