基于玻璃基底的透明导电金膜的光学性质

采用直流溅射法,通过调节溅射时间和溅射电流,在玻璃基底上成功制备出不同厚度的透明导电金膜.通过椭圆偏振仪测量了透明导电金膜的厚度及其对可见光的透过率,利用四探针、扫描电子显微镜分别测量和表征了透明导电金膜的方块电阻和表面形貌.研究结果表明,随着透明导电金膜厚度的增加,方块电阻减小,金膜表面连续性变好,且透明导电金膜厚度为10~13nm时,透明导电金膜的导电性和透过性的兼顾最佳.通过实际中透明导电金膜厚度随溅射条件的变化,结合理论膜厚计算公式可知,直流溅射沉积透明导电金膜为岛状生长模式.使用椭圆偏振仪测量了不同入射角度和入射方向上透明导电金薄膜的椭偏参量,发现在各向同性的玻璃基底上生长的透明导电金膜的光学性质表现为各向异性.     

液滴撞击过冷壁面的结冰特性实验研究

为了研究液滴动态铺展特性以及冻结行为和机理,基于可视化实验平台,探究了壁面温度对液滴动态结冰过程的影响,分析了铺展直径随时间的变化规律和不同冰型形成的物理机制。实验中采用亲水硅片以及较大的撞击速度增加换热面积,同时采用较低的壁面温度强化液体与冷板之间的换热过程。结果表明,壁温降低导致液滴黏性耗散增加,液滴最大铺展直径略有减小,但壁面温度对于动态铺展阶段的影响不大;壁面温度对结冰过程的影响十分显著,不同的壁面过冷度可产生不同结冰形态;当壁面温度相对较高时,液滴呈现中间成尖结冰形态,壁面温度较低时,出现了一种新的内凹环状结冰形态,后者的形成是由于触发了液膜内部结冰,从而导致液膜内出现冻结锋面,且该锋面同时向外、向上发展。另外,本研究提出了无量纲导热因子以反映壁面导热性能的影响,通过结合无量纲导热因子和韦伯数的影响,揭示了不同冰型产生的条件,为控制结冰形态提供了新的策略。     

溴化锂溶液在亲水水平圆管表面降膜流动的数值模拟

为了研究润湿性对水平管外降膜流动性能的影响,基于有限元法建立二维两相流模型,模拟了溴化锂水溶液在水平圆管外亲水表面不同润湿性(静态接触角0°~60°)的降膜流动过程;探究了液体在不同润湿性的水平圆管外壁铺展成膜的瞬态特性;分析了稳定后液膜厚度和液膜表面速度的分布特征.结果表明:当水平管外壁润湿性降低或静态接触角增加时,液体在水平管外铺展成膜所需的时间增加,液膜最前端液体的堆积量增大;达到稳定状态后液膜厚度沿周向呈先减小后增大,液膜速度沿周向呈先增大后减小的变化趋势;液膜最小厚度或最大速度位于周向角120°左右;根据液膜厚度沿周向角分布模拟值与实验数据的比较结果,对Nusselt液膜厚度表达式进行了修正.     

液流冲击圆盘铺展及破碎特性的研究

针对难以确定制取铁合金一定粒径下的工艺参数，基于飞溅板雾化原理，引入圆盘边缘处液膜厚度和流速为中间变量，将全过程分为圆盘内铺展和圆盘外破碎两个连续阶段，在圆盘内液膜铺展阶段建立气-液两相流数学模型，在圆盘外液膜破碎阶段建立液膜表面扰动波数学模型，研究了液流流速、液流直径和圆盘直径对液膜铺展及破碎特性的影响规律.结果表明，当介质为Sn-58Bi,液流流速为3 m/s,圆盘直径为200 mm,改变液流直径为50～100 mm时，形成液滴直径为7.5～10 mm;液流直径增加或圆盘直径减小时，破碎形成的液滴直径增大；液流流速增加时，液膜破碎时刻提前，对液滴直径的影响较小.     

