聚乙二醇@聚乙烯醇同轴相变纤维的储热特性

以具有高相变焓的聚乙二醇(PEG 4000)为核层相变材料(PCM)、聚乙烯醇(PVA)为壳层支撑材料、绿色溶剂水为壳层和核层材料溶剂,通过同轴静电纺丝制备出不同核层纺丝液浓度、进液速度的核-壳相变纤维。扫描电镜和透射电镜照片显示,在PEG质量分数为45%、进液速度为0.06 mL/h时,PEG@PVA具有良好的形貌及较高含量的PEG,相变纤维核壳分界面明显。红外光谱分析显示,PEG与PVA化学相容性良好;差示扫描量热分析和热重分析表明,PEG@PVA熔融温度为62.8℃,熔融焓为86.40 J/g,封装效率为42.2%,并且相变纤维膜起始热分解温度较高,在经过500次热循环实验后,熔融焓约损失3.1%,仍能保持绝大部分相变能力;导热测试表明,PEG@PVA膜的热导率介于壳层PVA与核层PEG之间;模拟PEG@PVA膜在工作环境中的温度变化得到温度-时间曲线,结果表明,相变纤维膜可以有效地调节微环境的温度。

非线性相互作用引起的双模Dicke模型的新奇量子相变

量子相变是量子光学和凝聚态物理领域的一个重要课题.本文在标准双模Dicke模型的基础上引入原子-光的非线性相互作用,研究其所引起的量子相变.利用自旋相干态变分法从理论上给出有两个参量的基态能量泛函.两模光场采用四种不同的比例关系进行研究,并且在实验参数下,通过可调的原子-光的非线性相互作用参量,给出了宏观多粒子量子态的丰富结构.本文主要呈现了在蓝失谐和红失谐下,双稳的正常相、共存的正常-超辐射相和原子数反转态等丰富的基态特性.原子-光的非线性相互作用在蓝失谐可以引起标准的双模Dicke模型的正常相到超辐射相的二级量子相变.在红失谐时引起新奇的基态特性,新奇的量子相变,即反转的超辐射相到反转的正常相的二级逆量子相变.原子-光的非线性相互作用和两模光场比例不同时,对量子相变的相边界和基态物理量的值有较大影响.

低红外发射率控温热红外伪装材料的制备与性能

目前,仅从阻隔目标热量散发或降低表面红外发射率单方面入手很难达到理想的热红外伪装效果。针对这一问题,通过在聚丙烯腈静电纺丝液中混合相变材料聚乙二醇和性价比较高的铁纳米粒子,采用静电纺丝技术制备了一种外表面具有低红外发射率、底层具有控温功能的复合纤维膜材料,分析了复合纤维膜的表观形貌、化学及物相结构、热学性能、红外发射率和控温性能,研究了复合材料的红外隐身性能。结果表明:当聚乙二醇4000和聚乙二醇1000投料比不同时,可得到相变温度在31.5~40.9℃之间的系列相变纤维膜;复合纤维膜的红外发射率最低为0.69,在55℃热台上能够产生12℃的表面温度差,最大可产生22.4℃的辐射温度差,与环境温度相比最低具有1.9℃的辐射温度差,使目标在红外热成像中与环境辐射颜色一致。

湿法纺丝制备PAN/相变微胶囊复合相变纤维及其性能研究

以聚脲包覆正十八烷形成相变微胶囊(MPCM)乳液作为相变改性剂,与聚丙烯腈(PAN)共混制备纺丝原液,通过湿法纺丝制备不同MPCM含量的PAN/MPCM复合相变纤维,分析了MPCM乳液的化学结构、粒径分布、热性能及热稳定性,研究了相变纤维的表面形貌、热性能、结晶性能、力学性能及热循环性能。结果表明:MPCM乳液固体粒子粒径分布均一,平均粒径为634.3 nm,在31.4℃和20.3℃发生相变现象,相变焓值可达166.0 J/g,具有良好的相变性能,且热稳定性较好;相变纤维粗细均匀,直径为175μm左右,随着MPCM含量的增加,纤维表面变得不光滑且有明显凸起的微胶囊小球;随着MPCM含量的增加,相变纤维的热性能明显提高,结晶性能及力学性能也有所提高;当MPCM质量分数为8.7%时,相变纤维的熔化温度为29.3℃,凝固温度为22.1℃,熔化焓为44.1 J/g,凝固焓为44.1 J/g,具有良好的热性能,且经50次热循环后的相变温度及相变焓值与经1次热循环后的基本保持一致,具有良好的热循环稳定性;当MPCM质量分数为8.7%时,相变纤维的断裂强度为0.52 cN/dtex,断裂伸长率为35.01%,模量为1.19 GPa。

