Mist CVD生长的雾滴迁移与早期沉积研究

第三代半导体材料α-Ga_(2)O_(3)因其超宽带隙(5.3 eV)和超高巴利加优值(6726)在制造高功率器件等电子器件方面更具优势。在α-Ga_(2)O_(3)的诸多生长方法中,Mist CVD简化了前体输运,是亚稳相薄膜较有前景的生长技术。针对早期雾滴分布会制约薄膜质量的问题,使用计算流体力学(CFD)对α-Ga_(2)O_(3)的水平热壁Mist CVD系统进行了多相流反应的瞬态数值仿真研究。基于雾滴迁移与气化模型,研究影响雾滴蒸发时间的因素,解释了雾滴迁移长度对初始外延质量和平均生长速率的作用。在影响α-Ga_(2)O_(3)薄膜生长分布的诸多变量中,对衬底温度、衬底位置及衬底角度等关键参数进行了优化。结果表明,26.5°的衬底角度、距离出口78 cm的衬底位置和550℃的衬底温度具有较好的雾滴迁移分布,是有利于薄膜成核生长的优化条件,为实际生长与制备提供生长参数。

基于微流控液滴-荧光成像平台分析单细胞分泌的细胞因子

血管内皮生长因子(VEGF)是生理性和病理性血管生成的重要调节因子。尽管单细胞分析技术最近取得了进展,但用于跟踪单细胞外泌因子的能力仍然有限。该研究报道了一个用于单细胞外泌因子的微液滴-荧光成像分析平台,该平台集微液滴分隔单细胞与荧光成像追踪分泌细胞因子的单细胞的双功能于一体,提高了液滴的有效率。采用两种免疫二氧化硅纳米粒子为探针(分别为捕获探针和检测探针),首先将捕获探针锚定在细胞膜表面,使其捕获更多的细胞分泌因子;其次是染料掺杂的荧光检测探针实现信号报告功能,在VEGF存在下可形成免疫夹心构型,实现了检测探针在细胞表面富集,提高了检测VEGF的灵敏度。应用该平台在单细胞水平上研究了三种细胞系(MCF-7,HeLa,H8)分泌VEGF的能力,实现了基于外泌因子含量的细胞异质性分析。

半导体单量子点的分子束外延生长及调控

Ⅲ-Ⅴ化合物半导体外延单量子点具有类原子的分立能级结构,能够按需产生单光子和纠缠多光子态,而且可以直接与成熟的集成光子技术结合,因此被认为是制备高品质固态量子光源、构建可扩展性量子网络最有潜力的固态量子体系之一。本综述的重点是介绍高品质单量子点的分子束外延生长及精确调控的方法。首先介绍了晶圆级均匀单量子点的分子束外延生长,并探讨了调控浸润层态和量子点对称性的生长方法;接下来概述了利用应变层调控量子点发射波长的方法,总结了几种常见的电调控单个量子点器件的设计原理;最后讨论了最近为实现优异量子点光源而开发的液滴外延生长技术。

蒸汽凝结促进PM2.5长大的研究现状

蒸汽凝结促进PM2.5长大是一项非常有前景的除尘预处理技术。对蒸汽在颗粒物表面凝结过程中晶胚的形成机理和影响因素、影响液滴的长大因素、蒸汽凝结技术的应用进行了总结分析,指出了该项技术目前的发展现状,并提出了今后的发展方向。

悬垂水滴表面天然气水合物的生长特性

针对天然气水合物的喷雾法制备,设计并搭建了悬垂水滴显微实验装置,研究了不同温度和压力条件下天然气水合物在悬垂水滴表面的生长形态,建立了水滴表面水合物膜的生长模型,并通过实验研究了驱动力、过冷度、水合反应速率、气体扩散速率及十二烷基硫酸钠(SDS)浓度对水合物膜生长的影响.结果表明,水合物膜的生长速率随过冷度的增加而增加,实验条件下测得水滴表面水合物膜的生长率为0.24～0.39μm/s.水滴表面水合物膜的生长为内扩散控制,水合物的活化能为13.01kJ/mol.当SDS浓度为550mg/L时,界面反应速率常数有最大值0.0027m/s.

