人工制备生物消光材料空气动力学特性

人工制备的几种生物材料生产成本低、密度小、形态可控、安全环保,在可见光和红外等波段具有较好的消光能力,可作为一种新型消光材料,弥补无机消光材料的不足。针对当前军、民用领域对新型生物消光材料的需求,将生物消光材料中的絮状生物颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子,根据牛顿第二定律和梯度-输运理论,建立生物消光材料沉降模型和扩散模型,并讨论絮状生物颗粒结构和风速、大气稳定度对生物消光材料空气动力学特性的影响。结果表明:分枝数目、长度、半径决定絮状生物颗粒结构;在某种特定条件下,絮状生物颗粒沉降速度较等体积球颗粒沉降速度降低了50％;烟团遮蔽面积可达20 m2以上。模型的构建将为生物消光材料发展及实际应用提供理论基础。     

多分散生物凝聚粒子10.6μm激光消光性能研究

基于弹道粒子-团簇模型,模拟了多分散生物凝聚粒子模型,采用离散偶极子近似方法计算了具有不同孔隙率、原始颗粒数量、粒径分布方式的多分散生物凝聚粒子模型的消光系数,分析了孔隙率、原始颗粒数量和粒径分布对凝聚粒子消光特性的影响。结果表明:多分散生物凝聚粒子的消光系数随着孔隙率的增大而减小;凝聚粒子包含的原始颗粒数量越多,粒径分布的均值越大,消光系数越大;粒径分布方差对消光系数没有明显的影响。本研究结果为全面理解生物凝聚粒子的消光性能以及生物消光材料的制备提供了参考。通过改变生物凝聚粒子的孔隙率、原始颗粒数量和粒径分布可以提高生物材料的消光性能。     

生物消光材料大气悬浮沉降特性

生物材料具有生产成本低、粒径分布广、环保无污染等优点,可作为一种新型消光材料。为了更好地研究生物材料的大气悬浮沉降特性,针对制备的球状生物材料FANS 233D,根据斯托克斯沉降规律及粒子数加权平均方法计算其沉降速度。利用团簇-团簇凝聚模型模拟了该生物凝聚粒子的空间结构,结合牛顿第二定律研究了不同空间结构凝聚粒子的沉降速度,并通过凝聚粒子的孔隙率、分形维数对其结构特征加以分析。结果表明:包含不同原始微粒数的凝聚粒子,其平均沉降速度随原始微粒数的增大而增大;包含相同原始微粒数的凝聚粒子,其沉降速度同该凝聚粒子的孔隙率与分形维数有关。针对生物消光材料大气悬浮沉降特性的研究将为其实际应用提供理论基础。     

生物凝聚粒子远红外波段消光特性

针对生物材料FANS 233D,采用显微红外光谱仪测定了材料在2.5~15 m波段的反射光谱,结合Kramers-Kronig （K-K）关系计算了生物材料8~14 m波段的复折射率。利用团簇-团簇模型模拟了不同分形维数的生物凝聚粒子的空间结构,通过离散偶极子近似法计算了具有分形特征的生物凝聚粒子在远红外波段的消光参量,并求出不同条件下生物凝聚粒子的质量消光系数。结果表明:在远红外波段内,相同原始微粒数生物凝聚粒子的分形维数越大,其消光性能越好,当生物凝聚粒子的原始微粒数为50,分形维数为2.00,质量密度为1 120 kg/m3时,质量消光系数最大可达到2.262 m2/g,且凝聚粒子的质量消光系数随着原始微粒半径的增大而缓慢增大。     

生物材料紫外红外复合消光性能测试

针对目前消光材料实验室动态测试的现状和不足,提出了基于单光路实现生物材料紫外、红外复合消光性能的测试装置和方法。设计和制作了生物材料紫外、红外复合消光性能的测试装置,利用上述装置测试了真菌LZ0926孢子,得到了烟幕箱自制生物材料烟幕的紫外、红外波段平均透过率及质量浓度分别为29.597%、14.514%、0.389 g/m3,通过数据处理系统得到了生物材料紫外、红外波段平均质量消光系数分别为0.794 75 m2/g,1.241 59 m2/g。实验结果表明:该装置成功地利用单光路实现了生物材料的紫外、红外波段的复合消光性能测试,进一步丰富了生物材料多波段消光性能的测试手段。     

