Cu^(2+)在晶体K_2Cd(SO_4)_2·6H_2O中的电子顺磁共振参量及局部结构的理论研究

在晶体场理论的基础上,由重叠模型建立了杂质中心结构参数与电子顺磁共振(EPR)参量之间的定量关系;利用3d9离子正交(D2h)伸长八面体对称EPR参量的高阶微扰公式计算了K2Cd(SO4)2·6H2O∶Cu2+的g因子gi(i=x,y,z)和超精细结构常数Ai。研究表明,K2Cd(SO4)2·6H2O晶体中络离子[Cu(H2O)6]2+的Cu2+-H2O键长分别为Rx≈0.181 nm,Ry≈0.199 nm,Rz≈0.232 nm,局域结构为沿C4轴方向呈正交伸长八面体(D2h)结构。所得EPR参量理论计算与实验符合较好,并对上述结果进行了讨论。

强外场调控下半导体中浅杂质态的光学吸收特性

理论研究了法拉第位形下强太赫兹激光场、磁场以及压强作用下半导体中浅杂质态非线性光学性质.利用含时非微扰理论——强太赫兹激光场效应被精确包含在激光缀饰库仑势中——和变分法计算出浅杂质态电子能级和波函数,然后基于紧致密度矩阵方法研究强外场和压强对浅杂质态1s→2p_(z)跃迁的线性、三阶非线性及总的光学吸收系数和折射率变化的影响.研究发现压强和强外场通过激光缀饰库仑势可调控跃迁能和几何因子的增大或减小,所以饱和吸收不但依赖于入射光强和弛豫时间而且还依赖于强外场,在强激光场强度和回旋共振区域附近饱和吸收更容易实现.线性、三阶非线性及总的光学吸收系数和折射率变化的共振峰位置和振幅,在选取合适的外场参数下不但受到强外场的有效调控,而且还受到压强的强烈影响.研究结果为设计强外场调控的新型高效基于杂质电子器件提供了理论支持.

表面活性剂对TiO_(2)纳米粒子形貌和结晶性的影响

二氧化钛(TiO_(2))半导体材料因优异的光电性能在太阳能电池、发光二极管和紫外探测器等光电器件领域得到广泛应用,引入表面活性剂制备的TiO_(2)纳米粒子具有更好的光电性能。采用低成本的油酸作为表面活性剂,通过溶剂热法在较低的反应温度下得到了具有高结晶性和窄尺寸分布的TiO_(2)纳米粒子,其粒径分布在10~11nm之间且纳米粒子的形状均一,具有优异的分散性能。热重分析表明500℃时油酸已完全分离,有利于TiO_(2)纳米粒子在光电器件中的应用。

基于不可压缩光滑粒子流体动力学的旋转强制动边界问题研究

利用不可压缩光滑粒子流体动力学(Incompressible smoothed particle hydrodynamics,ISPH)方法,针对螺杆挤出数值模拟中提出的旋转强制动边界问题,采用FORTRAN语言编程,进行模拟计算。采用'静态粒子法'构建二维旋转强制动边界模型,同时构建基于相对运动假设的静边界模型。采用'参考压力法'解决了'张力不稳定性'。通过将旋转动边界模型的计算结果与静边界模型,以及商业软件FLUENT的计算结果进行比较研究,结果表明:该动边界处理方法简单有效,适当选取分辨率可以同时满足计算精度与运算速度的要求,选择具有高阶可导的核函数更佳。为三维复杂模型模拟奠定了基础。同时,该方法对于不同领域中的动边界问题的研究也具有一定参考价值。

基于衍射理论的高斯像面球差的计算与分析

为了利用波动光学的衍射理论分析处理球差,采用先计算像点的光强分布再进一步分析处理球差的方法,对球差进行了理论分析和模拟。从基于点源圆孔衍射的成像原理出发,经过适当推导得到高斯像面上仅有球差像点的光强分布的解析计算式,分析探讨了高斯像面上球差的衍射机理及其计算与校正。结果表明,这种方法能够更为精细地分析处理球差,有助于在光学设计中对球差进行像差平衡与校正、光学加工中对球差的检测与修正以及数码成像时对球差做电子校正等,有利于促进激光技术和微光学以及微光机电系统的发展。