湿蒸汽两相凝结流动中水滴生长模型研究

为了准确描述湿蒸汽两相流中水滴生长过程,以提高数值模拟的精度和可信度,基于传热传质平衡耦合求解方法提出一种水滴生长模型。将建立的模型与目前湿蒸汽两相流计算中广泛使用的几种水滴生长模型进行了对比分析,结果显示在整个克努森数Kn变化范围内,该模型表现良好,明显优于其他模型,特别是在过渡区内具有很高的精确性。同时为了揭示不同水滴生长模型对两相参数的影响,采用各水滴生长模型对一维拉瓦尔Laval喷管中存在的自发凝结的湿蒸汽流动进行数值模拟。结果表明,不同水滴生长率模型对液相成核率、水滴数、水滴半径的影响非常明显,但对蒸汽湿度影响较小。

疏水表面结霜初期液滴生长的理论分析

研究了自然对流条件下疏水表面结霜初期冷凝液滴的生长过程,建立了考虑不凝气影响的液滴传热及生长模型,分析了表面接触角和冷面温度对液滴生长的影响。结果表明,液滴生长过程中的主要热阻为液滴内部导热热阻和相界面热阻,随着表面接触角的增大,这两个主要热阻均增大,因此表面疏水性越好,液滴生长越缓慢;而由于冷凝传热温差随冷面温度降低而增大,因此冷面温度越低,液滴生长越快。

喷射成形过程中雾化熔滴的凝固行为

通过对高温合金喷射成形过喷粉末凝固组织的分析 ,结合热传输分析结果 ,研究了喷射成形过程中雾化熔滴的生核与生长动力学行为。研究结果表明 :雾化过程中以异质生核为主 ,先凝固小颗粒与大尺寸熔滴相碰撞而成晶核在生核机制中起重要作用 ,不同粒度粉末均呈快速凝固枝晶生长形态。并给出了组织细化程度与冷却速度之间的定量关系。

悬垂水滴表面形成天然气水合物的特性研究

基于静止悬垂水滴合成气体水合物高压可视化实验装置,分析探讨了系统压力、温度、水源等因素对形成气体水合物的生长特性的影响与作用机理。研究结果表明:气相压力越高,水合驱动力越大,水滴表面水合物颗粒成核时间越短;气相温度越低,反应过冷度越大,水合物颗粒成核时间越短,利于水合反应;与纯净水、蒸馏水相比,冰融化后的蒸馏水生成水合物时间较短,作为水合反应的客体水源较好。本实验基于水合物的喷雾法制备,实现了水合物研究从宏观领域到微观领域的迈进。

单液滴内空化气泡的生长及溃灭研究

超空化燃油射流使得喷雾中部分燃油分裂液滴内含有空化气泡;空化气泡的生长及溃灭对液滴的分裂与雾化具有重要影响.基于VOF方法首次对超空化条件下燃油液滴内空化气泡的生长及溃灭过程进行了数值模拟.通过研究发现,单液滴内空化气泡的生长过程可以按控制机理划分为表面张力控制阶段、综合竞争阶段和惯性力控制阶段;在第I阶段,空泡的生长主要受表面张力的控制作用,惯性力对空泡生长的促进作用及黏性力对空泡生长的抑制作用可以忽略;在第II阶段,空泡的生长受表面张力、惯性力及黏性力三者的综合作用,空泡的生长速率是促进空泡生长的惯性力和抑制空泡生长的表面张力及黏性力相互竞争、共同作用的结果;在第III阶段,空泡的生长主要受惯性力的控制作用,抑制空泡生长的表面张力及黏性力的作用基本可以忽略.单液滴内空化气泡的溃灭过程由多个溃灭阶段和反弹阶段构成,类似于有阻尼弹簧振子的振动过程;根据每个溃灭周期结束时空泡半径随时间的变化历程,可以将空泡的溃灭分为快速溃灭期、缓慢溃灭期以及稳定期;溃灭初期空泡溃灭压力的变化非常剧烈,但空泡溃灭体积的变化则要相对平缓得多;空泡反弹压力随时间的变化与空泡反弹体积随时间的变化基本对应.

均匀液滴氧发生器液流破断的线性分析

在均匀液滴氧发生器的研究过程中,液滴的形成是关键技术。利用压电换能器对液流施加扰动,初始扰动沿液流表面呈指数增长,直到将液流夹断生成液滴。通过理论分析,发现在影响液流表面增长率的诸多参数中,碱性过氧化氢溶液(BHP)表面张力的增加和液体分配板板孔直径的减小能够增大扰动增长率,其他参数的改变对增长率的影响非常小。通过分析还发现,BHP液体的喷射流速不同,要取得最大增长率的外界扰动频率也随之变化,外界施加扰动的频率随液流喷射流速的增大而增大。这些结果为均匀液滴氧发生器的实验研究提供有力的参考依据。