人工制备红外消光材料及其消光性能研究进展（特约）

作为消弱红外成像设备或系统性能的重要手段,人工制备的红外消光材料成为各国争相研究的对象,并取得了阶段性的研究成果。从金属材料、膨胀石墨、纳米材料、水基泡沫、生物材料和复合材料等方面介绍了人工制备红外消光材料的研究现状,阐述了粒子-团簇、团簇-团簇等消光材料粒子凝聚模型,介绍了Mie散射方法、离散偶极子近似方法、T矩阵方法和时域有限差分法等几种典型的消光性能计算方法。分析认为,未来人工制备的红外消光材料将朝着持续时间长、成本低、施放形式多样和环保无毒等方向发展。     

抗红外烟幕材料及消光性能研究进展（特约）

为了促进抗红外烟幕材料研究和应用转化,从抗红外烟幕材料研制和消光性能研究两个方面对研究现状、存在的主要问题和发展趋势进行了系统分析。研究结果表明:炭黑型、红磷基等热烟材料以改进配方研究为主,层状超分子、超细陶瓷粉体、纳米粉体以及生物材料等冷烟材料在结构设计、合成技术、消光性能评价等方面取得显著成果。当前研究主要存在环境友好型烟幕材料研究少、消光理论创新难等问题。低费效比、环境友好的抗红外烟幕材料将成为该领域的发展重点。     

激光加工组织工程生物材料研究进展

近年来,人们在不断探索组织工程生物支架新的制备方法以提高其性能。本文综述了近年来激光加工组织工程生物材料研究概况,通过比较长脉冲激光和飞秒脉冲激光加工特点,展示了飞秒脉冲激光加工组织工程生物支架材料的独特优势。     

生物颗粒远红外波段平均消光效率因子模型构建

针对当前军、民用领域对新型生物消光材料的需求,将制备出的絮状颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子,将其作为单元颗粒构建不同结构的生物颗粒,并对生物颗粒结构进行参数化表征,采用离散偶极子近似法（DDA）计算生物颗粒远红外波段平均消光效率因子。结果表明:生物颗粒远红外波段平均消光效率因子与尺度因子和孔隙率成正相关。在研究平均消光效率因子与尺度因子和孔隙率关系的基础上,构建了生物颗粒远红外波段平均消光效率因子模型,计算时间较DDA法缩短,计算误差在10%以内。模型的构建将为生物消光材料发展以及形态控制提供理论基础。     

仿生材料微结构设计与高分辨电子显微学

仿生物材料作为生物医学材料被归为人工合成的材料 ,要求它不但对人体没有毒副作用 ,而且具有良好的生物相容性、生物活性、耐腐蚀性等优点 ,因此越来越受到人们的重视。目前仿生物材料主要形式为生物陶瓷。因为生物陶瓷可以与人体硬组织的结构和组成相当。但由于生物陶瓷的韧性差、脆性大 ,故目前主要作为涂层应用 ,其力学性能主要由涂层底材金属承担。生物陶瓷材料目前主要有两种 :生物惰性材料和生物活性材料。生物惰性材料主要有氧化铝、氧化锆、氮化硅、生物玻璃等 ,其本身强度和硬度高 ,耐磨性和耐腐蚀性也很高。作为涂层 ,与生物活性…     

激光雷达监测北京城区夏季边界层气溶胶

运用一种新型边界层气溶胶监测激光雷达,在北京丰台区进行了外场实验,探讨了大气边界层(PBL)内气溶胶消光系数与湿度、风速等气象条件的关系,并给出了消光系数的时空分布。实验结果表明,水平大气气溶胶消光系数与黑碳质量浓度、地面风速等近地气象因子均有较好的相关性;边界层气象因子直接影响气溶胶的时空扩散和分布;在近地面风速较小等条件下,北京城区气溶胶污染在凌晨和上午较下午和前半夜严重。     

