近晶相液晶超结构的多元外场调控

利用液晶的自组装和刺激响应特性,实现近晶相液晶多层级超结构的灵活构筑、动态操控和多功能应用对于激发更多前沿的创新性功能器件并推动液晶超结构的实用化进程具有重要意义。本文从近晶相液晶超结构的生长制备、多元外界刺激对缺陷结构的调制方法和动态调控规律等方面进行系统研究。首先,探究了图案化取向场和旋涂条件对近晶相液晶拓扑超结构的形态与大小的操控;然后,验证了焦锥畴超结构的微透镜成像功能,并通过材料复合优化和引入聚合物稳定策略,实现了正方焦锥畴阵列在35℃下(向列相)的电刺激动态调控性能;最后,研究了手性、光场和热场对双相态液晶超结构带来的多维度调控。本研究充分利用光取向场、聚合物网络、电场、手性、光场等多元外场刺激,实现了对近晶相液晶多层级超结构的多维度调控。

金属有机框架多面体微颗粒自组装超结构的设计策略

周期性超结构通常具有优异的光学性能,在光子晶体学、催化、传感等领域具有重要意义。在此,采用了声悬浮法和点滴法来探索多维有序金属有机框架(MOF)超结构的组装策略,并建立了组装参数与超结构维度和有序性之间的关系。结果表明:声悬浮法对MOF颗粒分散液浓度和颗粒的单分散性包容性极强,适用于三维超结构的自组装;点滴法对MOF颗粒分散液浓度和颗粒的单分散性有较高的要求,能组装出大面积二维MOF单层膜。该研究为利用各向异性微粒组装多维超结构提供了新的策略。

纳米粒子自组装超结构的制备及基于构效关系的性能

随着对纳米粒子形貌和尺寸的控制越来越成熟,由高度单分散的纳米粒子(粒径偏差不大于5%)自组装而成具有规则晶格结构的超结构成为可能,并受到越来越多的关注。纳米材料学家通过“人造块体”的概念来构建纳米粒子自组装超结构,以纳米粒子为“人造原子”,通过粒子间的相互作用力搭建具有不同堆积模式的超晶结构。作为一种“自下而上”构建材料的制备方法,纳米粒子的自组装技术可以实现材料器件的大面积制备。构效关系是自然界中广泛存在的一项基本原则,指的是物质的组成结构与其物理化学性能之间的关系。基于不同组装结构基元、不同堆积模式下的纳米粒子自组装超结构展现出区别于单分散纳米粒子和块体材料的特殊集体性能,在光学、电学、催化、生物医药等领域展现出广阔的应用前景。基于纳米粒子间的相互作用并充分利用外界环境,科研工作者们发展了一系列实现纳米粒子自组装的方法,从材料性能角度出发设计组装基元和堆积结构,构筑自组装超结构以实现功能定制化的集体性能。本文总结了纳米粒子自组装超结构的组装机理以及组装方法,并从构效关系入手,讨论了纳米粒子自组装超结构与材料的光学、电学、磁学、力学集体性能之间的联系,对近年来纳米粒子自组装超结构方面的研究进展进行了综述,重点论述了构效关系在纳米粒子自组装超结构中的体现。通过改变纳米粒子自组装超结构的组成元素和搭建结构,各类纳米制造技术可以调节纳米材料的物理化学性能,以适应各个应用领域的不同需求。

周期蜂窝超结构的振动性能分析

为探究周期蜂窝超结构在动力学减振控制方面的应用潜力,采用数值仿真分析方法,通过能带结构、模态振型、物理特性及有限阵列结构传输特性对周期蜂窝超结构的带隙特性及其形成机理开展深入分析。研究结果表明:在450Hz以内,由硅橡胶组成的二维周期蜂窝超结构(晶格常数α为9.8mm)的能带结构中存在两条完全带隙,并且多条方向带隙(Γ-X)对于拓宽减振频率范围具有重要意义;具有附加连接的二维周期蜂窝结构具有更为显著的带隙特性,而且连接处使用刚性材料更有助于增强弹性波在结构中的衰减性能;无限周期结构的带隙频段和有限阵列结构的振动衰减频段具有较好的吻合性。该项工作可为结构减振设计提供新思路、新方法。

