介观尺度金属孪晶变形的强烈晶体尺寸效应

主导许多材料力学行为的孪晶变形是一种局部晶体高度协调一致的非弹性剪切变形过程,其发生原因与时空特性仍然保持着某种神秘色彩。本项研究利用纳米压入仪下微柱体压缩与相应的透射电镜原位定量变形表征技术,发现随所用钛铝合金单晶外观尺度逐步减小到1个μm时,孪晶切变所需应力随之显著提高,表现出很强的尺度依赖性。当晶体的外部几何尺度进一步减小到亚μm量级时,材料的塑性变形方式发生了根本性的转变,孪晶变形完全由通常的位错滑移变形取代,而材料所能承受的最大流变应力亦呈现出一种接近于所用材料理想强度水平的＂应力饱和＂平台现象。本研究提出了以螺位错为媒介的孪晶变形＂受激滑移＂模型,完美地解释了孪晶变形具有强烈晶体尺寸效应的内在原因。     

纳米金属多层薄膜的塑性变形不稳定性及疲劳损伤机制

多层薄膜广泛应用于集成电路芯片、各种微/纳传感器及微电子机械系统中。大量的研究表明,当这些材料的几何尺寸减小到亚微米甚至纳米尺度时,会表现出诸多不同于块体材料的物理性能。特别是其力学性能已不能够完全采用传统块体材料的理论与模型进行描述与评价。因此,澄清具有纳米尺度的多层薄膜材料的力学行为及其尺度效应是目前微/纳米系统中有待解决的小尺度器件材料的可靠性问题。根据经典的Hall Petch细晶强化理论,减小材料内部的晶粒尺寸可以显著提高材料的屈服强度。为此,近年来人们通过不同的制备和加工手段获得了超细晶和纳米晶材料…     

高性能纳米晶复合钕铁硼永磁材料

纳米晶复合钕铁硼粉末用途十分广泛,如计算机硬盘驱动器的音圈电机、打字机、DVD、CD中的主轴电机、手机的振动电机、车载用的磁性传感器、飞机控制仪的陀螺组件等.与烧结钕铁硼相比,虽然它的磁性能较低,但在其发展中,磁性能的提高存在很大的空间.根据理论推测,当双相钕铁硼Nd2Fe14B/α-Fe中α-Fe比例为20%,晶粒尺寸为10nm左右时,理论最大磁能积可达880KJ/m3,可能取代烧结钕铁硼而成为新一代永磁材料.     

燃烧合成熔化制备块体纳米晶材料

1984年德国科学家Gleiter教授首次采用惰性气体冷凝原位加压法成功制备出块体纳米晶材料,其发表在《材料科学进展》的一篇论文“纳米晶材料”被引用1300多频次(Progress in Materials Science1989,33(4):223—315)。到目前为止,德国政府已投入近5000万马克的经费资助纳米晶材料     

能量存储:基于全新原理的“纳米弹簧”

许多机械装置如钟表、玩具等都采用弹簧来驱动,其能量的存储与释放是通过弹簧内部原子间距的变化来实现的。但是这种原子间距的变化(即弹性变形)所能存储的体能量密度相对很低,如何提高能量的转换效率以及材料存储的能量密度是当前材料科学理论和实验研究共同关注的一个问题。本研究利用金属钨单晶纳米线在加载时独特的孪晶变形行为,提出了一个可以在纳米尺度下高效存储与释放机械能的新原理,并据此设计了相应的纳米装置——纳米弹簧。与块体弹簧不同,本文提出的纳米弹簧通过表面原子的重构来实现能量的存储与释放。进一步的计算还表明,由于金属钨孪晶界面的移动阻力非常小,金属钨纳米弹簧的能量转换效率可以达到98%;同时该纳米弹簧存储的体能量密度可以超过钟表发条的1600倍,并具有30%的应变以及3GPa的驱动应力。     

不同前驱体浓度下气相爆轰方法制备纳米TiO2粉体研究

本文主要介绍了以氢气和氧气的混合气体作为爆炸源,以四氯化钛作为前驱体,爆轰方法制备纳米二氧化钛粉体的方法。通过XPD分析所得的产物是金红石相和锐钛矿相的混合晶体,晶粒尺度为纳米级,晶粒直径大约为50～100nm左右。通过TEM分析,探究了四氯化钛的浓度对其晶粒尺寸和晶相结构的影响。结果表明,随着四氯化钛浓度的增大,得到的晶粒的尺寸变小,产生的晶粒多为球状（或为类球状）,也有了较好的分散性,团聚现象也较小,随着四氯化钛的浓度的提高,其金红石相含量增多。     