超强太阳质子事件及相伴现象特征分析

依据卫星和地面的观测数据,分析了峰值流量达到或超过10 000 pfu(1 pfu=1proton.cm^2.s^(-1).sr^(-1))的超强太阳质子事件相伴的太阳耀斑、曰冕物质抛射(CME)驱动激波的曰地传播速度、源区的曰面经度、卡林顿经度以及相伴的磁暴等现象.研究表明,超强太阳质子事件源区的曰面经度范围为E30°<Longitude≤W75°.超强太阳质子事件源区分布在2个卡林顿经度带,分别为130°~220°的区域和260°~320°的区域.超强太阳质子事件都伴随着强烈的太阳耀斑和快速CME,CME驱动的激波从太阳到地球的平均速度超过1200 km/s.除一个超强太阳质子事件相伴的磁暴略低于强磁暴外,其余8个都伴有Dst≤-100 nT的强烈磁暴.

PW/EG/WMCNTs/CF复合相变材料的制备及性能研究

以石蜡(PW)为基体,膨胀石墨(EG)为支撑材料,多壁碳纳米管(WMCNTs)和碳纤维(CF)为碳添加剂制备了PW/EG/WMCNTs/CF复合相变材料。采用扫描电子显微镜、差式扫描量热仪、X射线衍射仪、热导率分析仪对复合相变材料进行表征和测试。结果表明,CF与WMCNTs质量比为2∶3、WMCNTs质量分数为11.4%时,复合相变材料的渗漏率仅为1.12%,比PW/EG相变材料渗漏率降低了83.1%,其热导率为4.78W/(m·K),为PW/EG相变材料热导率的2.69倍。将复合相变材料应用于锂离子电池,电池运行温度始终保持在50℃安全范围内。

基于不可压缩光滑粒子流体动力学的单螺杆挤出三维流动数值模拟

基于不可压缩光滑粒子流体动力学(Incompressible smoothed particle hydrodynamics,ISPH)算法,利用FORTRAN语言编程,开发一套模拟三维非牛顿流程序。通过模拟平板Poiseuille流验证ISPH算法计算非牛顿流的正确性。指出在模拟非牛顿流时,采用镜像粒子边界法处理壁边界较采用静态粒子边界法更适合。并利用该程序计算单螺杆挤出三维流场。提出两种入口出口边界设置方法:周期边界法及压力边界法。分析计算结果发现:选取周期边界较压力边界更合理;选取适当粒子分布密度可以同时满足计算效率与计算精度要求;螺槽横截面上形成环流;切应力分布梯度主要集中在左上角和右上角;沿螺槽方向的流动很平稳,然而,随着反向压力梯度的增加,流动受到反向压力梯度的阻碍更加明显。为进一步采用ISPH方法模拟几何形状更加复杂的三维螺杆挤出打下基础。

高斯光束微圆孔菲涅耳衍射的束型转变

为了获得束型、光强分布、光斑大小等满足激光应用需要的光束,根据由基尔霍夫衍射公式导出的高斯光束微圆孔衍射变换的计算式,探讨了高斯光束微圆孔菲涅耳衍射变换的束型转变及其影响因素,并利用MATLAB软件进行了计算模拟。结果表明,这种方法的可靠性和可行性有利于把激光束应用于激光工程、微光学和微光机电系统。

不可压缩SPH方法模拟非牛顿流边界设置

基于不可压缩SPH(ISPH)算法,针对螺杆挤出螺槽横截面内非牛顿流的计算,对镜像粒子法和静态粒子法两种边界设置方法进行研究。对比分析计算得到的速度场、粘度场、剪切应变率分布发现,使用静态粒子法计算的边界附近粒子的粘度场分布之所以不会剪切变稀,是因为剪切应变率计算的错误造成;而采用镜像粒子法则不会出现这种问题。该研究为不可压缩SPH方法在聚合物挤出加工模拟中的应用打下基础。

