The emergence of mechanically one-way materials presents an exciting opportunity for materials science and engineering. These substances exhibit unique nonreciprocal mechanical responses, enabling them to selectively ...The emergence of mechanically one-way materials presents an exciting opportunity for materials science and engineering. These substances exhibit unique nonreciprocal mechanical responses, enabling them to selectively channel mechanical energy and facilitate directed sound propagation, controlled mass transport, and concentration of mechanical energy amidst random motion. This article explores the fundamentals of mechanically one-way materials, their potential applications across various industries, and the economic and environmental considerations related to their production and use.展开更多
碳化硅(SiC)电子器件的性能和成本受衬底质量影响,因此生长大直径高品质SiC单晶意义重大。物理气相传输(PVT)法是一种常用的生长方法,但其主要面临热场设计与气流控制问题。本工作对电阻加热PVT法生长150 mm SiC单晶完整过程开展数值仿...碳化硅(SiC)电子器件的性能和成本受衬底质量影响,因此生长大直径高品质SiC单晶意义重大。物理气相传输(PVT)法是一种常用的生长方法,但其主要面临热场设计与气流控制问题。本工作对电阻加热PVT法生长150 mm SiC单晶完整过程开展数值仿真研究,建立描述SiC原料热解和再结晶及其多孔结构演变、热-质输运、晶体形貌变化的数理模型,用数值模拟手段研究晶体生长、原料演变与热场变化等过程间的耦合关系。结果显示:原料区侧面高温导致气流不均匀,晶面呈“W”形,原料区底部高温得到均匀气流和微凸晶面;长晶界面通过径向温度变化调节气相组分平衡压力,使晶面生长成等温线形状;晶体生长速率与原料温度、剩余原料量呈正相关。模拟结果与已报道实验结果吻合,对优化生长SiC单晶有指导意义。展开更多
【目的】电控离子选择渗透(electrochemically switched ion permselectivity, ESIP)是一种新型的离子选择性膜分离技术,已成功应用于低浓度目标离子的高效、连续、选择性分离。然而,离子在膜内传质不符合Nernst-Planck理论,建立ESIP离...【目的】电控离子选择渗透(electrochemically switched ion permselectivity, ESIP)是一种新型的离子选择性膜分离技术,已成功应用于低浓度目标离子的高效、连续、选择性分离。然而,离子在膜内传质不符合Nernst-Planck理论,建立ESIP离子传质模型有助于人们理解ESIP分离过程。【方法】在ESIP膜分离系统中,为研究离子在膜上双脉冲电势与极室槽电压耦合动态场中的传质行为,提出了修正的Nernst-Planck模型。根据唐南(Donnan)平衡以及电中性假设等,建立了ESIP膜分离过程的离子传递稳态模型。通过数值模拟考察了电流密度、膜厚、膜内离子活性位点浓度对膜分离系统中离子浓度和电阻分布的影响。【结果】在原料侧扩散层和膜相内,膜厚和离子活性位点浓度对离子浓度分布影响较大,降低膜厚、提高离子活性位点浓度是提高离子传质的主要方式。在高电流密度、低膜厚和高离子活性位点浓度下,原料侧扩散层电阻在整体电阻中占主导作用,通过增加流体流速或减小腔室厚度以提高离子传质速率。在低电流密度、较高膜厚下,Donnan层电阻占主导作用,通过增加膜的离子活性位点来提高离子传质速率。【结论】在高电流密度、低膜厚和高离子活性位点浓度下,减弱扩散层电阻(增加流体流速、减少腔室厚度)是实现ESIP性能优化的主要途径。展开更多
文摘The emergence of mechanically one-way materials presents an exciting opportunity for materials science and engineering. These substances exhibit unique nonreciprocal mechanical responses, enabling them to selectively channel mechanical energy and facilitate directed sound propagation, controlled mass transport, and concentration of mechanical energy amidst random motion. This article explores the fundamentals of mechanically one-way materials, their potential applications across various industries, and the economic and environmental considerations related to their production and use.
文摘碳化硅(SiC)电子器件的性能和成本受衬底质量影响,因此生长大直径高品质SiC单晶意义重大。物理气相传输(PVT)法是一种常用的生长方法,但其主要面临热场设计与气流控制问题。本工作对电阻加热PVT法生长150 mm SiC单晶完整过程开展数值仿真研究,建立描述SiC原料热解和再结晶及其多孔结构演变、热-质输运、晶体形貌变化的数理模型,用数值模拟手段研究晶体生长、原料演变与热场变化等过程间的耦合关系。结果显示:原料区侧面高温导致气流不均匀,晶面呈“W”形,原料区底部高温得到均匀气流和微凸晶面;长晶界面通过径向温度变化调节气相组分平衡压力,使晶面生长成等温线形状;晶体生长速率与原料温度、剩余原料量呈正相关。模拟结果与已报道实验结果吻合,对优化生长SiC单晶有指导意义。
文摘【目的】电控离子选择渗透(electrochemically switched ion permselectivity, ESIP)是一种新型的离子选择性膜分离技术,已成功应用于低浓度目标离子的高效、连续、选择性分离。然而,离子在膜内传质不符合Nernst-Planck理论,建立ESIP离子传质模型有助于人们理解ESIP分离过程。【方法】在ESIP膜分离系统中,为研究离子在膜上双脉冲电势与极室槽电压耦合动态场中的传质行为,提出了修正的Nernst-Planck模型。根据唐南(Donnan)平衡以及电中性假设等,建立了ESIP膜分离过程的离子传递稳态模型。通过数值模拟考察了电流密度、膜厚、膜内离子活性位点浓度对膜分离系统中离子浓度和电阻分布的影响。【结果】在原料侧扩散层和膜相内,膜厚和离子活性位点浓度对离子浓度分布影响较大,降低膜厚、提高离子活性位点浓度是提高离子传质的主要方式。在高电流密度、低膜厚和高离子活性位点浓度下,原料侧扩散层电阻在整体电阻中占主导作用,通过增加流体流速或减小腔室厚度以提高离子传质速率。在低电流密度、较高膜厚下,Donnan层电阻占主导作用,通过增加膜的离子活性位点来提高离子传质速率。【结论】在高电流密度、低膜厚和高离子活性位点浓度下,减弱扩散层电阻(增加流体流速、减少腔室厚度)是实现ESIP性能优化的主要途径。