“珠串”堆叠超结构的介孔铁酸锌的制备与表征

以硫酸亚铁和硝酸锌为铁源和锌源,十二烷基硫酸钠为颗粒尺寸控制剂,草酸钠为沉淀剂,通过草酸盐的热分解制备了介孔铁酸锌。利用X射线粉末衍射、热分析、红外光谱、场发射扫描电镜和氮气吸附-脱附等手段对不同表面活性剂加入量制备的样品的晶相组成和表面结构进行了表征,结果显示,Fe2+和十二烷基硫酸钠的摩尔比为10∶1,煅烧温度为500℃时制备的铁酸锌有较大的表面积(82.0m2·g-1),BJH平均孔径为12.5nm,孔体积为0.257cm3·g-1,得到的介孔铁酸锌具有由尺寸均一的纳米粒子规则排列而形成的'珠串'堆叠超结构。

基于超结构的分布式系统的关联规则挖掘算法

提出了基于超结构的分布式系统的关联规则挖掘的分布式算法 (HSDM) ,该算法与现有的相关分布式挖掘算法相比 ,具有明显的优点 .该算法不需要产生候选项集 ,只需两次扫描各站点局部数据库 ,挖掘速度快 .该算法还采用自底向上的挖掘方式 ,能够对其超结构进行有效剪枝 ,从而大大减少了各站点之间的数据交换 。

中国煤化工生态工业系统超结构的构建与分析

由于石油紧缺,中国能源安全问题日益得到关注,煤化工再次成为投资热点。相对而言,我国煤化工产业还存在技术落后、资源浪费、环境污染、产业结构不合理以及政策体系不完善等问题。因此必须针对性地对其进行产业调整与改革。通过引入生态工业理念,提出了煤化工生态工业系统理念,阐明煤化工生态工业系统的概念,揭示煤化工生态工业系统的基本原理,指出煤化工生态工业系统的特点,并构建煤化工生态工业系统的超结构,从而为煤化工生态工业系统的理论研究和系统优化奠定基础。

水合硼酸锶纳米超结构的制备与表征

采用液相沉淀法,以氯化锶和硼酸氢铵为原料,制备了由纳米片组成的水合硼酸锶(SrB6O10.5H2O)花状、枣状纳米超结构,并利用SEM、TEM、XRD进行了表征。化学分析及XRD结果表明,产物为单一SrB6O10.5H2O相,纯度为99.5%。通过研究产物形貌结构随反应时间的演变过程,提出了水合硼酸锶纳米超结构的形成机理:反应初期晶核球形团聚,在此基础上晶核各向异性生长成片状结构,最终形成由纳米片组成的枣状或花状超结构。此外,研究了反应温度、反应物浓度等反应条件对产物形貌的影响。反应温度的升高使得纳米片尺寸增大,形状由不规则片状向矩形片状演变;团聚的有序度增加,产物形貌由无规则团聚体逐步演变为花状、枣状超结构。反应物浓度的降低,团聚体的有序度减小,产物中出现不规则团聚微球。

一种具有超结构的[Zn(C_2H_8N_2)_3]Cl_2·2H_2O晶体

试图在Eu2O3、Zn粉、HCl、H_2S、Me4NCl、H_2O、CH_3COOH等起始物参加的反应系统中,合成某种二价铕配合物时得到一棱柱状透明[Zn(C2H8N2)3]Cl2 · 2H_2O晶体, 其主要晶体学参数如下：Mr = 350.60,单斜, C2/c, a = 26.3749(7), b =13.9613(5), c =12.9565(4) ?, β = 93.285(1) o, V = 4763.1 ?3, Z = 12, Dx = 1.467g·cm－3, μ(MoKα) = 1.885 mm－1, F(000) = 2208, R = 0.0552。单晶结构分析结果表明本文标题配合物具有一种超结构形式。

Bi_2(Sr_(0.9)La_(0.1))_2CoO_y晶体超结构的电子晶体学研究

把高分辨电子显微学与电子衍射相结合，通过像的解卷和相位外推两步的图像处理技术，可以把任意离焦条件的单张高分辨电子显微像转换成结构像，最终像的分辨率可达电子衍射分辨极限，从而分辨出全部原子［１］。应用此技术已测定了一些晶体结构［１］。本文用这种图像处理...