强碰撞磁化尘埃等离子体中的漂移波

研究磁化尘埃等离子体的波动机理,对相关实验、工业加工、天体空间探测等具有重要的价值.本文研究了非均匀磁化尘埃等离子体系统的线性和非线性波动特性.对处于均匀外磁场中的非均匀尘埃等离子体系统,存在密度和温度梯度的非均匀环境,考虑尘埃和中性粒子的强碰撞作用,得到了一个二维非线性磁流体动力学方程.通过线性化得到了色散关系,系统既有强碰撞引起的阻尼波,又有粒子漂移产生的谐波;典型的数值参量分析结果表明,量子参量修改了系统的尺度;实频与漂移频率成正比关系,而虚频与尘埃和中子间的碰撞频率有着比较复杂的关系,粒子的碰撞引起了系统的耗散效应.通过函数变换法,获得了漂移的冲击波和爆炸波的解析解.详细讨论了静电势随着主要物理量的变化,研究结果显示,静电冲击波的幅度和爆炸波的宽度都随尘埃密度和外界磁场强度的增大而增大,随着碰撞频率的增大而减小,随漂移速度而变化.当时空相位较小时,静电势变化很快,一旦足够大时,静电势将趋于稳定值,最终达到稳定的状态.最后对系统的稳定性问题进行了分析,发现尘埃电荷量、量子参量、漂移速度都出现在扰动解中.本文所得结果表明,强碰撞效应、量子效应、粒子漂移和外界磁场等主要物理量都对尘埃漂移波的产生、演化和稳定性产生了重要的作用.

Boussinesq方程的Lax对、Backlund变换、对称群变换和Riccati展开相容性

Boussinesq方程是流体力学等领域一个非常重要的方程.本文推导了Boussinesq方程的Lax对.借助于截断Painlevé展开,得到了Boussinesq方程的自B?cklund变换,以及Boussinesq方程和Schwarzian形式的Boussinesq方程之间的B?cklund变换.探讨了Boussinesq方程的非局域对称,研究了Boussinesq方程的单参数群变换和单参数子群不变解.运用Riccati展开法研究了Boussinesq方程,证明Boussinesq方程具有Riccati展开相容性,得到了Boussinesq方程的孤立波-椭圆余弦波解.

重型车用柴油机植物油代用燃料试验

针对重型车辆作业中燃料可能出现短缺的问题,对三种植物油代用燃料的主要理化性质进行测试分析;并在150 mm缸径单缸柴油机台架上试验研究柴油机燃用植物油代用燃料的缸内燃烧及发动机性能变化状况。结果表明:常温条件下,两种食用油的运动黏度分别是柴油的14倍和17倍,而十六烷值仅为柴油的64%和73%;生物柴油十六烷值较高,着火性能好,但密度、黏度较高。植物油代用燃料运动黏度值在20～40℃温度区间内变化显著,在40～60℃区间内变化减缓。在标定工况下,单缸机燃用植物油代用燃料相比燃用柴油的缸压峰值下降,燃烧始点提前,放热持续期增长,最大压升率下降。在最大扭矩工况下,单缸机燃用植物油代用燃料燃烧始点推迟,预混合放热峰值较高,放热更加剧烈,最大压升率上升。单缸机在两种工况下燃用生物柴油的排温相比燃用柴油分别下降了13℃和19℃,燃用两种食用油的排温与柴油基本相当。柴油机燃用植物油代用燃料的最大功率及扭矩相比柴油下降,油耗率上升。其中,单缸机在标定工况下燃用生物柴油的功率降幅为7.78%,油耗率上升15.2%,变化最为显著。

少铅/无铅钙钛矿太阳能电池研究进展

钙钛矿太阳能电池作为一种新型的低廉高效的光伏材料在近年来备受关注。铅基钙钛矿太阳能电池有光电转换效率高、成本低、易制备等优点,然而由于铅的毒性以及由此带来的环境污染问题在很大程度上限制了其进一步商业化应用。因此人们开发出一系列新型无毒或低毒钙钛矿材料用于制备环境友好的少铅/无铅钙钛矿太阳能电池。本文简明扼要地介绍了钙钛矿材料的结构和形成条件,着重回顾了Sn基钙钛矿太阳能电池的发展历程,对ⅣA族元素Ge,ⅡA族元素Mg、Ca、Sr和Ba,ⅤA族元素Bi和Sb,ⅢA族元素In以及过渡金属元素Cu等取代或部分取代Pb,以及通过调节卤素X与正离子A的组成及配比来调控少铅或无铅钙钛矿材料性能进行了总结,对少铅/无铅钙钛矿太阳能电池器件研究进展进行了综述,并对其未来的发展方向进行了展望。