壁面微结构对超薄液膜流动特性的影响

针对非平整基底表面上的超薄液膜流动,采用润滑理论推导出液膜厚度演化方程,并利用PDECOL程序进行了数值求解,分析了不同基底表面液膜轮廓的变化特征及基底结构参数和重力对液膜流动的影响.研究表明:微尺度基底的不平整特征将引起液体局部压力增加或减小,形成隆起或凹陷,使液膜表面发生变形;台阶、V字形和矩形凹槽等基底的深度增加或斜度减小具有增强液膜表面变形的作用,基底宽度仅在小范围内增加具有放大液膜表面变形的作用;波状基底高度增大具有增强液膜隆起高度、减弱液膜凹陷深度的作用,波数的作用与之相反;重力会抑制液膜隆起和凹陷的发生.     

微米级液滴撞击低温球形颗粒的涂覆冻结

对微米级液滴撞击低温球形表面的动态行为进行了可视化实验.研究了液滴直径、球面温度等因素对微米级液滴撞击过程的影响及液滴撞击直径3 mm和5 mm金属钢球的冻结过程.当实验球面温度分别为–20℃和–30℃时,液滴撞击低温金属钢球表面时液滴铺展后迅速回缩成塔形状然后缓慢的铺展直至稳定状态,与常温状态下相比,液滴形态没有明显的振荡过程.结果表明:撞击速度越大,液滴具有的初始动能越大,液膜最大铺展弧长越大.随着载体颗粒直径的增加,液膜最大铺展弧长也随之增加,液膜的厚度却随载体颗粒直径的增加而减小;随着液滴直径的增加,液膜铺展弧长及液膜厚度都随之增加.通过实验数据统计分析可知,环境温度的显著水平最高,然后依次为液滴直径、载体颗粒直径.     

单液滴碰撞不同尺寸等温壁面过程

应用基于VOF的界面跟踪方法分析了单液滴碰撞不同尺寸等温固体壁面时铺展、回缩或延伸至壁外形成液膜、液膜破碎等过程的动力学行为.通过与文献中液滴在壁面上铺展直径随时间变化的试验对比,证实了模型的可靠性.通过改变We数、Re数及壁面宽度,考查了初始液滴碰撞动能、表面能及固体壁面尺度对液滴碰壁现象的影响,计算结果表明:当壁面...     

基于取向纤维基底和图案化双相金属层的高灵敏应变传感器（英文）

为了提高液态金属基应变传感器的灵敏度,研究了一种高灵敏度、可拉伸的应变传感器,该传感器由取向的静电纺热塑性聚氨酯纤维基底和图案化双相金属传感层构成。以液态金属Galinstan为“岛”,固体金属银为“海”,构建了图案化双相金属传感层。银“海”可阻止连续的液态金属导电路径的形成,基于银导电区域的裂纹扩展机制,传感器的灵敏度显著提高。此外,纤维取向(水平或垂直)削弱了在受力时纤维的重新排列,增强了传感层的变形。结果表明,对于单一液态金属层或Ag层组成的传感器,基底纤维垂直取向与随机排列比较,灵敏度分别提高1.09倍和33.19倍。最终制成的基于垂直取向纤维基底和图案化双相金属层的应变传感器具有超高的灵敏度(灵敏度系数高达952.20)和宽传感范围(高达59.33%)。这种设计有望在可穿戴设备中显示良好的应用潜力。     

含二茂铁季铵盐有序分子膜的组装与性能研究

在考察了二茂铁季铵盐的表面活性的基础上,制备了含二茂铁季铵盐/氯仿/苯/二次蒸馏水的反相微乳液及二茂铁季铵盐/十八酸混合单分子膜,并通过电导率仪和动态激光光散射仪等对所制备的微乳液进行了表征。结果表明,苯和氯仿的体积比为7∶3的混合溶液为该微乳液形成的最佳有机溶剂;微乳液形成过程中,二茂铁季铵盐的浓度为0.10~1.00mmol/L,10mL微乳液中增溶水量为6~8μL时为佳。若加助表面活性剂正戊醇,则其最佳体积含量为20%。二茂铁季铵盐很难单独在气/液界面铺展成膜,而其与十八酸的混合体系可形成稳定的单分子膜,且二茂铁季铵盐/十八酸混合体系的成膜性能随十八酸含量的增加而增强。     

调制周期对TiCrN/WN多层膜结构与力学性能的影响

为了研究调制周期对TiCrN/WN多层薄膜结构与力学性能的影响,采用超高真空射频磁控溅射系统在Si(100)基底表面制备了一系列TiCrN/WN多层薄膜,利用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪和表面轮廓仪等分析TiCrN/WN多层膜的结构特征以及硬度、应力和弹性模量等机械性能.结果表明:TiCrN/WN多层膜具有周期性良好的调制结构,调制界面清晰.调制周期的改变对TiCrN/WN多层膜的结构和机械性能影响较大.当调制周期Λ=25nm时,多层膜体系表现出较强的W2N(111)和TiCrN(111)择优取向.此时,多层膜的硬度和弹性模量均达到最大值,分别为40.84GPa和408.85GPa.     