基于超结构的反应器网络综合

以平推流反应器(PFR)和全混流反应器(CSTR)作为基本反应器类型建立了一个反应器网络的超结构模型,构造了超结构模型的非线性规划问题。以多个等体积的小CSTR来逼近PFR,将对微分方程的求解转化为对代数方程的求解,并提出了模型求解的2次优化策略。通过实例研究表明本方法是有效的。

高定向石墨表面激光溅射硼及超结构的扫描隧道显微镜观察

利用扫描隧道显微镜直接观察到了在高定向石墨（HOPG）表面激光溅射硼的赋存状态，分析了HOPG表面亮点和黑洞的形成原因；

NiW合金基带表面c(2×2)-S超结构的硫化处理

由于硫元素与氧元素化学特性相近,利用硫在Ni基带表面形成的c(2×2)-S超结构可以有效地控制氧化物缓冲层在Ni基带表面的织构.本研究提出将单质硫在120℃下挥发,利用单质硫在基带表面的吸附与脱附形成有序c(2×2)-S超结构的新技术路线.X光电子能谱(XPS)结果显示,采用新技术处理的金属基带表面有明显的硫元素,基带表面Ni和S的原子比例符合c(2×2)结构中S的覆盖度,即0.5的要求.在经过硫化处理后的NiW基带表面制备缓冲层,结果显示,新硫化处理技术改善了NiW基带表面的物理化学特性,有利于氧化物缓冲层的外延生长.

YBaCo_4O_7及YBaCo_4O_(8.5)中六角超结构的电子衍射分析

制备了氧化学剂量样品YBaCo4O7,通过电子衍射谱分析确定为六角结构,晶格常数a=0.629(5)nm,c=1.023(5)nm;制备的氧非化学剂量样品YBaCo4O8.5中,过量的氧是以超结构的方式存在.通过电子衍射方法确定了其中一种六角超结构相,其晶格参数as=bs=1.090(4)nm,cs=1.002(6)nm.

100GPa条件下BC_4N(C_2)/(BN)_(2×1)(111)超结构的电子特性及光学性质研究

用密度泛函理论平面波赝势方法及广义梯度近似研究(C_2)/(BN)_(2×1)超结构在高压下的电子特性和光学性质,并计算模拟其能带结构与光学性能随压强的变化规律.结果表明:随着外界压强的增大,该物质的禁带宽度略有展宽.当压强从0增至100 GPa时,禁带宽度值从2.353 e V增加到2.438 e V,相对增加值为3.48%.从态密度图上可以看出,由于(C_2)/(BN)_(2×1)的s轨道和p轨道杂化程度较高,该结构处于稳定状态.根据介电函数可知,随着压力的增大该物质的本征吸收限略显蓝移,这与禁带宽度随压强的增加略有增大的结果一致.从吸收系数图谱上可以看出,当波长大于248 nm后该物质是透明的,也就是说在可见光范围内(390～700 nm),BC_4N是一种透明物质.同时,随着压强的增加,吸收系数、反射系数、能量损失谱、消光系数和折射率均出现蓝移,但图谱的形态没有明显的改变.

介孔MnO_2超结构的合成及其性能

为了研制高级氧化水处理中所需的高效稳定催化剂,采用了一种节能环保、工艺简单、无需模板的界面合成法,在H2O/CH2Cl2界面上制备出了介孔MnO2,并探究了其热稳定性.应用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积及孔隙度分析仪对制备的样品进行组分和形貌的分析.结果表明:制备的介孔MnO2是由γ-MnO2和ε-MnO2组成,它是由中空的亚微米级的MnO2刺球堆积排列而成,平均孔径约为5.9 nm,比表面积为322.5 m2/g,孔容为0.451 cm3/g.在热稳定性方面,这种介孔MnO2经过400 C以下的煅烧,物相没有变化,只有晶型转变,仍保持刺球形貌;经过500 C煅烧后,MnO2变成了纯相Mn2O3,中空刺球结构发生坍塌.此外,对这种独特的介孔MnO2超结构的生长机理进行了初步的探讨.可见,界面合成法可以制备出高比表面积的形貌奇特、结构稳定的介孔MnO2.

