铜基封装材料的研究进展

具有高导热性的铜基封装材料可以满足大功率器件即时快速大量散热的要求,是一种重要的封装材料。综述了Cu/Mo、Cu/W传统铜基封装材料和Cu/C纤维、Cu/Invar(Mo、Kovar)/Cu层状材料、Cu/ZrW2O8(Ti-Ni)负热膨胀材料及Cu/SiC、Cu/Si轻质材料等新型铜基封装材料的性能特点、制备工艺与问题。指出轻质Cu/Si复合材料将是铜基封装材料中一个新的具有前景的研究方向。

Ag修饰对Mg基贮氢合金电化学性能的影响

针对熔体快淬法制备的非晶Mg65Ni27La8合金利用置换沉积的方法在非晶合金表面沉积金属Ag,以期改善合金电极的循环性能。修饰后的合金电极最大放电比容量虽然略低于修饰前的合金电极(590 mAh/g),但是都显示了较好循环稳定性。当Ag/Mg的摩尔比为1/5时,合金电极最大放电容量为551 mAh/g,且合金经过20个充放电循环后放电比容量保持率仍达69%;线性极化曲线显示其交换电流密度为353 mA/g;表面修饰后的合金颗粒之间的接触阻抗和合金表面的电荷传输阻抗均有不同程度的降低,分别由修饰前的0.91Ω和3.15Ω降低到0.33Ω和0.85Ω。

新型八边形谐振环金属线复合周期结构左手材料奇异性质研究

通过实验及仿真研究了基于C环的新型八边形开口谐振环金属线复合周期结构左手材料.以金属铜八边形谐振环(SRRs)为基本单元的周期结构负磁导率材料,与闭口环(CSRRs)结果对比发现八边形谐振环能产生很好的谐振效果即能产生负磁导率;复合结构仿真结果显示,八边形谐振环金属线复合结构实现负折射具有可行性.设计、制作并实验和仿真研究了两种尺寸的八边形谐振环金属线复合周期结构左手材料,实验结果显示,分别在9.8—15GHz和9.5—15GHz出现良好负折射效应,表明小尺寸材料负折射频段较宽但整体能量透过率较小.通过与尺寸相近的传统C环样品实验对比发现八边形样品损耗较大,但其负折射区域能量分布比例较大,具有一定的优越性.该研究对新型周期结构左手材料的研究、设计和研制具有重要的科学意义,在国防、通信等领域也具有广阔的应用前景.

细胞打印技术及应用

细胞打印技术是一种在体外构造具有生物活性的三维多细胞体系的先进技术。近年来,有关细胞打印技术的研究引起广泛的关注,其原因在于该领域具有明显的学科交叉与渗透融合的特点,它处于生命科学与快速成型技术、生物制造技术、生物科学和材料科学的交汇点。更加值得关注的是它为组织工程学突破二维研究的局限性,在三维尺度上精确控制与人体组织或器官相似的三维构造体方面的研究提供了一种新的思路。基于这一技术不仅在三维组织工程,还对细胞生物学、高通量药物筛选及细胞传感器等方面的前沿问题均有广阔的研究应用前景,介绍了近年来开发用于细胞打印的技术及其潜在的应用。

高强度双网络高分子水凝胶:性能、进展及展望

作为一种虽然含有90wt%的水,但力学强度高达数十兆帕的高分子水凝胶材料,双网络(double network,DN)设计思路对大幅度提高水凝胶力学性能以及推动其在生物材料中应用研究意义重大.近年来高强度DN凝胶研究不断取得令人注目的进展,在DN凝胶概念的基础上,设计合成了天然和仿生DN凝胶、低摩擦和低磨损DN凝胶以及细胞亲和性高强度水凝胶,并研究了DN凝胶的生物相容性和诱导关节软骨再生等生物材料性能.高强度、多功能DN凝胶在生物材料中的研究极大地扩展了高分子水凝胶材料的应用范围.本文综述了DN凝胶的设计思路,分析了影响其性能的因素,并对其未来发展进行了展望.

偏振干涉成像光谱仪的视场展宽设计与分析

为了在较大视场范围内获得干涉直条纹以提高干涉数据的提取精度,设计了一种基于组合Savart板的宽场偏振干涉成像光谱仪.组合Savart板由正负晶体制作的两个Savart板组合而成.文中推出了组合Savart板的光程差和横向剪切量与入射角的理论表达式,并给出了具体设计实例.计算机模拟分析结果表明,在光谱分辨率和晶体总厚度相同的前提下,组合式Savart板获得干涉直条纹的视场是传统Savart偏光镜视场的10倍.

