冷却间隙对小口径双非球面硫系玻璃镜片模压成型质量的影响

为实现小口径双非球面硫系玻璃镜片的高精度批量制造,通过仿真与实验,对镜片模压成型冷却阶段的冷却间隙进行了研究,揭示了其对镜片成型质量的影响规律。首先,对硫系玻璃模压成型的高温粘弹性力学模型、结构松弛模型以及界面热传递模型进行了分析,并将其应用于仿真研究;其次,对目标镜片进行了模压成型仿真,探讨了冷却间隙条件对镜片内部温度、应力分布以及轮廓偏移量的影响;最后,进行了与仿真研究相对应的模压成型实验,分析了冷却间隙条件对成型镜片表面形状精度PV、表面粗糙度Ra及轮廓偏移量的影响,并将仿真与实验结果进行了对比研究,以验证仿真模型和结果的有效性。仿真分析结果表明:冷却间隙为0.1 mm时,镜片冷却后应力最小,为3.897 MPa;成型镜片非球面ASP1和ASP2的轮廓偏移量最大值分别为1.054 m和0.858 m。实验结果表明:冷却间隙为0.1 mm时,模压得到的成型镜片表面质量最好,ASP1和ASP2的PV值分别为170.8 nm和223.6 nm,Ra值分别为22.7 nm和24.9 nm,轮廓偏移量最大值分别为0.896 m和0.738 m。因此,可确定最小冷却间隙为0.1 mm。仿真与实验结果具有较好的一致性,冷却间隙对小口径双非球面硫系玻璃镜片的成型质量有一定的影响,确定最小冷却间隙可有效提高成型镜片的表面质量。     

3D打印制备各向异性超疏水功能表面的定向输送性能

目的 在光敏树脂基底上制备各向异性超疏水功能表面，实现液滴的定向输送。方法 采用光固化逐层成形3D打印法，在样品基底上制备具有不同形状和结构尺寸的超疏水结构阵列。通过扫描电子显微镜（SEM）、EDS能谱分析，对样品的表面形貌与化学成分变化进行表征。采用接触角检测系统、高速摄像机，通过液滴弹跳、各向异性润湿性与定向输送实验，分析与评价不同阵列表面的超疏水性能、各向异性润湿程度以及定向输送行为。结果 液滴弹跳实验结果表明，液滴可在正方体及交错长方体阵列表面形成饼状弹跳，且后者超疏水性能最佳。各向异性润湿性实验结果表明，在圆柱体阵列中，各向异性润湿性程度随相邻圆柱体高度差Δh的增大而趋于显著，且Δh=1 mm时，各向异性润湿性最为显著；在长方体阵列中，长方体宽度w1及相邻长方体间距sp1对各向异性润湿性程度均有一定影响，w1=0.3 mm、sp1=1 mm时，各向异性润湿性最为显著。定向输送实验结果表明，Δh=1 mm的圆柱体阵列及w2=0.7 mm、sp2=0.7 mm的长方体阵列的定向输送性能最佳，液滴可按照设计的路线精准流动。结论 3D打印所制备的光敏树脂基功能表面的超疏水性能、各向异性润湿程度以及定向输送行为由其表面形貌和结构尺寸所决定，所制备的样品可实现液滴的精准定向输送。     

小口径双非球面硫系玻璃镜片精密热压成形模具制造

将小口径双非球面硫系玻璃镜片精密热压成形过程的有限元分析与模具非球面轮廓预测及补偿相结合,提高热压成形模具的制备效率与精度,满足该类镜片高精度批量制造的需求.根据硫系玻璃热压过程中的热传递、黏弹性、应力松弛行为与结构松弛特性的分析,获得玻璃高温热力学性能参数,建立镜片热压成形的有限元模型;对仿真获得的镜片非球面轮廓曲线...     

小口径非球面硫系玻璃镜片的非等温热压成型仿真与实验

为提高小口径非球面硫系玻璃镜片热压成型质量，避免成型缺陷，通过热压过程的有限元分析，提出了一种新的非等温热压成型法。在上模仁和上加热板之间设置加热间隙，对上、下加热板设置不同的加热温度，以实现玻璃预形体的非等温加热。首先，根据硫系玻璃高温粘弹性本构模型和热传递模型，结合相关参数建立了镜片热压过程的有限元模型；接着，采用所建立的模型，分析了非等温温差对玻璃预形体内部的温度分布、成型镜片最大残余应力分布及轮廓偏移量的影响，以确定最佳的温差值；最后，进行了镜片的非等温热压成型实验，并将仿真和实验结果进行了对比研究，以验证仿真模型和结果的有效性。仿真与实验结果均表明，最佳的非等温温差值为10℃。该条件下，仿真获得的玻璃预形体内部温度差仅为2.6℃，成型镜片最大残余应力可减至3.375 MPa，成型镜片ASP1和ASP2的轮廓偏移量最大值分别为0.562 m和0.615 m；实验获得的成型镜片ASP1和ASP2的PV值分别为118.2、194.0 nm，Ra值分别为17.0、37.8 nm，轮廓偏移量最大值分别为0.583、0.644 m，均满足精度要求。仿真与实验结果具有较好的一致性，采用合理的温差值进行镜片的非等温热压成型，可有效降低玻璃预形体内部温度差及成型镜片最大残余应力，避免粘连、气泡等成型缺陷，提高成型镜片的精度。     

不同退火温度下a-C:Si涂层的热稳定性研究

目的在碳化硅基底上制备a-C:Si涂层,通过分析涂层在不同退火温度下的热稳定性机制,拓宽其在高温领域的应用。方法采用非平衡磁控溅射法在碳化硅表面沉积a-C:Si涂层,并进行不同温度的退火热处理,通过XPS、SEM、拉曼光谱对涂层进行表征与分析。利用分子动力学对a-C:Si涂层退火过程进行仿真,从涂层与原子结构、原子径向分布函数、配位数、键长及键角等多方面对涂层石墨化行为进行分析。通过仿真与实验数据的交叉分析,探究a-C:Si涂层热稳定性机制。结果a-C:Si涂层主要由C、Si元素组成,且碳原子之间主要形成sp~2和sp~3两种杂化键,其中sp~3键居多,随退火温度的上升,其相对含量下降。a-C:Si涂层的拉曼光谱在400～500℃时出现明显的D峰,I_D/I_G积分强度比和G峰峰值具有相似的变化趋势。退火温度升高时,涂层中键长较长的sp~3-sp~3键最先开始向sp~2-sp~2转化,随着退火温度的升高,键长较短的sp~3-sp~3键才开始变化。石墨化过程中,sp~3-sp~3键转化率最大,Si与C形成高热稳定性的Si—C键。结论退火处理对a-C:Si涂层的热稳定性有重要影响,退火温度为400℃时,a-C:Si涂层开始发生石墨化转变。Si元素能稳定原子结构,与Si成键的C-sp~3杂化原子具有更高的热稳定性,降低了石墨化的速率。