基于锁相环的高旋飞行体滚转角估计方法

针对高旋飞行体滚转角速率难以直接测量的问题,通过分析高旋飞行体的角运动特征,建立了滚转角运动模型,提出了一种基于地磁信息和锁相跟踪的滚转角估计方法。首先利用最小二乘过零检测方法,提取地磁传感器测量的角频率信息,进而解算得到高旋飞行体的转速信息,再根据高旋飞行体角运动特性和俯仰、偏航轴陀螺测量信号特性确定三阶锁相环环路滤波参数,对提取的角频率信息和转速信息进行锁频锁相跟踪。通过软件仿真和载体试验分别对滚转角估计方法进行了验证。结果表明:利用三阶锁相环方法对高旋飞行体滚转角频率进行有效跟踪,能够获取滚转角速度和滚转角,满足高旋飞行体姿态实时解算要求。

自激式混合原子自旋振荡器的实验研究

基于碱金属-惰性气体混合自旋体系的原子共磁力计被广泛应用于寻找新相互作用、暗物质粒子等基础物理研究,以及惯性导航与生物磁探测等现实应用领域.基于Rb-Xe原子共磁力计,我们实现了一种自激式的混合原子自旋振荡器.其原理是在z轴方向上使用圆偏振光将碱金属原子极化,碱金属与惰性气体原子在高温下发生碰撞,进而将惰性气体的核自旋极化.当外磁场存在时,核自旋磁矩将在磁力矩的作用下以拉莫尔频率绕外磁场进动.在x方向上使用线偏振光进行探测,可得到原子自旋振荡信号,通过将光检信号放大、滤波、移相再施加到横向激励磁场线圈上,产生的交变磁场同步驱动核自旋进动,实现闭环自激的原子自旋无衰减振荡信号.本文从实验角度研究了该自旋振荡器的开环频率响应特性,及闭环状态下的自旋振荡频率移动随增益、相位参数变化的关系.实验结果与前期理论预期基本符合,并为提高该振荡器的频率稳定性提供重要参考.

Kagome晶格拓扑超导态的自旋轨道耦合效应

该文基于Kagome晶格的紧束缚模型和Bogoliubov-de Gennes方程,使用数值对角化方法系统地研究了自旋轨道耦合(SOC)作用对Kagome晶格拓扑超导态的影响.通过计算得到的块体Kagome超导体的超导带隙(E_(gap))和陈数(N_(C)),以及Kagome纳米条带的能谱,深入分析了Rashba自旋轨道耦合(RSOC)和本征自旋轨道耦合(ISOC)在手性d+id波Kagome超导体中引起的拓扑相变以及边界态发生的演化.结果表明,RSOC可以引起N_(C)从4转变到-2的拓扑相变,并产生新的边界态,同时引发原来的边界态向拓扑平庸的演化.这种能够被ISOC破坏且穿过了零能级的平庸边界态导致了N_(C)与边界态数目的不对应.在ISOC和RSOC的共同作用下会引起丰富的拓扑相变,但ISOC不能破坏或产生受粒子空穴对称性保护的边界态,因此在边界态上无法反映这些拓扑相变.

反铁磁链中Dzyaloshinskii-Moriya机制驱动矢量自旋手征束缚态的研究

Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用驱动的矢量自旋手征态,能和声子发生耦合,具备非常丰富的物理现象.本论文以一维反铁磁链中自旋手征-声子耦合模型为基础,研究不同声子环境下,耦合强度对自旋手征动力学演化过程的影响规律.结果表明,对自旋S=1/2的系统,在不同的声子浴(sub-Ohmic(0<s<1),Ohmic(s=1),super-Ohmic(s>1))中,均会在非相干到相干自旋涨落过程中产生无能隙一级相变,其来源是自旋手征束缚态的形成.相变发生的临界自旋-声子耦合强度正比于自旋涨落大小,反比于系统德拜频率.当自旋-声子耦合强度超过其临界值时,自旋手征束缚态的产生将极大地抑制非相干自旋涨落.

超高分子质量聚乙烯纤维纺丝工艺的研究进展

结合国内外生产研究现状,对超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的发展历程、工艺路线、纺丝原理及其应用进行了梳理,从分子链聚集态结构变化的角度对冻胶纤维的超倍热拉伸和热定形进行解读,通过热致相分离的原理对冻胶丝成形进行阐述。并针对国内外现有研究工艺中的不足,对提高UHMWPE纤维力学性能、抗蠕变性等方面提出工艺改进方案,以期为UHMWPE纤维在不同领域中的应用和发展提供有益参考。