时空混合调制型偏振干涉成像光谱仪数据处理研究

研究了基于Savart偏光镜的偏振干涉成像光谱仪在时空混合调制模式下图像形成、数据分布的特点,论证了视场补偿型偏振干涉成像光谱仪更适用于单色光条件下的时空混合调制工作模式,并提出了时空混合调制模式下数据采集与处理的基本原理及其需要注意的问题与解决方法.最后,应用这种方法对实验获取的干涉图进行了数据处理,并成功复原出了光谱.

新型风成像干涉仪温度补偿理论研究

简述了高层大气风场被动式遥感探测的基本原理;论述了新型风成像干涉仪宽场、消色差、温度补偿理论,针对目前国际上采用的风成像干涉仪补偿方法的不足,从理论上进行了分析与讨论,给出了四层介质的优化补偿理论和方案.模拟结果表明,该补偿可完全理想地消去单色光的温差,且复色光的温差补偿要比现有的方法提高1—2个量级.该研究为设计宽场、消色差、温度补偿的新型风成像干涉仪和提高风场探测精度提供了重要的理论依据和实践指导.

时空混合调制型偏振干涉成像光谱仪的全视场偏振信息探测研究

基于Savart板的新型时空混合调制型偏振干涉成像光谱仪(TSMPIIS)是一种静态、小型化、高稳定性的遥感偏振探测器件,可以用来实现对目标的光谱信息以及偏振信息的探测.目前,已经确立了通过旋转TSMPIIS偏振片法来实现测量的方案,然而该方案破坏了TSMPIIS系统原有的稳定结构,降低了仪器的测量精度和可靠性.为克服旋转偏振片法的不足,本文从TSMPIIS的探测原理出发,通过分析和计算TSMPIIS的Mueller矩阵,推导出了全视场角度的TSMPIIS旋转偏振探测法的基本公式,论证了TSMPIIS全视场偏振信息探测的可行性和准确性,为TSMPIIS的遥感探测以及Stokes参数的反演提供了理论依据,进一步拓展了TSMPIIS遥感探测的优越性.

高层大气风场洛伦兹光谱线型粒子辐射率探测研究

以高层大气中的极光谱线为被探测源,提出了一种高层大气(80—300km)风场洛伦兹光谱线型的粒子辐射率被动探测的新原理.采用该原理不仅可获得高层大气风场的速度、温度和压强信息,更重要的是还能同时探测到高层大气中辐射粒子体辐射率,解决了目前高层大气风场研究中只能探测高层大气风场速度、温度和压强却不能获知粒子的体辐射率的问题.给出了基于洛伦兹光谱线型的辐射源粒子体辐射率、大气风场速度、温度和压强的理论计算公式.采用计算机模拟对探测误差进行了分析,给出了体辐射率、风场速度、温度、压强的误差分布规律,为进一步丰富和完善高层大气风场探测提供了理论依据和实验基础,对航空航天、空间探测、环境保护、国家安全和国民经济建设都具有重要的科学意义和广阔的应用前景.

静态偏振风成像干涉仪光传输特性和光通量改善

静态偏振风成像干涉仪利用偏振光束来获得干涉图,光束在偏振元件中的传输特性成为分析研究的关键.Jones矩阵用于分析系统的光学传输特性和偏振态变化过程,形式简洁,计算方便,容易得出光学元件对系统性能的影响.本文用Jones矩阵对静态偏振风成像干涉仪系统进行了描述,推导出了适用于普遍情况的系统矩阵表达式,计算出核心偏振元件的偏振化方向和波片方位角对应于系统光通量和干涉调制度的关系,确定了系统中各偏振元件的最佳偏振化方向和波片的最佳方位角;并通过视场展宽技术和提高四面角锥棱镜的透光率对光通量加以改善,利用光线追迹软件仿真,对视场展宽前后的干涉强度作了对比,达到预期的效果.为静态偏振干涉成像光谱仪的设计、研制和工程化提供重要理论和实践指导.

