旋流火焰燃烧温度场二维吸收光谱诊断

针对旋流火焰的复杂流场结构，结合可调谐二极管吸收光谱技术（tunable diode laser absorption spectroscopy，TDLAS）和多光谱层析成像术（hyperspectral tomography，HT），发展了具有空间分辨能力的二维吸收光谱测量技术（tunable diode laser absorption tomography，TDLAT），实现了甲烷/空气旋流火焰不同高度的二维温度场测量.该TDLAT系统吸收波长为7 185.6，7 444.3，6 807.8和7 466.3 cm-1四线，采用分时-直接吸收探测策略，测量频率2.5 kHz，采用13×13路正交光路（空间分辨率7 mm），采用模拟退火算法进行数据重建.经与理论计算结果对比分析，重建结果真实地反映了旋流火焰温度场的二维分布.      

并联模型研究双层热电薄膜热电性能

目前,热电双层膜的电输运性能测量及预测一般采用并联模型理论,然而并联模型使用条件缺乏理论和实验的支持和验证.本文借助于COMSOL Multiphysics软件采用有限元理论模拟得到了Cu/Si, Ag/Si双层膜在施加温度差下的塞贝克系数,并与并联模型进行比较.研究双层膜两端是否镀金属Pt层、双层膜之间插入高阻/低阻/绝缘界面对双层膜的塞贝克系数测量结果的影响.研究发现,当冷热端无Pt时,高阻和电绝缘界面时Si和Cu两侧电势分别沿温度梯度方向均匀分布,测得其塞贝克系数分别与材料本身的值相同,低阻界面时Cu侧热电势随着探针间距L均匀变化, Si侧呈现非均匀变化.有Pt时, Cu和Si侧的热电势沿着温度梯度的方向分布均匀,无论在绝缘/高阻/低阻界面中, Si和Cu两侧测量值均与Cu塞贝克系数相同.实验研究了Si/Ag和Bi/Ag双层膜,无Pt时, Si/Ag双层膜Si侧的塞贝克系数的绝对值随着温度的降低而降低,但是Ag侧塞贝克系数的绝对值随着温度的降低而升高.有Pt时, Bi/Ag双层膜两侧的塞贝克系数相同.     

The effect of two-dimensional of a crystal interface in shear flow on the stability a supercooled melt

A model is developed based on the time-related thermal diffusion equations to investigate the effects of twodimensional shear flow on the stability of a crystal interface in the supercooled melt of a pure substance. Similar to the three-dimensional shear flow as described in our previous paper, the two-dimensional shear flow can also be found to reduce the growth rate of perturbation amplitude. However, compared with the case of the Laplace equation for a steady-state thermal diffusion field, due to the existence of time partial derivatives of the temperature fields in the diffusion equation the absolute value of the gradients of the temperature fields increases, therefore destabilizing the interface. The circular interface is more unstable than in the case of Laplace equation without time partial derivatives. The critical stability radius of the crystal interface increases with shearing rate increasing. The stability effect of shear flow decreases remarkably with the increase of melt undercooling.     

Enhanced ferroelectricity and ferromagnetism in Bi0.9Ba0.1FeO3/La2/3Sr1/3MnO3 heterostructure grown by pulsed laser deposition

Bi0.9Ba0.1FeO3(BBFO)/La2/3Sr1/3MnO3(LSMO) heterostructures are fabricated on LaAlO3(100) substrates by pulsed laser deposition. Giant remnant polarization value(～ 85 μC/cm2) and large saturated magnetization value(～ 12.4 emu/cm3) for BBFO/LSMO heterostructures are demonstrated at room temperature. Mixed ferroelectric domain structures and low leakage current are observed and in favor of enhanced ferroelectric properties in the BBFO/LSMO heterostructures. The magnetic field-dependent magnetization measurements reveal the enhancement in the magnetic moment and improved magnetic hysteresis loop originating from the BBFO/LSMO interface. The heterostructure is proved to be effective in enhancing the ferroelectric and ferromagnetic performances in multiferroic BFO films at room temperature.     