基于超结构的BN随机搜索学习算法

近年来,贝叶斯网络(Bayesian network,BN)在不确定性知识表示与概率推理方面发挥着越来越重要的作用.其中,BN结构学习是BN推理中的重要问题.然而,在当前BN结构的2阶段混合学习算法中,大多存在一些问题:第1阶段无向超结构学习中存在容易丢失弱关系的边的问题;第2阶段的爬山搜索算法存在易陷入局部最优的问题.针对这2个问题,首先采用Opt01ss算法学习超结构,尽可能地避免出现丢边现象;然后给出基于超结构的搜索算子,分析初始网络的随机选择规则和对初始网络随机优化策略,重点提出基于超结构的随机搜索的SSRandom结构学习算法,该算法一定程度上可以很好地跳出局部最优极值;最后在标准Survey,Asia,Sachs网络上,通过灵敏性、特效性、欧几里德距离和整体准确率4个评价指标,并与已有3种混合学习算法的实验对比分析,验证了该学习算法的良好性能.

声学黑洞轻质超结构的低频宽带高效隔声机理及实验研究

针对低频声波在传播过程中穿透力强、难衰减这一问题,研究了一种新型声学黑洞超结构,结合了声学黑洞和声学超结构的优点,通过改变曲面形状实现了低频宽带高效隔声。在一块10 mm厚薄板上,以阵列形式嵌入多个声学黑洞单元,完成声学黑洞既轻且薄的超结构设计。将设计好的声学黑洞超结构用3D打印技术制作出来,通过驻波管实验对声学黑洞超结构隔声特性进行验证。分析实验数据得到,声学黑洞超结构在50~1 600 Hz的频带上平均隔声量可以达到将近30 dB,并且在100~600 Hz频段内平均隔声量高达40 dB。研究了当声学黑洞单元几何形状幂函数的幂指数发生变化时,声学黑洞超结构隔声量的变化。因为设计好的声学黑洞超结构对加工工艺要求较高,在实际的工程应用中并不方便,所以最后还设计了一款方便实际工程应用的声学黑洞超结构,进行了实验验证,并分析了参数变化时对此结构隔声量的影响。研究的声学黑洞轻质超结构在航天航空、汽车、舰船等需要小尺寸结构实现低频大宽带降噪情况下有潜在的应用前景。

CuSn系超结构的电子衍射与能量分析

本文首先根据CuSn合金的选区电子衍射图构建出一种新的三次超结构的单胞和五次超结构η-′Cu6Sn5相与六角CuSn相的取向关系。然后对CuSn合金几种可能的超结构进行能量计算,发现晶胞中的空位占有率和优化前后几何变化率成线性关系,以及超结构中Edshammar多面体中心的多余Cu原子和同一平面Sn原子之间键长对晶胞的稳定性至关重要。

渔网超结构的等离激元模式及其对薄膜电池的陷光调控

渔网超结构具有平面、近光学无损、特定光场中可以激发表面等离激元等特点,在增强光子器件的响应效率方面极具潜力.本文基于时域有限差分方法和严格耦合波分析,系统研究了渔网超结构的等离共振模式及其对晶硅薄膜电池的光波调控性能.研究结果表明,渔网结构对光波的吸收、散射和消光特性强烈依赖金属层的厚度、线宽、周期等特征参数.通过优化设计,使共振峰红移至770 nm,相对消光截面达到1.69,同时散射光在消光光谱中占据主导地位.以此构筑的响应层厚度为2μm的晶硅薄膜电池在波长大于800 mm的波段吸收效率显著增强,电池最终的能量转换效率从6.67%提高到了8.25%.光强分布显示,共振导致的背向散射增强和光子传播方向的大角度偏转是实现电池响应增益的重要原因.