高效光学加工技术

为验证国产大口径KDP晶体金刚石车床（图1）的加工能力，进行了多次试验。加工的φ150mm小于0．52的铝镜面已达到与俄罗斯机床同等水平。但同时进行的一轮KDP晶体车削试验，结果并不满意，其单次透射波前畸变近4λ，原因可能是KDP晶体的装夹存在问题，导致加工效率不佳。而且加工中还产生周期性波纹，可能是由于机床压缩空气供给系统的周期性启动，造成周期性的压力波动。     

金钢石的制备研究

本文研究了两种不同质异构体石墨—金刚石的转化条件，以及在实验室现有条件下，利用石墨材料制备金刚石颗粒的具体方法和试验结果。     

非平衡定态相图新概念及其应用——激活低压金刚石气相生长热力学

在激活的低压条件下，金刚石气相稳定生长的同时石墨会被腐蚀．这是近二三十年来国际上的一个热力学难题，甚至被认为是“热力学的悖论”．用非平衡热力学耦合理论可以给予很好的解释，并推导出非平衡定态相图的全新概念．在新型相图中金刚石在低压下是稳定相，而石墨被激活成为亚稳相．理论计算与文献报道的大量实验数据定量化地相符     

具有六重穿插非中心对称金刚石网络结构的Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的配位高聚物(英)

利用1，4-二-(4-羧基吡啶基)丁烷(L)合成了两个新的三维配位聚合物{(CdL₂)·4H₂O·2ClO₄}_n 1和{(ZnL₂)·4H₂O·2ClO₄}_n 2。单晶X-射线结构分析表明，1和2具有相同的计量式，但其晶体属于不同的空间群(1属于P4n2，2属于P4₂22)。两种配合物中，每个金属离子分别由配体与四个相邻的金属离子连接，从而形成具有六重穿插的金刚石网络结构，其网络中大的空腔被高氯酸根离子和(H₂O)₄分子簇所占据。     

含氢类金刚石薄膜的生长及表征

采用射频-等离子体辅助化学气相沉积(RF-PECVD)法在硅片、玻璃上生长类金刚石薄膜.通过Raman光谱、AFM等测试手段,研究不同的生长工艺条件下类金刚石薄膜的性质的变化.实验表明,RF-PECVD生长DLC膜,在上方电极处以及较低功率下可获得较高sp3含量的薄膜.     

泵浦光激发下金刚石纳米柱内部光场的研究

金刚石纳米柱是实现色心单光子源增强的有效结构,而纳米柱结构尺寸决定泵浦光对色心的激发强度.本文为提高其激发效率,采用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)研究金刚石纳米柱的光学性质.通过仿真分析了纳米柱直径和高度对内部电场强度的影响.结果表明,在泵浦光波长为532 nm时,纳米柱内部中轴线上场强受尺寸变化影响较大,当直径不变、改变高度时,场强最大值随高度周期性变化,周期约为150 nm;当高度不变、改变直径时,场强最大值也随直径周期性变化,周期约为150 nm.通过研究不同波长的泵浦光对金刚石纳米柱内部中轴线上电场分布的影响发现,不同波长的泵浦光对纳米柱内部中轴线上最强场强对应的纳米柱尺寸有较大影响,但对于纳米柱最大场强随纳米柱尺寸变化的趋势几乎没有影响.本文通过研究上述内容,较为全面地掌握了纳米柱尺寸及泵浦光对纳米柱内部电场强度的影响规律,找到了纳米柱内部中轴线上最强场强位置,确定了激发色心的效率最高值所在位置,为金刚石纳米柱单光子源的制备提供理论指导.     

多模调制曲面超精密加工轨迹优化技术

研究了采用单点金刚石超精密车削加工技术(SPDT)加工多模调制曲面过程中的刀具轨迹优化方法,首先,分析了SPDT方法加工多模调制曲面的基本原理;其次,理论分析了平行弦双圆弧插补算法的基本原理,推导了插补误差计算公式。在此基础上,提出采用插补步长伸缩变化方式实现了插补误差的动态控制,并获得了完整的插补计算公式;最后,采用Matlab软件对该插补算法进行了实例仿真分析,并分别与直线插补算法和固定步长双圆弧插补算法进行了对比分析,结果表明,该方法能在保证插补允差的前提下最大程度的减少插补区间数,从而有助于提高加工效率和延长刀具寿命。该方法在调制靶金属模板的制备中获得了广泛应用。     

单晶金刚石刀具后刀面沟槽磨损的石墨化生成过程分析

单晶金刚石刀具切削单晶硅时后刀面会发生剧烈沟槽磨损,严重影响零件加工质量和刀具寿命。为了从金刚石石墨化转变角度揭示沟槽磨损生长扩展机制,建立了金刚石刀具后刀面具有初始沟槽的分子动力学模型,模拟了切削单晶硅时初始沟槽处的工件材料流动行为与金刚石刀具晶体结构变化情况。结果表明,初始沟槽的存在改变了工件材料的流动状态;并且这种材料流动引起了刀具初始沟槽附近温度和能量的变化,温度升高了8%,势能提高了1.4%;通过分析金刚石刀具晶体结构发现,初始沟槽处的刀具材料发生了石墨化转变,并通过计算采样点处原子间键角,得到了石墨化转化率随着切削的进行不断升高,并最终趋于恒定的规律,当切削进入到稳定切削阶段时,石墨化转化率约为6%。     

从窗棂图案到金刚石结构规律探究

笔者研读了一些书籍,体味到了些许科学文化之美,在此与大家分享。最让我心动的还是蜂巢和中国传统的窗棂、漏窗图案之秀美。图1小小的蜜蜂,不愧为是大自然的小精灵,只用正六边形构筑它的巢室,这种构造所用材料最少,构筑成的巢穴空间却最大。花费最少材料,却能获得最大的空间,自然的美妙与数学的简炼和谐之美,紧密地联系在一起。六边形不仅仅在蜂房和艺术的殿堂里找到,在雪花、分子(如苯、已糖及其衍生物)、晶体(如石墨)、海洋生物中都能找到它的倩影。我一边赏析着窗棂图案之美,一边从这些迷人线条组成的复杂背景中梳理着规律性知识。其一,…     

液相电化学沉积类金刚石薄膜的研究进展

采用电化学沉积法开展液相中类金刚石薄膜的制备工艺和理论的研究,对于完善类金刚石薄膜的合成技术,开拓类金刚石薄膜的应用领域,具有很重要的理论意义和实用价值。本文概述了液相电沉积技术的基本原理和方法,重点从四个方面介绍了电化学方法制备类金刚石薄膜的研究进展,总结了该方法所制备样品的性能,并对可能的反应机制作了综合性的阐述,最后对液相电沉积类金刚石薄膜的发展前景进行了展望。