添加稀土Nd改善金刚石/铜复合材料界面

目的添加稀土Nd改善金刚石/铜复合材料界面间的缺陷,抑制金刚石与铜之间的弱润湿性,增强复合材料的界面结合。方法采用放电等离子烧结(SPS)技术制备含有不同质量分数Nd的镀钛金刚石/铜复合材料,采用扫描电子显微镜观察界面处的微观形貌,采用X射线衍射仪和X射线能谱仪分析界面处组织,采用排水法测试复合材料的密度和致密度。结果添加稀土Nd后,金刚石-铜两相界面间促生了Cu_5Nd、NdCu_2、Cu_3Ti等相。界面间的Cu_5Nd、NdCu_2、Cu_3Ti、TiC填补了镀钛金刚石/铜复合材料界面处原有的空隙、孔洞等缺陷。未添加稀土Nd的镀钛金刚石/铜复合材料的密度为4.589 g/cm~3,致密度为81%;添加3wt%的Nd元素后,镀钛金刚石/铜复合材料的密度和致密度分别达到了5.569 g/cm~3和98%,密度较未添加Nd的复合材料提升了21%。随着Nd含量的增加,金刚石-铜界面间的缺陷逐渐减少,界面结合效果逐渐转好。结论稀土Nd极大地改善了镀钛金刚石/铜复合材料两相界面处的缺陷,很好地修饰了原本润湿性较差的金刚石-铜两相界面。添加Nd元素后,复合材料两相界面结合紧密。     

微型星用可变辐射器

微型星用热开关辐射器因其辐射能力可根据需要主动调节,整体采用薄膜和微结构制造,具有轻小、低功耗等的特点,非常适合于微/纳卫星热控应用.国外同类器件主要采用硅工艺制作,由于材料和工艺限制,器件热性能较差.本文提出了一种基于激光微加工技术,采用聚酰亚胺作为结构材料的微型星用热开关辐射器,介绍了器件的工作原理,对器件结构和热性能进行了理论分析,确定了影响器件性能的主要因素.然后采用紫外激光微加工、浸渍提拉法和磁控溅射薄膜沉积等技术制作了微型热开关辐射器样件,并进行了驱动电压和性能测试.测试结果表明,样件驱动电压为97V,辐射功率调节量约为0.1W.最后对测试结果进行了分析和讨论,提出了改进方案.     

高导热金刚石/铜复合材料界面修饰研究进展

界面结合良好的金刚石/铜复合材料具有优异的热物理性能。通过各种手段修饰金刚石-铜界面能够充分发挥金刚石/铜复合材料的高导热潜力。综述了制备金刚石/铜复合材料时主要的两类界面修饰方法:金刚石表面预镀碳化物形成元素和对铜基体预合金化,并对这两类修饰手段的制备工艺和导热机制进行了简单评述。探讨了金刚石/铜复合材料制备及界面修饰领域目前存在的问题及发展趋势。     

基底处理抑制成核生长大晶畴石墨烯的研究

电抛光及退火有效降低了铜箔表面的杂质及缺陷,将石墨烯成核密度降至约50个／cm2,制备了毫米尺寸晶畴的石墨烯连续膜。石墨烯连续膜中大部分区域是单层的,但有约20％的双／多层区域。电性能的测量结果表明,通过增大石墨烯晶畴尺寸提高石墨烯连续膜的电性能是可行的。     

金属薄膜/复合材料结构高低温循环过程的热应力分析

分析了用于卫星天线反射器的金属薄膜/复合材料结构在模拟空间环境寿命试验的高低温循环过程中的应力;给出了金属薄膜在经历高低温循环时产生微裂纹的机理。根据微裂纹产生机理,提出了选用合适的过渡层材料在金属薄膜和复合材料基底之间形成应力释放层,抑制金属薄膜产生微裂纹。仿真分析和试验结果均证实了这一方法的可行性,并提出了进一步降低微裂纹产生的措施。     

微型拉瓦尔喷管的流体仿真分析和优化

采用Fluent软件对微型模块化液化气微推进系统的拉瓦尔喷管进行了流体仿真,得到了喷管各个尺寸因素对有效比冲和推力的影响曲线关系,并给出了喷管的最终优化结果。喷管有五个尺寸因素:入口直径、喉部直径、出口直径、收缩段长度和扩张段长度。其中,喉部直径越大,推力越大,有效比冲越小;出口直径越大,推力和有效比冲越大;收缩段长度较小时,对有效比冲影响较大,对推力几乎无影响;入口直径和扩张段长度对推力和有效比冲的影响很小可忽略。     

基于导电聚合物的非制冷辐射热探测技术研究

非制冷辐射热探测技术的发展使在室温下进行红外探测成为可能,目前的热探测一般采用无机材料.探讨了导电聚合物聚乙烯二氧噻吩:聚对苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为非制冷辐射热探测器敏感材料的可行性,研究了其热敏特性和红外吸收特性,制备了PEDOT:PSS自支撑悬空微桥单元,并进行了初步测试,在室温下,预计该热探测器响应时间约为12ms,探测度D*可达3×1010cm·Hz1/2·W-1,在响应时间与无机材料热探测器相当的情况下,探测度高一个量级以上.     

GCr15钢表面脉冲激光氮化研究

利用Nd：YAG固体脉冲激光对GCr15钢样品表面进行了激光氮化处理,获得了高硬度、高耐磨损、表面致密均匀的氮化铁改性层,并对改性层进行了XRD谱分析和表面及剖面显微形貌分析、表面硬度及硬化深度和磨损率等的测量。同时对GCr15钢表面激光氮化机理进行了分析和研究。     

基于气动加热原理的火星大气密度传感器可行性研究

火星大气密度测量需要传感器灵敏度高、功耗低、响应时间短,为此提出了基于气动加热原理的新型传感器方案。通过对火星轨道气体流动状态进行判断、对分子与热敏器件碰撞产生的热功率密度和正压强的计算和对噪声及性能的分析,新型传感器可行性从理论上得到了论证。传感器测量火星轨道高度范围为90 km到400 km,理论热响应时间为122 ms,最小可探测压强为2.05×10-8Pa。     

增强宽波段广角度减反射的类锥结构设计分析

在宽波段内减少反射以提高透射或吸收对于提高光学元件及光电子器件的性能至关重要。受自然启发,亚波长结构具有良好的宽带减反射性能。基于此,提出了一种新型的类锥亚波长结构以增强宽波段减反射。采用等效介质理论与时域有限差分法,对基底表面亚波长结构的等效折射率与减反射能力的关系进行了分析。通过对比蛾眼、圆锥及圆柱等不同结构的等效折射率对应的宽波段减反射性能,发现两种介质之间的等效折射率线性过渡无突变时减反射能力更优。以此提出了一种类锥结构设计方法,将该方法设计的三种结构与蛾眼结构在300～1100 nm波段进行了垂直入射下的表面反射率仿真分析,结果显示,该系列结构的平均反射率比蛾眼结构降低了约70%。此外,在可见光、近红外波段选取两个特征波长进行了宽角度（0～60°）下的反射率研究,结果表明,该系列结构的宽角度平均反射率均低于蛾眼结构,其中四棱类锥结构在两个特征波长下的平均反射率比蛾眼结构分别降低了62%和40%。采用此方法设计的系列结构比普通亚波长结构具有更佳的减反射效果,在超精密光学芯片、片上光集成、片上光互连等领域中具有潜在的应用前景。