液体-固体-溶液界面相转移和相分离——一种通用的纳米晶体合成策略

如何在纳米介观尺度范围内实现对材料结构与性能的调控,是纳米材料功能化及其应用的关键。单分散纳米晶指尺寸及形状均一、且在特定介质中具有良好分散能力的纳米材料。基于纳米粒子自身的尺寸效应、表面效应、量子效应,载流子在纳米粒子限制维度空间内的传输具有不同于其它维度材料的特性,展现出许多独特的光学、电学等物理化学性质。同时形状及尺寸严格均一的单分散纳米晶可以通过各种物理化学相互作用进行组装,在纳米器件、量子点激光器、非线性光学、磁介质、催化、功能材料及纳米生物技术等方面具有极为广阔的应用前景。然而由于不同化…     

非晶合金的变形与断裂行为

非晶合金内部结构为长程无序状态,在宏观上表现出各向同性特征,并且它不存在晶界、位错和晶体学取向效应,因此非晶合金材料的力学性能通常表现出不同于金属晶体材料的特点,如它具有高强度、高硬度、高弹性极限等特性。因此,通常认为非晶合金是典型的脆性材料。然而,通过对非晶合金力学行为的大量研究发现,各种不同体系非晶合金的塑性变形能力表现出非常大的差别。我们研究组在对不同非晶合金材料断裂与强度研究的基础上,     

2009年度中国基础研究十大新闻简介

由科学技术部基础研究管理中心主办,《科技导报》、《中国科学基金》、《中国科学院院刊》和《中国基础科学》4家杂志承办的2009年度"中国基础研究十大新闻"评选结果于2010年1月13日揭晓。"北京正负电子对撞机重大改造工程通过国家验收"、"查明中国陆地生态系统的碳平衡状况"、"揭示A1型短指症致病机理"、"发现β-抑制因子-2复合体信号缺损可导致胰岛素耐受"、"实验证实诱导性多能干细胞具有发育全能性"、"发现金属钠在高压条件下可转化为透明绝缘体"、"阐明纳米孪晶纯铜极值强度的形成机制"、"高温铜氧化物超导体物性和超导机理研究取得重要进展"、"鉴别出与超级杂交水稻杂种优势相关的潜在功能基因"和"找到鸟类起源的一些关键证据"等10项由我国科学家完成或为主完成的重要研究进展入选2009年度中国基础研究十大新闻。     

2011年度中国科学十大进展

由科学技术部基础研究管理中心主办,《科技导报》、《中国科学基金》、《中国科学院院刊》和《中国基础科学》4家杂志承办的2011年度"中国科学十大进展"评选结果于2012年1月17日揭晓。"天宫一号与神舟八号成功实现交会对接"、"利用强激光成功模拟太阳耀斑的环顶X射线源和重联喷流"、"将小鼠成纤维细胞成功转化为功能性肝细胞样细胞"、"显微光学切片层析成像获取小鼠全脑高分辨率图谱"、"设计出兼具低场高灵敏和高场大磁电阻的硅基磁电阻器件"、"揭示梯度纳米晶铜本征塑性变形机制"、"揭示Tet双加氧酶在哺乳动物表观遗传调控中的重要作用"、"利用化学气相沉积法制备出石墨烯三维网络结构材料"、"阐明冰期-间冰期印度夏季风变迁的动力学机制"和"实现碳纳米管的高效光伏倍增效应"等10项由我国科学家完成或为主完成的重要研究进展入选"2011年度中国科学十大进展"。     

过去224000年千年和轨道尺度东亚季风变化

已有研究表明,中国洞穴石笋高分辨率记录对了解亚洲季风气候驱动机制有巨大潜力。但由于缺乏最近两个冰期/间冰期旋回完整的高精度定年记录,特别是缺失了关于轨道尺度和千年尺度事件变化规律的关键部分,很难完整地理解季风成因机制。本文基于湖北神农架洞穴内石笋的精确同位素测试结果,建立了高精度U/Th年龄控制的22.4万年来高分辨率洞穴石笋同位素气候序列。结果表明亚洲夏季风强度变化具有强烈的岁差旋回特征（2.3万年周期）,在误差范围内与北半球65°N处7月21日太阳辐射曲线在强度和时间上基本一致,支持了季风变化直接响应于太阳辐射的假说。同时发现,叠加在最后两个冰期旋回中的千年尺度气候振荡频率具有相似性,与全球冰盖消长密切相关,证实了相关数值模拟结果。亚洲季风千年尺度事件定年准确,可以作为全球对比的标准。     

Model-Based Clustering for Image Segmentation and Large Datasets via Sampling

The rapid increase in the size of data sets makes clustering all the more important to capture and summarize the information, at the same time making clustering more difficult to accomplish. If model-based clustering is applied directly to a large data set, it can be too slow for practical application. A simple and common approach is to first cluster a random sample of moderate size, and then use the clustering model found in this way to classify the remainder of the objects. We show that, in its simplest form, this method may lead to unstable results. Our experiments suggest that a stable method with better performance can be obtained with two straightforward modifications to the simple sampling method: several tentative models are identified from the sample instead of just one, and several EM steps are used rather than just one E step to classify the full data set. We find that there are significant gains from increasing the size of the sample up to about 2,000, but not from further increases. These conclusions are based on the application of several alternative strategies to the segmentation of three different multispectral images, and to several simulated data sets.     