AZ91D镁合金在不同电解液体系中的微弧氧化行为

在3种不同电解液体系中,对AZ91D镁合金表面分别进行微弧氧化处理而得到氧化物陶瓷膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其表面形貌和相组成进行分析,利用划痕仪测试氧化膜与镁合金基底的结合强度,并用电化学工作站分析氧化膜在模拟人体体液中的腐蚀性能.结果表明:在不同电解液体系中所获氧化膜的表面结构和组成不同;随着氧化时间的延长,微弧氧化涂层与基底的结合力先逐渐增加而后趋缓;微弧氧化处理可明显提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能.     

动态椭偏光谱技术及其在薄膜测量中应用的研究

文章介绍了动态反射式椭圆偏振光谱技术的原理,采用椭圆偏振光谱技术测量得到P型Si(111)晶片,利用直流溅射制备的不同厚度Cu膜样品的椭偏光谱;利用特定的解谱程序并结合实验参数,对椭偏光谱进行解谱得到了样品的光学常数谱及其厚度;对于P型Si(111)晶片的光学常数谱,通过与Palik数据比较可以发现两者极为相似,只是在数值上存在差异;对于不同厚度的Cu膜样品,从晶粒尺寸、致密度和缺陷等方面分析了光学常数随厚度变化的原因;通过分析比较得知,经过拟合计算得到的P型Si(111)晶片和Cu膜样品的光学常数具有很高的准确性。     

散射式智能液体浊度仪的研制

介绍了采用散射法设计研制的散射式智能液体浊度仪的原理、结构及特点,并通过实测结果表明,该仪表与传统的透射式液体浊度仪相比,在低浊度测量时具有较高的精度和灵敏度,同时该仪表在处理和显示部分采用了智能化技术,不仅可以对信号进行加工处理,扩大测量范围,提高抗干扰能力,而且还可以增加测量数据的打印记录和远距离传送等功能．     

细胞不同铺展程度的张拉整体模型的计算分析

对不同铺展程度的细胞骨架(Cytoskeleton,CSK)对基底的影响以及中间纤维(Intermediate filament,IF)在CSK中的作用进行了研究,并提出了一种考虑IF的张拉整体模型模拟不同铺展程度的CSK.首先通过理论计算确定不同铺展程度的张拉整体模型的顶点坐标及相应的质心位置,然后应用有限元法建立在位移载荷作用下的不同铺展程度的张拉整体模型。无论是否考虑IF,CSK的铺展程度越大,产生相同变形时,对基底的反作用力就越大;考虑IF的张拉整体模型显著提高了CSK的整体刚度。结果表明,CSK对基底的反作用力与其铺展程度成正相关性,且IF在CSK中起着至关重要的作用。     

季铵盐正辛酸离子液体润滑剂的合成及摩擦学性能研究

目的合成N_(1444)Oct和N_(444)4Oct季铵盐羧酸离子液体,并对其摩擦学性能进行研究。方法以正辛酸或正辛酸钠和季铵盐为原料,利用酸碱中和反应或离子交换反应,通过萃取、溶剂沉淀、减压蒸馏等纯化方法,制备N_(1444)Oct和N_(444)4Oct两种季铵盐羧酸离子液体。采用核磁共振波谱仪、红外光谱仪、高分辨质谱仪对产物结构进行确认。采用粘度仪、热分析仪对其粘温性能、热稳定性进行测试,通过铜片腐蚀试验、水解稳定性实验测试其对金属基底材料的腐蚀性和水解稳定性。采用微动摩擦磨损试验机、三维轮廓仪、扫描电子显微镜测试它们在不同摩擦副上的摩擦学性能。结果所合成的离子液体作为钢/钢、钢/铜和钢/铝摩擦副的润滑剂,均具有优异的减摩抗磨性能。同时,它们的热稳定性和水解稳定性较好,对金属基底材料的腐蚀性较低。结论这些离子液体合成过程简单,原料廉价易得,易于大规模工业化生产。与传统含氟离子液体相比,它们不含卤素、硫、磷等元素,毒性低,与环境和生物体兼容性好。既可用于工业机械设备的润滑,也可用于医疗器械、食品加工机械的润滑,是一类极具发展前景的新型环境友好润滑剂。     