利用旋转双天线载波相位双差的欺骗干扰检测技术

有效的欺骗干扰检测是防止卫星导航接收机被欺骗干扰攻击的前提。提出了一种基于旋转双天线载波相位双差的卫星导航接收机欺骗干扰检测技术,在对接收机双天线匀速旋转时输出载波相位测量值进行载波相位双差处理后,利用广义似然比检验实现了对单一发射天线输出欺骗干扰信号的检测。进一步分析了旋转半径和数据长度对检测性能的影响,并与旋转单天线和天线阵载波相位双差欺骗干扰检测方法的性能进行了对比。最后,通过蒙特卡罗方法进行了仿真验证,结果表明了该检测方法和检测性能分析的正确性。

超纤革用不定岛LDPE/PA6纤维生产工艺流程的研究

不定岛低密度聚乙烯/锦纶6(LDPE/PA6)短纤维生产有两种共混纺丝工艺流程:一种是纺丝和牵伸同时完成的一步法生产工艺流程;另一种是先纺丝成型,然后集束、牵伸的两步法生产工艺流程。对比一步法和两步法的共混纺丝流程,在相近的纺丝工艺条件下,两步法的岛相分布更均匀,岛相数目多;在相同牵伸倍数条件下,两步法的纤维结晶度高,力学性能更高。在纺丝工艺可控性方面,两步法的纤维品质可控性好,生产流程更有效、灵活,对于规模大的超纤革生产厂家,建议采用两步法的生产工艺流程。

相变纤维制备及其应用研究进展

相变纤维是通过各种纺丝技术将相变材料包埋入纤维中形成的复合材料,由于它良好的机械柔性和热稳定性使其具有很好的应用前景。通过对熔融、离心、静电、湿法和冷冻纺丝技术制备相变纤维的阐述与分析,湿法纺丝技术由于其高纺丝效率、低成本和可获得高潜热的相变纤维等优势,适用于规模化生产。此外,还探讨了相变纤维在智能保温/冷却织物、军事红外隐身、生物医疗、动力电池和可穿戴电子设备中的应用。根据纺丝方式和相变纤维的应用,提出了当前相变纤维在制备工艺、纤维性能和商业化应用上存在的一些问题,在此基础上展望由同轴湿法纺丝技术制备相变纤维具有更高的应用价值。

吐丝温度对82B线棒材氧化层结构与机械剥离性能的影响

为改善82B线棒材表面氧化铁皮的机械除鳞性能,研究了吐丝温度对氧化皮结构与机械剥离性能的影响。结果表明:82B钢线棒材表面氧化皮具有双层状结构,外层为Fe_(3)O_(4),内层为FeO+Fe_(3)O_(4),未检测到明显的Fe_(2)O_(3)层。当吐丝温度从880℃升高至930℃时,氧化皮的平均厚度从约14.46μm增加至16.39μm;[FeO+Fe_(3)O_(4)]/[Fe_(3)O_(4)]层厚比从2.69降至1.98。氧化层-基体界面微空隙层中含有大量Fe_(3)O_(4)粒子,微空隙层的数量与尺寸增加。随着吐丝温度的升高,氧化皮剥离形态由大块状转变为小块状与碎屑状,机械剥离表面残留大量以Fe_(3)O_(4)为主要组分的氧化铁皮,氧化铁皮临界剥离载荷与粘结强度增加。这表明提高吐丝温度将降低82B钢线棒材表面氧化铁皮的机械剥离性能。

钴氧化物中晶格与自旋的关联耦合效应研究

强关联电子体系具有多序参量耦合且极易受到外场高效调控的特性.钴氧化物(LaCoO3)是一类典型的多铁性(兼具铁弹性和铁磁性)氧化物材料,受到了研究者们广泛和深入的研究.过去,针对钴氧化物的研究都集中于应力作用下的铁弹性相变和结构调控方面.近年来,研究人员新奇地发现钴氧化物薄膜在张应力作用下发生顺磁到铁磁相转变,但其根源一直存在较大争议.部分实验证据表明应力将会导致钴离子价态降低产生自旋态转变,而另一些研究者认为应力诱导的纳米畴结构会呈现高自旋态的长程有序排列,才是钴氧化物薄膜铁磁性的主要原因.本综述主要介绍近几年来钴氧化物薄膜和异质结中自旋与晶格之间关联耦合效应的系列进展.在保持钴离子价态不变时,通过薄膜厚度、晶格失配应力、晶体对称性、表面形貌、界面氧离子配位和氧八面体倾转等结构因素诱导钴氧化物薄膜的自旋态可逆转变,从而形成高度可调的宏观磁性.进而,研究者们利用原子级精度可控的薄膜生长技术构筑了单原胞层钴氧化物超晶格,通过高效的结构调控,实现了超薄二维磁性氧化物材料.这些系列进展不仅澄清了强关联电子体系中晶格与自旋等序参量之间的强耦合关系,而且为实现氧化物自旋电子器件所需的超薄室温铁磁材料提供了优良的候选者.

