复合体系方法测量液体力学谱

本文介绍了采用复合体系,测量得到凝聚态物质从固态到液态连续变化力学谱的一种新的实验方法.以簧振动为例,给出了解析的计算公式,以及应用条件.通过进一步综合分析,得到具有更广应用范围的近似公式,可以近似应用于其他不同的振动模式,如低频扭摆.应用新的测量方法,给出了典型小分子玻璃材料甘油和碳酸丙稀从玻璃态到液态的力学谱,观察到甘油和碳酸丙稀玻璃化转变、碳酸丙稀的再结晶、熔化和挥发的过程;测量得到挥发过程中水的质量随时间精确变化的曲线.最后,本文给出了新方法的一些应用展望.     

邻苯二甲酸二甲酯系材料的液态簧振动力学谱测量

用液态簧振动力学谱方法对邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的系列样品进行了测量. 在升温过程中所测温区范围内，结果表明邻苯二甲酸二甲酯样品相继发生了动力学玻璃化转变、过冷液态的结晶、晶体—液态相变和挥发过程，而在邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯样品中仅仅发生了动力学玻璃化转变和挥发过程. 上述实验结果与分析表明，液态簧振动力学谱方法是研究拥有液态过程的可靠和有效的方法，并且能够提供物质变化的丰富信息.     

“飞溅”对力学效应影响实验研究

激光辐照液态工质,在激光能量密度较高时将出现特有的"飞溅"现象,该过程消耗了大量的工质。选取室温下甘油作为实验研究对象,针对烧蚀甘油发生飞溅过程中产生的力学效应,设计了流场显示和推力测量集成装置,使用YAG激光作为能量源,对甘油进行烧蚀。将得到的流场测量结果与推力曲线比对,找到发生飞溅对应的推力曲线部分,积分计算甘油发生飞溅对烧蚀总冲量贡献的比例。结果表明飞溅所消耗的大量甘油工质使用效率极低,未带来相应的冲量,是液态工质比冲过低的主要原因。因此,在以液体为工质的激光烧蚀推进技术中必须克服飞溅现象。最后给出一种通过碳掺杂来控制液体飞溅的方法,结果表明碳掺杂可以有效减少液体飞溅。     

非晶态物理讲座 第三讲 非晶态金属的结构转变与动力学

在本文中我们将讨论从液态到非晶态(玻璃态)的转变,非晶态金属的结构弛豫、结晶及其动力学. 一、从液态到非晶态的转变 由熔体淬火凝固而形成的玻璃态金属可以认为是一种冻结的液态结构,它的性质和结构与其热历史有关.为了说明液态金属-非晶态金属的转变,图1给出了容易形成玻璃     

二甲酸二脂系玻璃化转变的力学谱研究

本文用最近发明的液态低频力学谱方法对二甲酸二脂系列样品进行了测量，验证了该方法的可信性与有效性。并且表明它能够提供物质变化的丰富信息。研究结果还表明，随着分子内部自由度的增加、二甲酸三脂系列的玻璃化转变温度表现出先减小然后又增加、但脆性是先增加后减小的有趣又难以理解反常趋势。     

YBa2Cu3O7—δ外延薄膜的电流—电压特性

分别测量了不同磁场及其位形下Ｉ－Ｖ曲线随温度的变化关系。实验结果表明，在磁通玻璃转变温度以下，ｌｏｇＩ－ｌｏｇＶ曲线具有正曲率，在磁通玻璃转变温度以下，ｌｏｇＩ－ｌｏｇＶ曲线具有负英率；不同温度下的Ｉ－Ｖ曲线能够很好地被标度到两条曲线上，表明样品中存在磁通液态到玻璃态的转变。     

光纤模斑谱复合材料固化传感器研究

本文报道了一种新型光纤传感器,其原理为通过测量光纤末端近场模斑谱来反映埋置在周围的树脂折射率的变化。计算了随着在树脂固化过程中折射率变化的功率谱密度分布,给出截止频率与折射率的近似关系。通过测量折射率匹配液,对传感器误差进行了估计。给出了利用这种传感器进行复合材料树脂固化监测的实验结果。发现这种光纤传感器的信号可以用来反映固化凝胶点和固化结束点。指出由于固化后光纤仍保持光波导特性,该光纤还可以用来监测受环境扰动的结构,如温度变化、振动等     

二甲酸二脂系玻璃化转变的力学谱研究

本文用最近发明的液态低频力学谱方法对二甲酸二脂系列样品进行了测量,验证了该方法的可信性与有效性,并且表明它能够提供物质变化的丰富信息.研究结果还表明,随着分子内部自由度的增加、二甲酸二脂系列的玻璃化转变温度表现出先减小然后又增加、但脆性是先增加后减小的有趣又难以理解反常趋势.     

