电泳法制备纳米TiO2薄膜

通过电泳法在导电玻璃上制备了二氧化钛薄膜,利用SEM及XRD对样品形貌和结构进行了表征.比较了不同分散剂对薄膜制备的影响.将所制备的薄膜用于染料敏化太阳电池的光阳极,得到了较高的开路电压和短路电流.其中以异丙醇做溶剂并加入少量聚乙二醇所制备的二氧化钛薄膜用于染料敏化太阳电池,开路电压达到0.66V,短路电流达到8.14mA/cm2.     

复介电双周期光子晶体的特性研究

利用传输矩阵法研究了复介电双周期光子晶体的带隙结构和光传输特性.研究发现:一维双周期光子晶体的光子带隙结构中在两光子晶体带隙交叠处具有很明显的两共振透射峰.当组成双周期光子晶体的一种介质为复介电且其虚部为负时,两共振透射模式都出现了较强的增益.随着复介电常量的虚部的增加,两透射增益先增加后减少,中间存在一极值点.而当组成双周苘期光子晶体的一种介质的复介电虚部为正时,表现为对两共振透射模式的吸收.这一结果为光子晶体同时实现双通道超窄带滤波器和先放大微器件提供了理论基础.     

定向退火条件下柱状晶形成及连续扩展的相场模拟

基于定向退火条件下的移动热区模型,采用相场法研究定向退火条件下热区宽度对多晶材料中柱状晶形成及连续扩展的影响。模拟结果表明:增加热区宽度有利于形成柱状晶结构,且所得柱状晶的长宽比随着热区宽度的增加而增大;当热区移动速率一定时,柱状晶连续扩展所需临界热区宽度小于形成柱状晶所需临界热区宽度;当热区宽度大于初始晶粒直径的1.5倍时,热区宽度对柱状晶连续扩展的热区移动临界速率的影响很小。     

相场方法研究Al-Ag合金γ相周围溶质析出过程

针对Al-Ag合金溶质的Spinodal亚稳互溶隙曲线的特点,考虑溶质场与析出相的相互作用,通过构造时效温度和溶质浓度相关联的局域相互作用自由能密度函数,建立了低Ag溶质的Al-Ag合金析出过程的相场模型.模拟了Ag溶质浓度分别为4.2%和22%的体系中溶质场的Spinodal分解和析出Guinier-Preston区(GPZ),以及在析出相附近形成一种无沉淀区(PFZ)的演化过程.模拟结果表明,在析出相周围形成了椭圆形的PFZ,其宽度大约是棒宽度的2倍,而在远离PFZ的区域出现了由于Spinodal分解而形成的Ag溶质分布图案.经过足够长的时效时间,溶质场析出GPZ.当Ag溶质浓度较高时,浓度场会在PFZ周围形成多条液滴状的平行流线环绕着的析出相.模拟结果与实验观察结果很好地吻合.     

Al-Mg-Si合金β′析出相的界面原子键络对性能的影响

应用基于价键理论和能带理论建立的固体与分子经验电子理论(EET)和改进的界面TFD理论,对Al-Mg-Si合金的β′析出相内部原子间的价电子成键及其与基体界面间形成的界面键络特征进行研究,计算该析出相的结合能、析出相与基体的界面能。计算结果表明:β′相的键络强度较pre-β″和β″相的有所减弱,因此,β′相对合金的强化作用没有β″相的显著;β′相界面处的电荷密度连续性较弱,使得界面结合较弱,相界面处内应力较大,界面结合不够稳定。本研究将合金宏观性能的研究追溯到原子成键的电子结构层次。     

Al-Mg-Si合金Pre-β″与β″析出相的界面原子键络与性能

应用基于价键理论和能带理论建立的固体与分子经验电子理论(EET)和改进的界面TFD理论,将合金宏观性能的研究追溯到原子成键的电子结构层次,对Al-Mg-Si合金的pre-β″和β″析出相内部原子间的价电子成键及其与基体界面间形成的界面键络特征进行研究,计算析出相的键络强度、界面结合因子、晶体结合能、析出相与基体的界面能。两相的计算结果表明:pre-β′′相的界面能较小,析出相需要的形核功较小,因此,该相易于析出;而β′′相的界面能较大,则该相形核长大较难;这两个析出相与基体的相界面处的电荷密度连续性好,同时界面的原子键结合较强,使得相界面处内应力较小,界面结合较坚固,能够有效地提高合金的强度和韧性。这些结果与实验情况相符合。     

相场方法研究变形镁合金的晶粒分布

结合多态相场(MSPF)模型与晶体畸变模型,获得变形镁合金初始变形晶粒组织以及合金内部的非均匀储存能分布,计算模拟不同退火温度条件下的再结晶形核和晶粒长大的微观演化过程,分析退火温度对再结晶晶粒长大和晶粒尺寸的影响,对比不同时刻的再结晶晶粒分布特征。结果表明:在相同的变形条件下,位错密度高的区域,如晶界附近,储存能较高,再结晶形核最先在高储存能区域出现,并通过合并与吞噬机制长大;而在变形晶粒内部,储存能较低且分布相对均匀,再结晶过程中形核长大较慢。不同退火温度下晶粒尺寸权重概率的分布表明:低温下会出现双峰结构和异常晶粒长大现象;高温下晶粒长大较快,晶粒尺寸分布向大尺寸方向变化且趋于均匀。     

复介电右手材料和左手材料构成的光子晶体的特性研究

利用传输矩阵法矾究了复介电右手材料和左手材料构成的光子晶体的带隙结构和光传输特性。研究结果表明：一维右手材料和左手链料均成的光子晶体具有宽骜带的特点,禁带中出现多个共振透射峰。当组成该光子晶体的右手材料为复介电且其虚部为负时,各其振透射模式都出现了较强的增益,耳虚部的绝对值较小时,增益随着波长的增加呈指数减小。而虚部的绝对值较大时,增益与波长的关系近似呈倒“V”形状。随着复介电常量的虚部绝对值的增加,各透射增益先增加后减少,中间存在一极值点。而当组成该光子晶体的右手材料的复介电虑部为正时,表现为对各共振透射模式的吸收,且吸收随着波长的增加呈指数增加。这一结果为光子晶体同时实现多通道超窄带滤波器和光放大微器件提供了理论基础。     

含复介电常数一维光子晶体的滤波特性

利用传输矩阵法计算模拟了一维光子品体(ABCBA)m的透射谱,当介电常数为实数时,光子晶体透射谱出现有规律性的共振透射锋,具有多通道光滤波的特性;当C层介质中掺人增益特性的杂质时,透射峰出现多条合一现象,且当周期数m为奇数时,出现透射率恒为0.05ω/ω0的透射衰减现象,当周期数m为偶数时出现高达104数量级的透射增益现象,增益的强度与重复周期数m和C层折射率的虚部大小密切相关.这些现象为光子晶体实现单通道光滤波器、多通道光滤波器和光放大器提供理论指导.