NaCl稀溶液结晶的分形形态研究

通过光学显微镜观察NaCl稀溶液在玻璃基底上快速蒸发结晶形成了完整的立方晶体、DLA凝聚体和形状复杂的凹凸状结晶3种形貌.对复杂的凹凸状结晶进行分析,认为不完整的NaCl小晶粒构成了一个个微小的生成元,以随机Koch曲线的生长方式自组织地顺次相互连接起来,指出此类结晶符合随机Koch曲线,是远离平衡态下的自组织现象.通过改变观测尺度求维数的方法,得到分形维数是1.15±0.06,与Koch曲线相近.     

阴极电极形状对电解沉积生长影响的实验研究

利用ZnSO4溶液,通过电解Zn沉积实验研究了不同形状的阴极对电解沉积生长的影响,并将Zn沉积物生长图片导入计算机程序计算了该沉积物的分形维数。结果显示,阴极电极的形状对电解沉积生长有较大影响,影响了沉积物生长的过程及其形状,但并不影响凝聚物的分形维数,沉积物均具有分形结构。     

用分形理论研究低温条件下Al-Al界面间的接触导热现象

界面形貌是固体界面间接触导热的最主要影响因素 ,传统的形貌表征参数与仪器的分辨率和取样长度密切相关 ,因而基于这些参数的常规接触导热模型显然是尺度相关的。分形网络模型利用粗糙表面处处连续却不可微的分形特征 ,采用与尺度无关的分形参数 ,揭示了接触导热的本质 ,为准确预测接触热导开辟了一条新的途径。实验测定了粗糙表面的分形参数和低温条件下 Al50 52 - Al50 52界面间的接触热导 ,将接触热导的实验值与分形网络模型的预测结果进行了比较 ,并就接触热导与压力、分形参数和温度之间的关系进行了分析 ,指出分形网络模型的预测精度与分形参数相关联。     

ATP-Co~(2+)-脱氧胆酸-凝胶体系的分形/周期沉淀

在体外模拟胆结石形成的实验中,选取腺苷-5'-三磷酸(ATP)-金属离子-脱氧胆酸(DC)凝胶体系进行了分形/周期有序结构的生长实验,研究ATP对Co2+-脱氧胆酸凝胶体系形成的分形/周期沉淀的影响,用FTIR表征有序沉淀物的结构.结果表明:在ATP存在下的Co2+-DC凝胶体系中,可形成周期沉淀及分形结构共存的复杂时空图案,ATP对Co2+-脱氧胆酸凝胶体系形成的图案模式较AMP的影响显著,体系的图案从分形模式转化为周期沉淀,ATP、脱氧胆酸钠、Co2+-存在复杂的相互作用,生成透明晶体新物质;红外光谱结果显示该晶体为脱氧胆酸,周期沉淀物为ATP、DC共同与金属离子配位的结果.此结果说明核苷酸作为重要的生命物质在结石形成过程中起到重要作用,结石的形成具有复杂的、非线性化学特性.     

电化学沉积金属铜的分形枝晶生长控制与性能

 以CuSO_{4/sub>为前驱体,HCl为添加剂,采用电化学沉积方法,在室温条件下制得了μm级、面心立方结构分形铜的枝状晶体,研究了铜离子浓度、硫酸浓度、电流密度、沉积时间、氯离子浓度等实验参数对分形枝状铜晶体尺寸、结构的影响。结果表明：硫酸的浓度对铜沉积物结构无明显影响;随着Cu^{2+/sup>浓度的不断增大,铜沉积物的分形效果越来越明显;增大电流密度（0.4～1.6 A·cm-2/sup>）,铜沉积物由致密向多分枝的开放型转变;延长沉积时间（大于等于5 min）,可获得含大量次级分枝铜的晶体;适当增加盐酸用量（0.05～0.20 mol/L）,铜沉积物枝晶尺寸显著减小。最后讨论了分形枝晶铜在碱性条件下氧化甲醇的电化学性能。}}     