两种延迟线玻璃材料的超声衰减

本文应用超声脉冲回波技术,测量了两种延迟线玻璃材料SiO_2和FO_5的超声衰减,给出15K至300K温度条件下、10MHz至250MHz频率范围内两种材料的超声衰减系数随频率和温度的变化关系。实验结果表明。在50K温度附近出现一个大的吸收峰,在150K以上温区衰减系数与频率的关系近似成平方规律。最后,对实验结果进行了讨论。     

金属玻璃流变的扩展弹性模型

玻璃-液体转变现象,简称玻璃转变,被诺贝尔物理学奖获得者安德森教授评为最深奥与重要的凝聚态物理问题之一.金属玻璃作为典型的非晶态物质,具有与液体相似的无序原子结构,因此又称为冻结了的液态金属,是研究玻璃转变问题的理想模型材料.当加热至玻璃转变温度,或者加载到力学屈服点附近时,金属玻璃将会发生流动.由于热或应力导致的流动现象对金属玻璃的应用具有重要意义.本文简要回顾了金属玻璃流变现象,综述了流变扩展弹性模型的研究进展和未来发展趋势.     

High-aspect-ratio microdrilling in polymeric materials with intense KrF laser radiation

UV laser microdrilling of high-aspect-ratio holes has been studied by using an intense beam with a low numerical aperture (KrF laser). The UV laser ablation produces a minimum of thermal or mechanical damage on the target. Under some particular experimental conditions (many high-fluence pulses), it is shown that long deep holes are obtained with reproducible aspect ratio (up to K/d길) in a variety of materials. Experiments with polymers (PMMA, PC, PET, PI, PS, PEEK) show that the more absorbing the polymer is, the better the resolution. However highly absorbing materials exhibit a low ablation rate. These promising results on laser microdrilling can be extended to new applications, for example, when the beam/target relative movement is computer driven. For instance this approach can be applied to cutting micro-objects with complicated shape or to machining fragile or brittle materials.     

新型机械解理方法在二维材料研究中的应用

自从石墨烯被发现以来,机械解理技术已经成为制备高质量二维材料的重要方法之一,在二维材料本征物性的研究方面展现出了独特的优势.然而传统机械解理方法存在明显的不足,如制备效率低、样品尺寸小等,阻碍了二维材料领域的研究进展.近些年我们在机械解理技术方面取得了一系列的突破,独立发展了一套具有普适性的新型机械解理方法.这种新型机械解理方法的核心在于通过改变解理过程中的多个参数,增强层状材料与基底之间的范德瓦耳斯相互作用,从而提高单层样品的产率和面积.本文着重以石墨烯为例,介绍了该技术的过程和机理.相比于传统机械解理方法,石墨烯的尺寸从微米量级提高到毫米量级,面积提高了十万倍以上,产率大于95%,同时石墨烯依然保持着非常高的质量.这种新型机械解理方法具有良好的普适性,目前已经在包括MoS₂,WSe₂,MoTe₂,Bi2212等几十种材料体系中得到了毫米量级以上的高质量单层样品.更重要的是,在解理过程中,通过调控不同的参数,可以在层状材料中实现一些特殊结构的制备,如气泡、褶皱结构等,为研究这些特殊材料体系提供了重要的物质保障.未来机械解理技术还有很多值得深入研究的科学问题,该技术的突破将会极大地推动二维材料领域的研究进展.     