Seismites(地震岩)等术语的概念与名称

seismites,按其字面意思理应翻译成地震岩,即与地震有成因联系或受发震断裂改造、变形的岩石。按发震时地质材料的固结程度与力学性质,地震岩可分为震积岩(地震时尚未固结成岩的含水沙土层,即软沉积物)和脆性断层岩(地震时已经固结成岩的沉积岩、岩浆岩和变质岩)。脆性断层岩包括断层角砾岩、碎裂岩、超碎裂岩、假熔岩和断层泥等。发育由沙土液化形成的软沉积物变形构造的沉积岩,统称为“沙土液化岩”(liquefactites),但是长期以来一直被误译为seismites。大量的研究表明,并不是所有的沙土液化和软沉积物变形都是由地震造成的,也并不是所有地震都能导致沙土液化。只有那些所在区域存在重要发震断层、真正由地震引起的区域性的沙土液化造成的软沉积物发育变形构造的岩层才能称之为震积岩(seismic liquefactites)。震积岩不应再翻译成seismites。零星出现的软沉积物变形构造与沙土液化构造(例如:砂涌丘)不足以作为古地震的证据。     

Statistical properties of large published classifications

Large published classifications typically consist of sets (called taxa) hierarchically arranged according to taxonomic rank. A statistical survey of 23 such classification reveals the following distinctive properties. The pattern of mandatory and optional taxonomic ranks is similar to a Guttman scale. Mean taxon size (defined as the number of next-lower-rank taxa per higher-rank taxon) is a U-shaped function of mandatory rank, and averages about seven across ranks with no significant differences between classifications. The variability of taxon size is a decreasing function of mandatory rank. The generality of these properties across classifications suggests that they are determined by the psychology of the classification process. In contrast, there are significant differences between classifications in the variability of taxon size and in the prevalence of optional ranks, both of which are greater in biological than in nonbiological classifications. These differences may reflect the nature of the materials classified. This research was supported by a research grant from the UCLA Academic Senate and by computer time from the UCLA Office of Academic Computing.     

利用CO2作为新型开关调控液晶和胶束之间的可逆转变

本研究发现利用CO2可作为一种新型“开关”调控液晶和胶束之间的转变。这种新型的调控方法具有很多优点,如通过简单的加压和降压即可实现液晶和胶束之间的可逆转变以及过程清洁、CO2可以方便地去除并可循环利用等。本研究还探索了这种新型调控方法的规律、机理及其在材料制备中的应用,发现通过控制压力,可以很方便地改变模板的结构,从而实现产物的形貌可控。     

王充对天地相对尺度的认识

在对天地相对尺度的认识上,中国古人传统上认为地的大小可以与天相比拟.但东汉王充通过对在不同地点观察太阳出没时的大小及北极星方位的变化情况的分析,却明确提出了"地小居狭"的主张.王充的论证方法与托勒密是相通的,而思想根源则与其重视量的概念的思想方法有关,但他的观点长期被人们所忽略,未能对中国古代天文学的发展发挥作用.     

人力资本道德价值提升对加快经济发展方式转变的经济效应

我国传统的主要依赖于"四高四低"的经济发展方式引起的经济社会问题已威胁到我国经济社会的可持续发展,加快转变经济发展方式转变已刻不容缓。面对资源、环境、市场三大约束,加快转变经济发展方式转变的活力源泉来自于挖掘"软实力",即提升人力资本道德价值。人力资本道德价值作为一种特殊的人力资本价值,从根本上决定了我国人力资本价值的整体水平,进而对我国经济发展方式转变的成功与否有着深远影响。为此,本文研究人力资本道德价值提升对加快经济发展方式转变的效应关系、效应机理和效应方式,试图对加快经济发展方式转变具有指导意义和价值。     

铁电陶瓷在铁电-反铁电相变附近存在可逆热释电响应

锆钛酸铅(PZT)铁电陶瓷是一种极其重要的信息功能材料,组成上位于铁电(FE)-反铁电(AFE)相界附近的PZT基陶瓷材料因具有丰富的相结构和外场诱导相变特性,是研究铁电体相结构、铁电相变理论以及发展机-电、热-电能量转换和存储等多种应用的优选材料之一。本研究对PZT基材料在不同电场、温度和频率下的电滞回线(P-E)进行了系统测试和分析,理论拟合发现其电滞回线面积、剩余极化强度和矫顽场与频率、电场和温度均很好地满足幂函数关系。对La、Sn改性的PZT基铁电陶瓷在电场、温度场作用下的相变行为进行了研究,发现其中存在一种电场诱导产生的亚稳态铁电相(FEIN),该FEIN相随温度升高而失稳,发生FEIN-AFE相变。经电场极化的PLZST陶瓷(La、Sn改性PZT)在此FEIN-AFE相变附近热释电系数可高达160×10-8Ccm-2K-1,同时施加偏置电场可获得可逆热释电响应。