激光参量对血管支架切缝形貌及粗糙度的影响

为了研究激光加工工艺参量对血管支架切缝形貌以及表面粗糙度的影响，采用不同参量对比分析试验法，开展了心血管支架316L材料光纤激光切割实验，分析了激光脉冲宽度、激光功率和切割速率等不同工艺参量对材料切缝形貌及粗糙度的影响，得出激光切割支架的最佳工艺参量组合。结果表明，不同区域切缝形貌和表面粗糙度存在差异性，其中支架切缝的汽化区厚度主要受脉冲宽度及激光功率影响，当脉冲宽度为35μs时，支架切缝汽化区厚度最大可达到120μm；支架切缝汽化区粗糙度随切割速率增加先减小后增大，当切割速率为6mm/s时，切缝表面粗糙度值最低为650nm。此研究结果为心血管支架光纤加工的研究及后续光整加工奠定了理论基础。     

固结磨料抛光K9光学玻璃的工艺实验研究

采用一种亲水性固结磨料抛光垫(FAP),通过单因素实验法,系统地研究了抛光K9光学玻璃过程中抛光时间、偏心距、压力、转速、抛光液流量及pH值等工艺参数对材料去除速率(MRR)和表面粗糙度的影响规律,并对实验结果进行了解释。结果表明:随着抛光时间的延长,K9光学玻璃的MRR逐渐呈下降趋势;在抛光20min时,MRR达最大值310nm/min,且表面粗糙度降至最低值为2.73nm;选择较大的偏心距和碱性抛光液环境均有利于提高MRR;随着抛光盘转速的升高,MRR将显著增大。而在一定范围内,抛光压力和抛光液流量对MRR的影响不大。     

安徽省寿县气溶胶消光系数变化特征分析

基于自主研发的气溶胶消光光谱仪, 在安徽省寿县观测站点进行了连续观测, 并对 2016 年 5 月至 12 月期间 该地区的大气气溶胶光学特性开展了研究。结合不同大气因素分析了观测结果的时间序列变化及日变化规律, 对比 了消光系数与 PM2.5 质量浓度、散射系数的相关性, 并探讨了风速风向对于寿县消光系数变化的影响。结果表明: 寿 县地区大气消光系数时间序列变化与日变化特征明显, 且受到不同气象要素的影响。秋季和冬季的大气污染情况较 为严重, 与其他季节相比, 污染天气的天数明显增多; 与清洁天气相比, 污染天气的消光系数和 PM2.5 质量浓度、散射 系数显著增大。特别在冬季, 污染事件频繁。在 12 月份出现过重度污染天, 其 24 h PM2.5 平均浓度超过 150 µg·m−3 , 且该月消光系数和 PM2.5 质量浓度、散射系数均达到观测期间月平均最大值。整个观测期间, 从日变化来看, 消光系 数、PM2.5 质量浓度及散射系数均是白天波动较大, 午后出现最低值; 其中消光系数最大值出现于清晨 08:00 左右, 最 小值则出现于下午 16:00 左右。此外, 消光光谱仪测得的气溶胶消光系数与 PM2.5 质量浓度和散射系数的相关系数分 别为 0.91 和 0.83, 说明研制的消光光谱仪同其他仪器的测量结果具有很好的一致性。     

平面玻璃窗口片光学表面零级疵病抛光工艺研究

总结了窗口片的抛光工艺现状,对玻璃窗口片的研磨、抛光和清洗原理及主要工艺因素进行了详细的分析。在考虑磨料、抛光辅料、环境、清洗工艺、抛光液浓度及pH值、磨盘转速、压力等多种工艺条件的基础上,进行了多次实验,并对抛光工艺改进前后的窗口片表面进行了扫描电镜(SEM)检测。结果表明,使用新抛光工艺加工的窗口片表面粗糙度、擦痕等微观缺陷明显得到改善,零级表面疵病标准的成品率达到23%。     