新一代芳纶纤维基电池隔膜研究进展及展望

新型高性能芳纶纤维基锂离子电池隔膜在耐高温、电解液润湿性、机械强度及电化学性能等方面具有一定的优势,得到了研究者的广泛关注。本文系统综述了芳纶纤维基锂离子电池隔膜制备方法,包括静电纺丝法、涂布法、相转化法及造纸法等,对比总结了几种方法的优劣势及最新研究进展,最后探究了芳纶纤维基锂离子电池隔膜研究领域存在的问题,并展望了未来的发展前景。

双金属离子交联海藻酸盐复合相变纤维的制备与性能

为制备多功能性海藻酸盐复合纤维,以海藻酸钠(SA)和丝素蛋白(SF)、月桂酸-棕榈酸二元低共熔混合物(LA-PA)为原料,通过湿法纺丝技术制备Zn^(2+)-Ca^(2+)、Cu^(2+)-Ca^(2+)、Sr^(2+)-Ca^(2+)双金属离子交联海藻酸盐复合相变纤维。利用红外光谱和高斯拟合研究了复合相变纤维的氢键作用,考察了双金属离子交联体系对复合相变纤维结构和性能的影响。结果表明:相对于单一Ca^(2+)交联体系,双金属离子交联体系分子内氢键含量增加,分子间氢键含量减少,纤维的断裂强度随β-折叠链结构含量增加而提高;Zn^(2+)-Ca^(2+)、Cu^(2+)-Ca^(2+)复合相变纤维具有优异的抗菌性能;纤维的最大结晶温度和熔融温度分别为26.19和36.71℃,最大相变焓为25.95 J/g,且经50次热循环后相变温度和相变焓差异较小,具有良好的蓄热稳定性。

自旋载体中的超紧组合GNSS接收机跟踪环路设计

自旋载体是全球导航卫星系统接收机的一种典型应用。当全球导航卫星系统载体自旋时,旋转产生的高阶动态将导致传统跟踪环路失锁;全球导航卫星系统与惯性导航系统组合可以有效补偿信号的高阶动态。因此,提出了一种利用惯性导航信息辅助卫星导航信号跟踪的超紧组合导航接收机环路设计方法,并分析了惯性导航信息辅助速率、自旋载体转速和信号载波相位误差之间的关系。通过仿真验证了所提接收机环路结构可以有效解决自旋载体接收机的信号跟踪问题,且相比于卫星导航单系统三阶环路而言,所提超紧组合环路结构可以显著提升自旋载体接收机的定位精度。

强相互作用物质中的自旋与运动关联

介绍了相对论重离子碰撞实验中自旋相关观测量的最新研究进展,重点是流体力学梯度引发的费米子自旋与其运动的量子关联,比如最新发现的剪切力引发的自旋效应(shear-induced polarization,SIP),以及场论线性响应理论在自旋研究中的应用.本文讨论了SIP效应以及其他自旋运动关联效应在重离子碰撞实验中的可能信号,并对未来发展做了展望.

磁性外尔半金属的发现

外尔半金属是一种新奇的拓扑量子物态,具有手性相反的外尔点和表面态费米弧结构.这种独特的电子结构赋予了外尔半金属奇特的物理性质,如手性反常和量子振荡等.外尔半金属按照对称性不同的破缺方式可以分为中心反演对称性破缺的非磁性外尔半金属和时间反演对称性破缺的磁性外尔半金属.其中磁性外尔半金属的电子结构对磁结构的具体形式非常敏感,因此可以通过外加磁场或电场来改变磁矩的方向,以达到操控其拓扑相变和物理性质的变化.这一特性在自旋电子学领域具有潜在的应用价值.具有笼目结构的铁磁体Co3Sn2S2是首个被实验证实的磁性外尔半金属.本文主要综述了磁性外尔半金属Co3Sn2S2的发现,包括输运性质、理论计算和电子结构的测量,并对磁性外尔半金属未来的研究进行了展望.

基于改进SOGI-FLL的旋转弹舵机滞后测试方法

针对旋转弹舵机滞后测试中存在的噪声及常值偏移问题,将2阶广义积分锁频环(SOGI-FLL)改进后应用于测试数据处理,以精确地得到舵机滞后角。舵机滞后角测试问题的本质是存在噪声及常值偏移下的正弦信号相位提取问题。通过在常规SOGI-FLL中引入常值偏移补偿回路,使其具有常值偏移扰动抑制能力。改进SOGI-FLL表现为带通滤波器特性,可实现正弦信号基波频率处无滞后无衰减的滤波,有效消除噪声及常值偏移的影响,其输出的正交信号供给带有PI环节的锁相环(PLL)进行相角估计。仿真和实验结果表明,在测试信号存在噪声及常值偏移时,相比于传统FFT方法和相关分析法,改进SOGI-FLL能够有效地提高滞后角处理精度。