表面活性剂对Cu-H_2O和ZrO_2-H_2O纳米流体稳定性的影响

通过添加表面活性剂制备了Cu-H2O和Zr O2-H2O纳米流体,研究了十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和辛基苯基聚氧乙烯醚等表面活性剂对Cu-H2O和Zr O2-H2O纳米流体分散稳定性的影响;并利用分子动力学方法计算出不同表面活性剂分子与Cu/Zr O2颗粒表面的相互作用能。结果发现添加表面活性剂可较大程度地提升纳米流体的稳定性,而尤以添加十二烷基苯磺酸钠的效果最为明显,计算结果也显示十二烷基苯磺酸钠分子与Cu/Zr O2间的吸附作用最强。此外,还模拟了SDBS与Cu-H2O纳米流体中Cu颗粒的吸附行为。     

微型薄板悬臂梁式测力传感器设计及偏载对其稳定性的影响

基于应用现场安装空间的局限性问题和对微型化测力传感器的需求,通过Creo Simulate模块的有限元法设计了一款低外形、小量程的薄板悬臂梁式测力传感器。该测力传感器具有结构简单、强度高、应用方便等优点,可适合目前对低外形、小量程测力传感器的需求,利用合金钢材料制作了该测力传感器,并通过惠斯通桥路里应变片的不同组合方式,分析了不同组桥方式对测力传感器灵敏度输出大小的影响,以及不同组桥方式时灵敏度输出受偏载的影响。     

不同晶态比条件下氢化纳米硅薄膜光学性质的研究

利用等离子体化学气相沉积系统,在射频源和直流负偏压源的双重激励下,保持射频功率、反应室气压、衬底温度、硅烷与氢气混合比以及总流量不变,改变直流负偏压从50～250V,在康宁7059玻璃衬底上制备了本征氢化纳米硅薄膜。利用拉曼散射仪表征了不同直流负偏压条件下薄膜微结构特征;利用Shmadzu UV-2450型光谱仪测试了薄膜样品透射图谱。研究发现提高直流负偏压将导致晶态比、沉积速率发生变化。薄膜的光吸收系数和消光系数随波长增加呈下降趋势;不同晶态比薄膜的悬挂键和有效载流子浓度、致密程度、键畸变程度和悬挂键数目的差异,致使晶态比增加,薄膜的吸收系数、消光系数在波长为400nm附近依次增加,光学带隙值从1.96eV减小到1.66eV。     

基于量子效应的微型推进器设计

微/纳机电系统(MEMS/NEMS)技术的发展,大大促进了航空航天领域飞行器的微型化。依据量子理论,有效提取真空中的零点能,并以此作为驱动能源,可以解决微型飞行器由于必须携带燃料而增加重量等问题。从理论上阐述了真空零点能及Casimir力的产生机理,研究了真空中两平行平板和矩形腔等结构设计依据,提出并建立了以Casimir力作为驱动力的微型推进器设计模型。     

纳米硅薄膜超微压力传感器设计与性能研究

利用纳米硅薄膜良好的力学与电学特性,设计出超微压压力传感器芯片结构:双岛-梁-膜结构.利用ANSYS进行了静力分析、模态分析、谐反应分析、瞬态分析,结果表明:该结构具有灵敏度高、线性度好、动态响应快等优点.     

石墨烯对多孔硅光学性能的影响北大核心

采用电化学腐蚀法,通过改变腐蚀电流密度制备出不同孔径的多孔硅衬底。通过荧光分光光度计对多孔硅进行光致发光性能测试,测试结果发现腐蚀电流密度会对其光致发光性能产生影响,当腐蚀电流密度为30 mA/cm^2时,制备出的多孔硅光致发光性能较好。通过湿法转移法将化学气相沉积(CVD)法制备出的石墨烯转移到多孔硅表面,利用喇曼光谱对石墨烯进行质量及层数检测。通过荧光分光光度计及傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对复合材料进行表征。结果表明石墨烯可以改变多孔硅表面态,使多孔硅的光致发光性能得到极大的提高。研究成果为多孔硅应用到光学传感器中提供了新的研究方向。     

扶手椅型单壁碳纳米管的扭转和弯曲变形

实验提出了一种针对单壁碳纳米管的原子尺度有限元模型.利用该模型对(5,5)型扶手椅型单壁碳纳米管的扭转和弯曲变形过程进行了模拟,发现其屈曲的临界扭转和纯弯曲角度分别约为40°和20°,与扭转屈曲相比,该碳管更容易发生弯曲屈曲.当弯扭复合变形时发生屈曲后,卸载时壁面褶皱的回复比较缓慢.在某些情况下,碳管的局部势能的变化与经典连续介质力学理论不一致,对此本文结合原子势理论给出了模拟结果的原子尺度的解释.     

探针尺寸对Si-DLC薄膜表面粘附和摩擦的影响

采用AFM尖头探针、球头探针和平头探针对Si-DLC膜进行摩擦实验,研究了薄膜的微观摩擦力学性能,探讨了不同接触尺度下薄膜表面粘附力及摩擦产生的机理,建立了不同探针与薄膜表面粗糙峰的接触模型,推导了表面粘附力与接触面积的关系表达式,表明在微观接触中,接触面积对粘附力起着主导作用。尖头探针与薄膜表面的微观摩擦系数取决于表面粗糙峰的斜率,与粗糙峰的高度相关不大;球头探针与薄膜表面的摩擦力主要取决于单位面积接触粗糙峰密度;平头探针与薄膜表面的摩擦力主要取决于外加载荷,表面形貌的微观尺寸效应可忽略。     

Preparation,characterization and frictional properties of silane self-assembled elastomeric nanocomposite polymer layers

A novel surface modification method was proposed to improve the tribological property of Si. Multilayers were grown on Si(100) substrate by self-assembling monolayer (SAMs) method and filtered catholic vacuum arc (FCVA) technique. The film composition and structure were characterized by using x-ray photoelectron spectroscope (XPS) and Raman spectroscopy (Raman). Surface morphology and the roughness were also analyzed by an atomic force microscope (AFM) and a scanning electron microscopy (SEM). The frictional behaviors of the films were evaluated by a UMT tester. Results showed that elastomeric nanocomposite monolayer prepared by SAM was uniformly distributed and isotropy, and the diamond-like carbon (DLC) film was successfully deposited by the FCVA technique. The friction coefficients of the prepared samples were in the range of 0.108-0.188. Furthermore, the friction coefficient slightly increased but the surface quality of the wear trace was improved after adding the copolymer elastomeric macromolecules SEBS on aminopropyl-triethoxysilane (APS) layer due to the inherent long chain of SEBS which abated the immediate impulsion at the interface and changed the kinetic energy into elastic potential energy, and stored it in SEBS.     

基于导电聚苯胺的离子凝胶柔性驱动器研究

基于导电聚合物的柔性电化学驱动器具有驱动电压低,成本低和环境适应性强等特点,在柔性驱动领域具有重要的研究意义。分别以硫酸和植酸作为掺杂剂合成导电聚苯胺,借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪等表征方法,研究了掺杂剂对聚苯胺微观结构的影响。将掺杂态的导电聚苯胺作为添加剂加入到PEDOT∶PSS驱动器电极中,获得了一种具有高拉伸和高导电性(925S/cm)的电极,并且驱动器的最大质量电容可达到1F/g,最大弯曲位移为5.6mm。结果表明：聚苯胺作为添加剂对驱动器的驱动性能有较大的提升作用,为后续的研究提供了有益的借鉴意义。