静态傅里叶干涉具在目标识别中的应用研究

设计了基于静态光谱分析的目标识别遥测方法。针对机械扫描式干涉方法结构复杂、稳定性差、主动监测隐蔽性差等问题,采用静态遥测技术取代机械扫描光程,应用光谱分析方法,对大范围视场内进行光谱探测,从而在恶劣的环境中实现了目标识别。经仿真计算,得到温度、波长及空气透射率与光谱辐亮度之间的函数关系。采用AViiVA-M2型CCD相机、静态傅里叶干涉具、1 m×1 m的铁板作为待测目标等做相关实验,分别在一天中不同时间、不同探测距离、不同背景的条件下,得到了各种情况下整个系统的探测极限位置。通过实验数据及计算结果表明,静态干涉方法应用于目标识别是可行的,由差谱特征反演得到的目标识别平均概率达到92.8%。     

Physics of the Electromagnetic Emission Method of Quality Control of Materials and Its Prospects

In the present work, a comparatively new method of quality control of materials based on measuring the parameters of electromagnetic emission under mechanical excitation is theoretically substantiated. Promising directions of investigations of this phenomenon are also outlined.     

一种新的超声表面波测温方法研究

在材料科学和材料工程领域,对受热材料温度分布测量的需求一直在持续增长。这主要是因为对于材料的各种特性和行为,温度都是其重要参量。本文设计一种新的声表面波测量方法测量在加热或冷却过程中的材料表面的温度梯度。这种方法涉及到超声波回波测量和导热反问题的分析方法来得到材料中沿超声传播方向的一维温度场分布。为了证明方法的可行性,文章使用铝板进行了实验并得到了准确的材料表面温度场分布图像。超声测温技术将作为一种新型的热点技术,将有很大潜力被用在工业材料高温操作过程中的表面温度场成像。     

模拟细观非均质材料破坏演化的物理元胞自动机理论

根据非均质材料的细观特征,从基本的能量传递定律出发,建立了一种新的描述细观非均质材料破坏演化的物理元胞自动机(PCA)理论.该理论能够对岩石、混凝土等非均质材料破坏演化进行有效模拟,突破了传统元胞自动机仅限于数学规则运算的框架,使之成为一种有效的物理力学方法.与岩石力学实验结果对比分析表明,PCA模拟结果与实验结果基本符合 关键词： 元胞自动机 细观非均质材料     

Rare-earth-doped silica microchip laser fabricated by sintering nanoporous glass

We report a new method for fabricating rare-earth-doped silica glasses for laser materials obtained by sintering nanoporous silica glasses impregnated with rare-earth-doped ions. The fabricated materials have no residual pores and show good optical and mechanical properties. Good performance from a Nd3+ -doped silica microchip laser operating at 1.064 microm is successfully demonstrated, suggesting that the fabricated silica glasses have potential for use as active materials for high-power solid-state lasers.     

Applying the Mises-Hill criterion to modeling the dynamic loading of highly anisotropic materials

The effect of averaging the properties of a target material on the results from calculations of target deformation and destruction by means of numerical modeling and the possibility of applying such averaging to the properties of elastic and strength constant materials of targets made of orthotropic composite materials are investigated. Numerical investigations are performed for materials with high degrees of anisotropy in their mechanical properties using the example of an organoplastic.     

I-scan thermal lens experiment in the pulse regime for measuring two-photon absorption coefficient

We present a new pump-probe mode-mismatched thermal lens method for pulse excitation aimed to the measurement of nonlinear absorption coefficient in optical materials. We develop a theoretical model based on the Fresnel diffraction approximation and their predictions are verified experimentally with samples of Rhodamine 6G and Rhodamine B in ethanol solution. The principal advantage of this technique is that it does not require any mechanical movement during measurement. Below we perform the new type of thermal lens experiment in the pulse regime for the measurement of nonlinear absorption coefficient in transparent samples and we demonstrate the validity of theoretical predictions using an alternative method to the classical thermal lens technique.     

The CALYPSO methodology for structure prediction

Structure prediction methods have been widely used as a state-of-the-art tool for structure searches and materials discovery, leading to many theory-driven breakthroughs on discoveries of new materials. These methods generally involve the exploration of the potential energy surfaces of materials through various structure sampling techniques and optimization algorithms in conjunction with quantum mechanical calculations. By taking advantage of the general feature of materials potential energy surface and swarm-intelligence-based global optimization algorithms, we have developed the CALYPSO method for structure prediction, which has been widely used in fields as diverse as computational physics, chemistry, and materials science. In this review, we provide the basic theory of the CALYPSO method, placing particular emphasis on the principles of its various structure dealing methods. We also survey the current challenges faced by structure prediction methods and include an outlook on the future developments of CALYPSO in the conclusions.