液相对流对定向凝固胞/枝晶间距的影响

采用类金属透明模型合金丁二腈-1.8 wt%丙酮(SCN-1.8 wt%Ace)合金, 研究了平行于生长界面前沿的液相对流对定向凝固胞/枝晶生长行为及胞/枝晶间距的影响. 对于胞晶生长, 在液相对流作用下, 其尖端将会出现分岔, 使得胞晶间距减小, 并且液相对流流速越大, 胞晶尖端分岔越明显, 胞晶组织越细小, 胞晶间距越小. 至于枝晶生长, 其生长行为与胞晶不同. 当抽拉速度较小时, 液相对流作用下枝晶两侧三次臂的生长速度将会超过枝晶尖端生长速度, 形成新的枝晶列, 使得枝晶一次间距减小, 并且液相对流流速越大枝晶一次间距越小; 当抽拉速度较大时, 液相对流作用下迎流侧二次臂生长发达,且会抑制上游枝晶生长, 使得枝晶一次间距增大, 并且液相对流越强枝晶一次间距越大. 关键词： 定向凝固 胞晶间距 枝晶间距 液相对流     

基于MeshTV界面重构算法的二元合金自由枝晶生长元胞自动机模型

本文基于MeshTV界面重构算法, 发展了二元合金凝固自由枝晶生长的元胞自动机 (cellular automaton, CA) 模型. 通过采用MeshTV界面重构算法, 在细化的界面元胞内重构出了固液界面的位置. 在此基础上, 发展了一种同时适合描述纯物质与合金凝固界面生长的动力学模型. 与非界面重构的CA模型相比, 本文所发展的模型可以在较大的网格尺寸下实现模型的收敛, 同时网格各向异性不明显, 且能够反映界面能各向异性参数ε 对自由枝晶生长的影响. 在ε =0.02时, 通过与描述自由枝晶生长的LGK理论模型相比较, 发现计算的枝晶尖端速度与LGK理论模型的预测符合较好, 而计算的枝晶尖端半径比LGK理论预测值大于约20%.     

晶体取向对定向凝固平界面失稳行为的影响

采用丁二腈-丙酮透明模型合金研究了不同晶体取向的晶粒在定向凝固条件下的平界面失稳过程.实验选择了三个界面失稳后具有不同生长形态的典型晶粒作为研究对象, 分别为择优生长枝晶、倾斜枝晶和海藻晶.结果表明可发展为择优生长枝晶的晶粒的平界面失稳孕育时间和初始扰动波长最小,海藻晶次之, 倾斜枝晶最大,这与以往的解析结果和相场模拟结果一致. 同时,实验观察发现可发展为择优生长枝晶和倾斜枝晶的晶粒的界面非稳态演化过程与海藻晶显著不同,这表明平界面失稳的非稳态演化过程与晶体取向相关.     

Linear stability analysis on a spherical particle growing from a binary melt under the far-field flow

The solutions of temperature and solute fields around a spherical crystal growing from a binary melt under the far-field flow are obtained.Based on the results,a linear stability analysis on the spherical interface growing from the binary melt under the far-field flow is performed.It is found that the constitutional supercooling effect ahead of the spherical crystal interface under the far-field flow is enhanced compared with that without the flow.The growth rate of the perturbation amplitude at the up-wind side of the spherical crystal interface is larger than that at the down-wind side.The critical stability radius of the crystal interface decreases with the increasing far-field flow velocity.Under the far-field flow,the whole spherical interface becomes more unstable compared with that without the flow.     

离子液体负载的TEMPO/离子液体聚合物/碳黑三元复合材料在醇的电化学氧化中的应用

以4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧基自由基（4-OH-TEMPO）为原料合成了负载有TEMPO结构单元的咪唑四氟硼酸盐离子液体 (TEMPO-IL-BF₄),以双三氟甲磺酰亚胺锂 (LiTFSI) 和聚二烯丙基二甲基氯化铵 (PDDA) 为原料合成了聚合物离子液体 PDDA(Tf₂N),将上述两种物质和碳黑（CB）按照一定比例制备得到一种三元复合材料. 以此三元复合材料为支持电解质和电催化剂,研究了其在乙腈溶液中电化学氧化对甲氧基苯甲醇等各类醇的能力及其循环使用效果. 结果表明：在电化学条件下,此三元复合材料不仅可以有效地氧化对甲氧基苯甲醇等各类醇,生成的醛的产率都在80%以上,并且经过4次循环使用,该三元复合材料的回收率均在95%以上.     

定向凝固单晶冰的取向确定与选晶

基于六方冰晶偏振光学特性,定义了用于确定冰晶晶体取向的三个参数:光轴倾角α,消光角β和与冰晶基面(0001)面内晶体学择优方向1120与温度梯度的夹角γ,提出了定量判定冰晶晶体取向的理论基础,并在定向凝固平台上采用偏光显微镜成功实现了冰晶晶体取向的精确主动控制,获得了任意取向的单晶冰.本文成功解决了冰晶的定向凝固晶体取向确定和选择的难题,为冰晶生长过程中相关理论问题的研究提供了有效的途径.