基于硬件信号模拟器的电离层TEC监测仪差分码偏差长期变化

利用硬件信号模拟器可以标定电离层TEC监测仪的差分码偏差.通过对相同接收机时隔近41.5月进行的两次差分码偏差标定实验,以GPS系统为例分析了硬件标定法得到的差分码偏差随时间的长期变化情况.结果表明:接收机差分码偏差均值从第一次实验的16.122 ns增加至第二次实验的16.749 ns,在约41.5月的时间内增加约0.627 ns,月增量为0.0151 ns,增加比较缓慢;第二次实验的差分码偏差标准差也有所增加,但增量也不大(均值分别为0.05 ns和0.07ns).此外,两次标定实验的TEC测量精度(均方根误差)均达到约0.3TECU,对应的差分码偏差误差约0.1 ns,这说明该接收机差分码偏差变化的一致性较好.若不加以再次标定,第二次实验时TEC测量误差将增加至约1.8 TECU,月增量约为0.0434 TECU.

面向实车使用的重载柴油机寿命损耗机理

针对重载柴油机实车使用过程中寿命影响因素众多、损耗机理不清的问题,从柴油机使用寿命定义出发,系统研究某型12150柴油机技术状况变化规律;引入FMECA方法、正态分布统计和Pearson相关分析法确定实车运用中影响柴油机使用寿命的主要损伤模式、关键部件和实体特征参数。基于SEM分析缸套-活塞环磨损失效机理。结果表明:缸套-活塞环磨损是决定重载柴油机使用寿命的关键,摩擦副上止点附近表面因发生严重粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的综合磨损失效,导致柴油机性能下降到极限,达到寿命终了,缸套上止点附近磨损深度是表征重载柴油机使用寿命的实体特征参数。

基于无铅钙钛矿太阳能电池及电池稳定性的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型薄膜太阳能电池异军突起。自2009年日本学者首次将卤素铅钙钛矿材料应用于染料敏化电池获得3.8%的光电转化效率,至2020年香港城市大学将其记录刷新至25.5%,这种发展速度是其他太阳能电池不可比拟的。目前高效率电池中都含铅、以及钙钛矿材料在湿热条件和空气中的不稳定性,这些限制了钙钛矿太阳能电池的实际应用。文章简明扼要地介绍了钙钛矿材料的结构和性质、钙钛矿太阳能电池结构与原理,以及光吸收层钙钛矿薄膜的几种典型制备方法;着重对无铅钙钛矿电池材料制备和卤素铅甲基氨的铅位替代来得到的无铅钙钛矿太阳能电池,另外对钙钛矿材料表面进行修饰处理来提高钙钛矿太阳能电池在空气和湿热条件下的稳定性研究进展进行综述。

基于小波包能量比变化率偏差的复合材料层板空气耦合超声概率损伤成像

传统椭圆概率损伤成像使用信号幅值差或能量差作为特征参量,对损伤识别不够敏感且抗噪性能较差。为提高损伤识别的敏感程度,提出采用小波包能量比变化率偏差(Energy relative variation deviation,ERVD)作为损伤因子。选取合适的探头入射倾斜角度,使用空气耦合超声探头在复合材料层板中激励单一的Lamb波模态,对采集的扫查信号进行小波包分解,根据结构损伤前后的信号特征变化选取特征频带,计算损伤指数进行椭圆概率损伤成像,并模拟不同噪声环境对比不同损伤因子的成像效果差异。实验结果表明,选取小波包能量比变化率偏差作为损伤因子,具有较强的损伤识别敏感性和抗噪性能。使用此损伤因子进行空气耦合超声概率损伤成像,可提高复合材料损伤的定位和成像效果。