大光程差、宽场、消色差、热补偿型迈克耳孙风成像干涉仪动镜倾斜误差分析

大光程差、宽场、消色差、热补偿型风成像干涉仪是在一定的基准光程差的基础上,通过动镜步进的方法,获得观测目标在一个波长范围内间隔为λ/4的4个干涉强度,并依此推算出高层大气的风速、气压、温度的新型风场探测装置。而在干涉仪的工程研制和实际风场测量过程中不可避免地存在着基准光程差误差、步长误差以及动镜倾斜误差等。为了精确地掌握这些误差对最终观测结果的影响以更好地满足风成像干涉仪的工程化和实际应用,对在一定的不确定度范围内的动镜倾斜误差进行了理论计算和分析,得到并给出了动镜倾斜误差的计算方法,计算了在误差允许范围内的动镜倾斜容限,并通过计算机模拟讨论并分析了研究结果。这些研究工作对风成像干涉仪的理论研究、技术创新、研制、性能改进和工程化都具有理论与实践指导意义,并为其更好地应用于高层大气风场被动探测提供了理论依据。

四分束风成像偏振干涉仪信噪比的研究

新型静态偏振风成像干涉仪采用四面角锥棱镜与偏振阵列的组合结构,在CCD的四个分区上一次得到四个不同相位的干涉图,可以实现对目标的实时探测,克服了动镜扫描探测模式不能对快速变化目标进行精确探测的缺陷.由于光束被四等分,强度大幅度下降,微弱的气辉信号能否被探测到成为研究的关键.本文从目标气辉光谱的特性出发,分析了静态偏振风成像干涉仪系统的光学传输特性和响应特性,CCD的噪声水平及系统信噪比,得出弱信号夜气辉在常规的探测模式下探测不到的结论.采用延长光积分时间,像素合并技术和选用探测灵敏度高的电子倍增CCD等措施,均可以有效改善信噪比,并计算出几种措施综合运用后系统的信噪比和响应度.考虑到成本和目标的快速变化,仅采用像素合并技术,模拟了信噪比和数字化输出随辐射强度的变化曲线,结果表明可实现对夜气辉等微弱信号的探测.

偏振风成像干涉仪多波长探测理论研究

简述了偏振风成像干涉仪(PAMI)探测高层大气风场的基本原理;研究得出了多波长探测时偏振风成像干涉仪干涉强度、仪器调制度与位相延迟片的延迟位相之间的理论表达式;得出了偏振风成像干涉仪的干涉强度和仪器调制度受所探测谱线波长调制的重要结论;采用计算机模拟分析了使用偏振风成像干涉仪(设计谱线为高层大气氧原子跃迁时辐射的630nm的极光谱线)探测高层大气时各目标谱线的干涉强度和仪器调制度,给出了干涉强度和仪器调制度与探测谱线波长之间的关系,得出了732nm的极光谱线不适合用作探测目标的结论.本文为高层大气风场探测理论的发展、偏振风成像干涉仪多波长探测理论和应用研究,以及风场信息反演提供了理论依据和实践指导.

基于光瞳分割和角剪切的成像偏振光谱技术

基于光瞳二分割及Wollaston棱镜角剪切、Savart板横向剪切干涉的原理,提出一种同时获取图像、偏振态及光谱信息的新技术.装置没有任何机械运动部件和电调谐器件,在单一面阵探测器的四个分区同时获得四种线偏振态的干涉图(两幅差分偏振光谱图),系统工作在推扫模式.在详细论述装置组成的基础上,从系统成像的原理出发,深入分析了系统中棱镜主截面方位角的相互位置关系对输出光强的影响,并对系统参数进行了优化,推导出干涉条纹强度分布的表达式,并利用计算机数值仿真,验证了方案的准确性和可行性.为新型成像光谱仪的设计和工程化应用提供了重要的理论依据和实践指导.

宽场、消色差、温度补偿风成像干涉仪中次级条纹研究

本文提出了宽场、消色差、温度补偿风成像干涉仪(FATWindII)中次级条纹的精确计算模型,并模拟了次级条纹在探测器上的分布;计算了由次级条纹引起的温度与风速的反演误差.在三维坐标下,推导了任意倾斜角楔形补偿玻璃的调制度调制函数和相位漂移公式,并得到了FATWindII的楔形补偿玻璃的最佳倾斜角.结论表明,采用增透膜与楔形补偿玻璃结合的方法可将FATWindII中的次级条纹的相对强度压制到低于2.5%,并使次级条纹引入的温度和风速反演误差低于0.05K和0.045m/s.此研究为宽场、消色差、温度补偿风成像干涉仪的设计、研制以及定标提供了重要的理论依据及实践指导.