水滴大小对放电开始和发展过程的影响

流注是先导发展的前驱,是雷电发展的重要阶段。为了解雨滴大小对流注开始和发展的影响,利用3种不同粒径的水雾来模拟云中雨滴。在测定水滴粒径和体积分数的基础上,对比分析放电路径对水雾和空气的选择概率,研究水滴粒径和水雾位置对放电发展的影响,并用截波法分析水雾对放电通道的影响。结果表明,水雾位置和水滴粒径对放电发展起到关键作用,水雾的位置靠近棒电极,直接影响着流注第一步的发展,且相关的影响因素由水雾中液滴的粒径决定。截波法分析的结果证实了水滴是水雾中流注呈树枝状发展的诱因,并发现正极性下40μm雾滴粒径的水雾中发展速度略低于空气中的发展速度,这解释了该种水雾对放电开始和发展有抑制作用的原因。

基于流体力学的不同型式绝缘子覆冰增长过程分析

为研究绝缘子覆冰过程动力学特性,基于拉格朗日法,通过求解复合绝缘子和空气动力型绝缘子外部气流的三维RANS控制方程和离散水滴控制方程,得到两种绝缘子外部的连续相流场和水滴运动轨迹;通过人工覆冰增长试验,对数值计算结果进行了验证。研究结果表明:典型雨凇覆冰气象条件下,复合绝缘子迎风面和背风面的流场区别很大,背风侧流速极低,绕流和旋涡回流现象不明显;复合绝缘子覆冰主要存在于迎风面,背风面覆冰极少且无冰棱存在;空气动力型绝缘子背风侧流场流速仍较高,且旋涡回流现象明显,来流能很好地绕过钢帽到达绝缘子背风侧;空气动力型绝缘子迎风侧和背风侧的覆冰形态和增长差异不大;冰棱的出现进一步阻挡了来流并使流场湍动幅度增大。大风速下(>15m/s),绝缘子迎风面将形成冰柱面,绝缘子结构型式对覆冰形态影响减小。

液滴在燃煤细颗粒表面凝结的长大动力学特性

为了研究液滴在燃煤细颗粒表面的长大动力学特性,实验测量了水在不同燃煤细颗粒表面的接触角θ,考虑液滴在燃煤细颗粒表面长大的2种作用机制:细颗粒表面水汽的直接扩散凝结和颗粒表面吸附水扩散凝结,对燃煤细颗粒表面单液滴的长大动力学进行了研究.数值讨论了燃煤细颗粒粒径、蒸汽过饱和度、蒸汽温度、液滴半径和颗粒表面润湿性对单液滴在燃煤细颗粒表面长大速率的影响.结果表明:当颗粒粒径小于0.5μm时,液滴的长大速率随着燃煤细颗粒的增大迅速增大,当粒径大于0.5μm时,长大速率随着粒径的增大缓慢增长;液滴的长大速率随着过饱和度上升呈指数倍增长,但是随着蒸汽温度的上升而呈现下降的趋势;液滴的长大速率开始随着液滴半径的增大而急剧下降,长大到某一半径后下降的趋势变缓;当0≤cosθ≤0.8时,长大速率随着润湿角余弦值的增大而平缓地增大,当0.8≤cosθ≤1时,长大速率会随着润湿角余弦值的增大而急剧增大.

液滴内空泡生长控制机理及影响因素的研究

在超空化燃油射流使得喷雾中部分燃油分裂液滴内含有空化气泡;空化气泡的生长对液滴的分裂与雾化具有重要的影响。研究基于VOF方法对燃油液滴内空化气泡的生长过程进行了数值模拟,结合R-P方程对单液滴内空化气泡生长控制机理及影响因素进行了分析。结果表明,单液滴内空化气泡的生长可以按控制机理划分为表面张力控制阶段、综合竞争阶段和惯性力控制阶段。在第I生长阶段,空泡的生长主要受表面张力的控制作用;在第II生长阶段,空泡的生长主要受表面张力、惯性力及黏性力三者的综合作用;在第III生长阶段,空泡的生长主要受惯性力的控制作用。最后,利用建立的数值计算模型对表面张力系数、液体黏度及液体密度对液滴内气泡生长过程的影响进行了分析。