基于移动高斯热源的激光抛光瞬态有限元三维数值模型

本研究模拟CO2连续激光器抛光Ti6Al4V材料的工艺过程,利用可移动的高斯热源模拟激光源,建立有限元三位数值瞬态模型进行模拟实验,来模拟TC4材料表面轮廓的融化与凝固过程,该数值模型耦合了温度场与速度场,研究由于表面张力温度系数而产生的表面张力对抛光熔池的影响,通过改变高斯光源的不同功率强度、扫描速度,来分析对抛光过程中形成的熔池的影响,模拟结果表明:当激光热源功率过大时,易造成熔池尺寸过大,不利于降低材料表面的粗糙度,适当降低扫描速度能有效的降低轮廓峰值的温度梯度大小,从而降低表面张力的作用大小,进而改善熔池尺寸与形状。通过实际抛光实验得出:激光的最佳扫描速度维持在20 mm/s左右,扫描速度过小或者过大都会使抛光样品的表面粗糙度值Ra增加,从而达不到理想抛光效果,且通过实验测试值与数值模型计算值相比较,发现两者数据大致吻合,从而证明了该数学模型的准确性。     

非理想参数下193nm光学薄膜的设计

193nm光学薄膜是100nm步进扫描光刻机系统中主要用到的光学薄膜。分析了膜料光学常数的不确定性、高折射率膜材料消光系数、水吸收以及膜层表面粗糙度对薄膜光学性能的影响。结果表明，要镀制出反射率大于98．5％的高反膜．必须将高折射率材料的消光系数k控制在0．0034以内，同时膜层表面的粗糙度σ控制在1nm以内。膜层性能同时还受其使用环境中水气含量及其水气中杂质含量的影响，要减少膜层水吸收的影响．就必须提高薄膜的致密度．采用离子成膜技术．或者改变膜层的使用环境。在考虑相关因素的前提下，设计了在光刻机曝光系统中主要用到的增透膜、高反膜．并分析了其实际性能与设计结果存在差别的原因。     

Nanomechanical characterization of polymer using atomic force microscopy and nanoindentation

The nanomechanical characteristics of polycarbonate (PC) polymer were investigated by atomic force microscope (AFM) and nanoindentation. Scratching, wear properties, hardness and Young's modulus were obtained. The relationships between scribing feed and speed, surface depth and roughness and applied load were also investigated. The results indicated that as the applied load was increased, the furrow depth and the surface roughness increased. When the scribing feed was increased, the depth and roughness decreased. Increasing the furrow speed also decreased the surface roughness. The applied load is more significant than the scribing speed on the material removal rate. In addition, the Young's modulus and hardness of the polycarbonate material were 1.8 and 0.2 GPa, respectively.     

内蒙古自治区一次沙尘过程的激光雷达分析

为了探究沙尘污染过程中高时空分辨率的结构特征, 利用相干多普勒测风激光雷达、地面观测站、中分辨率成像光谱仪, 结合卫星气溶胶光学厚度数据产品、欧洲中期天气预报中心第5代再分析资料(ERA5)以及混合单粒子拉格朗日积分轨道(HYSPLIT)后向轨迹模式, 分析了2019-10-27~2019-10-28内蒙古自治区锡林郭勒盟一次典型的沙尘天气过程。结果表明, 此次沙尘是受高空冷涡、蒙古气旋的共同影响, 配合冷锋在高温时段过境沙源地, 热力叠加动力条件有利于沙尘随西风扩散; 沙尘来临前后, 地表气温变化明显; 卫星产品、HYSPLIT模式结合雷达风廓线可以更准确地确定沙尘来源, 激光雷达反演的气溶胶消光系数可反映边界层大气中气溶胶的变化情况; 2019-10-28T02:00地面PM10的质量浓度达到最大值268μg/m3, 消光系数超过30km-1, 达到最大值, 雷达反演数据在时间上会有延迟; 城市下垫面使得沙尘污染快速减弱, 雷达所在的草地下垫面容易受垂直风切变影响产生持续性污染。该研究对应用相干多普勒测风激光雷达、认识沙尘的污染过程以及传输特性很有帮助。