改性氨基聚硅氧烷膜与膜形貌及应用

用原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪对乙酸酐改性氨基聚硅氧烷的成膜性及膜形态进行了研究。结果发现,氨基聚硅氧烷在单晶硅基底上均能成膜,但不同氨基聚硅氧烷所形成的膜形貌是不同的,膜的表面形貌实际上与基团的排列方式有关,氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷在单晶硅基底上形成均匀、平整、光滑的疏水膜;而乙酸酐改性的氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷则形成凹凸不平、粗糙的具有弱亲水性的非均匀膜。     

人工关节材料表面仿生树状分叉网络的润滑研究

为提高人工关节假体材料(钛合金/超高分子量聚乙烯配副)的耐磨性，研究了材料仿生树状分叉网络织构的液体铺展流动性能与摩擦学性能。根据分支数与分支角不同，分别设计了3类仿生树状分叉网络织构(十字型网络、T型网络、Y型网络),每类树状网络织构分别制备成织构率为10%、15%、20%的3种试样。通过试验，评价了树状网络的液体铺展流动性和摩擦学性能，结果发现：3种织构表面均可以降低瞬时接触角和实现液体完全铺展，并具有较好的减摩性能；Y型网络织构具有最好的液体铺展流动性能，2μL的液体在10%织构率时瞬时接触角为23.37°,仅0.95 s可以完全铺展；T型网络织构在15%织构率时摩擦系数仅为0.077,较原始表面降低了38%。研究内容对人工关节自润滑减摩设计具有重要参考意义。     

透射式位相光栅矢量衍射特性的实验研究

实验研究了透射式全息位相光栅的矢量衍射特性,实验结果表明当光栅常数接近或小于入射波长时,等光强的P、S偏振光入射,其各级衍射光强明显不同.经分析得知这种偏振依赖是由两方面的因素引起:玻璃基底的影响和光栅本身的矢量衍射特性所致.用时域有限差分方法(FDTD)模拟了光与位相光栅的相互作用,结果表明光栅本身的偏振依赖是由矢量衍射中P、S偏振光在光栅中形成的相对位相延迟不同引起的.     

氨基甲酸酯基水分蒸发抑制剂的制备及性能

以甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,分别与长、短链醇进行加成反应制备氨基甲酸酯基水分蒸发抑制剂(CM),考察分子膜在气液界面的铺展性能、蒸发比阻、抑制率、表面电流以及AFM图像.研究结果表明:CM(7∶3)、CM(6∶4)和CM(4∶6)水分蒸发抑制剂具有较好的铺展性能,其中CM(7∶3)分子膜的蒸发比阻最大,在温度高于30℃时依然保持良好的抑制水分蒸发效果.分子膜的表面电流以及AFM图像表明CM(7∶3)能在气液界面形成致密的分子膜,铺展平衡时分子膜的表面结构稳定.     

液滴与球形颗粒相互碰撞的数值模拟

为了研究液滴与球形颗粒的碰撞规律,建立了正确反映液滴与颗粒间相互碰撞的物理模型.利用所建模型模拟了液滴与颗粒的动态碰撞过程,进而对液滴半径铺展系数及液膜中心高度系数进行分析,研究了液滴与颗粒间的撞击速度、湿润角、粒径比等参数对碰撞结果的影响.结果表明:在一定条件下,撞击速度的提高会增大液滴的最大铺展半径系数,当撞击速度为0.4 m·s-1时,液滴完全反弹,当撞击速度提高到1.4 m·s-1时,液滴发生破碎;当速度和粒径比不变时,湿润角与最大液膜中心高度系数成正比;在湿润角不大于90°时,粒径比越大,液滴包覆的概率就越大.