采用微滴式数字PCR技术检测血浆EGFR基因突变状态在晚期非小细胞肺癌患者EGFR-TKI疗效评估中的价值

目的探讨采用微滴式数字PCR技术检测晚期非小细胞肺癌患者血浆EGFR突变状态的可行性,及检测结果与接受埃克替尼疗效的相关性。方法分别采用AMRS法检测肿瘤组织样本,dPCR检测配对的血浆样本筛查晚期非小细胞肺癌患者(ⅢB/Ⅳ期)258例的EGFR表达状态,以肿瘤组织中的EGFR突变状态检测为对照,计算ddPCR法检测血浆EGFR突变状态的灵敏度、特异度、一致率。对于组织检测阳性和(或)血浆检测阳性的晚期NSCLC患者均给予埃克替尼靶向治疗。结果以配对的肿瘤组织EGFR突变检测结果为对照,ddPCR法检测血浆EGFR突变的灵敏度、特异度及一致率分别为66.7%,98.5%,83.8%。123例患者组织检测阳性和(或)血浆检测阳性,接受埃克替尼治疗,其中组织AMRS法检测阳性且血浆ddPCR检测阳性为A组(80例);组织AMRS检测阳性而血浆ddPCR检测阴性为B组(41例);组织AMRS检测阴性而血浆ddPCR检测阳性为C组(2例)。3组患者的DCR、ORR、PFS比较差异均无统计学意义(P=0.118,0.158,0.076)。结论 ddPCR法检测晚期NSCLC血浆中EGFR基因突变方法灵敏,取材方便;应用检测结果指导临床EGFR-TKIs治疗疗效与组织学检测结果比较差异无统计学意义,提示该方法预测疗效有良好的临床应用前景。

环境条件对线路绝缘子覆冰形态和密度的影响规律

绝缘子覆冰后闪络风险显著提高,而不同类型覆冰的闪络特性有较大差异。论文分析了覆冰液滴的热交换过程和受力情况,通过改变覆冰环境的温度、降水强度、风速,研究了环境条件与绝缘子覆冰形态和密度之间的对应关系,建立了绝缘子覆冰干湿增长的判定模型,给出了覆冰环境对应的液滴临界直径。研究结果表明：液滴冻结过程受到风速、环境温度及其直径的综合影响。随着温度的升高,绝缘子覆冰密度逐渐增加,冰内气泡含量有所降低;降水强度增加时,覆冰密度总体呈上升趋势,且在较低降水强度下,出现了一定的干增长过程;高风速对干增长过程起促进作用,风速增加到一定程度时,绝缘子表面将形成混合凇。覆冰液滴的临界直径和实际直径之差与覆冰密度呈正相关关系,干湿增长判定模型与试验测量结果之间有着良好的对应关系。论文研究成果可以为输电线路绝缘子现场覆冰状态预测和冰闪预警提供一定的参考。

等离子喷涂-物理气相沉积射流中粒子状态和分布

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)在高温合金基体上沉积7YSZ热障涂层,通过分步沉积实验、径向和轴向的涂层结构分布实验探讨了涂层中各种粒子的种类、形成原因、对涂层结构的影响及射流中的粒子分布。研究表明:PS-PVD实际上是一种以气相沉积为主,多相混合的沉积方式。涂层的沉积过程中,气相沉积是柱状晶形成的主要原因;熔融及部分熔融的大颗粒对可以直接改变柱状结构的生长状态;气相再凝固和气化不充分残留的小颗粒对涂层的影响是一个累积的过程。气相主要集中在射流中心,越靠近射流边缘,部分熔融粒子的比例越高,最终导致PS-PVD沉积涂层结构出现空间分布特征。

天然气跨音速膨胀凝结研究进展

天然气在跨音速膨胀凝结的过程中,水分和重烃的凝结是极其重要且起关键作用的环节,主要包括蒸气的凝结成核和液滴的生长过程。为了探求准确的蒸气成核和生长模型,文中阐述了蒸气成核及液滴生长理论的研究进展,总结了相关实验研究和数值模拟,分析了影响蒸气凝结的因素,并对凝结理论中亟待解决的问题进行了展望。研究结果表明:CNT模型和非等温修正的ICCT模型能较准确地预测单组分凝结过程;修正的双组分成核理论具有较好的准确性。亟待解决的问题有:液滴表面张力模型还不完善,无法准确计算微观表面张力;双组分成核理论的精确度不高;亟待探究多组分成核理论模型,以期为天然气凝结和提高超音速喷管的分离性能打下坚实的理论基础。

水滴和气泡表面气体水合物的生长特性对比

气体水合物技术在天然气储运、气液混合物分离、近临界和超临界萃取、海水淡化及温室气体处理等领域具有广阔的工业应用前景。本文综述了静止悬垂水滴和悬浮气泡表面气体水合物的生长特性及机理,对已有的关于研究单个静止悬垂水滴和悬浮气泡表面气体水合物的生长特性的具体实验现象及结果进行了对比分析,对今后的水合物研究方向做出了展望。