无序杂质区域对沉积在胶体基底表面的金原子凝聚体分形结构的影响

由于受基底表面无规分布杂质的影响,沉积在熔融玻璃基底表面的金原子凝聚形成了具有特殊结构的分形凝聚体.根据这一实验结果,建立了各向异性的团簇团簇凝聚模型,对此类胶体基底表面的金原子分枝状凝聚体的生长过程进行了计算机模拟,研究了无规分布的杂质区域对凝聚体各种参数的影响,其结果与实验相符合 关键词： 薄膜生长 MonteCarlo模拟 分形     

KDP晶体单点金刚石车削表面形貌分形分析

 分别使用2维和3维分形方法对单点金刚石车削加工的KDP晶体表面形貌进行了分析，并对表面的3维分形维数和3维粗糙度表征参数进行了比较，分析了二者对表面形貌表征的差异。使用2维轮廓分形方法计算了KDP晶体表面圆周各方向上的分形维数。通过分析得出：3维分形维数与表面粗糙度值成反比关系；使用单点金刚石车削方法加工KDP晶体会形成各向异性特征明显的已加工表面，在一定程度上容易形成小尺度波纹；已加工表面是否具有明显的小尺度波纹特征与表面粗糙度值并无直接关系，但与其表面轮廓分形状态分布密切相关；KDP晶体表面2维功率谱密度与其分形状态具有相近的方向性特征。     

在热液条件下石英晶体的溶解及生长

本文实验部分主要研究了用温差法热液生长石英的溶液在冷却以后和重新建立的热液条件下所呈现的一些胶体化学性质。对冷却后的溶液做了超显微镜和电泳相结合的观察;对在重新建立起来的热液条件下的溶液仅做了电泳实验。在这两种情况下,对电泳迭合物都做了物相分析及加热过程中的物相转变的研究。理论部分根据实验结果及对石英晶体结构的考虑,推测了热液中真溶液部分,在晶体溶解及生长过程中分子的分散和重合的几个可能和主要阶段的结构,着重考虑到溶液中六联环状分子Si₆O₆(OH)₁₂的形成、活动、配联和结晶等问题。从较大的水合分子在结晶过程中的脱水作用,结合表面张力等因素对石英表面上巨大的生长螺旋和一些其他模样的成因做了一些推论,并从生长着的小晶体落在生长着的大晶体柱面上的取向附生的事实说明较大分子的取向性地生长于晶体上是完全可能的。     

纳米团聚生长的多重分形谱

采用小角x射线散射（SAXS）方法，对两类具有代表性的纳米团聚的生长分形进行了表征.一 类为用化学方法 (水合肼溶液还原法) 制备的纳米金属Ni粉；另一类通过物理方法(纳米晶 化处理)，由非晶基体相中生长纳米晶相、形成非晶/纳米晶双相结构的Finemet (Fe_{73 .5} Cu₁Nb₃Si_13.5B₉) 合金.上述两 类材料的纳米团聚在生长过程中都存在 明显元素扩散迁移，形成在1—100 nm范围内的元素分布非均匀区域.这些元素分布的非均匀 区域具有多重质量生长分形特征，其尺度大小和分布方式对最终的材料的物理性能至关重要 .SAXS方法是表征这类具有分形生长特征的纳米团聚微观结构信息的强有力手段.从方法论的 角度详述了从SAXS测量到获得多重分形谱的处理过程，这一实验研究分析手段对于定量考察 纳米微结构形貌的生长机理和性能的其他研究课题有一定的帮助作用. 关键词： 纳米材料 分形生长 小角x射线散射 磁性材料     

固体薄膜中的分形生长

简要报道了作者近年来用离子束方法研究固体薄膜中分形生长现象的部分结果。例如，首次用离子束辐照使非晶态向晶态转变，在临界点观察到析出的Ｎｉ－Ｍｏ晶体的多核心凝素；离子束界面混合形成的类似于晶格动物的不连续分叉树形结构；磁相互作用对分形凝聚过程及其分形维数的影响；离子注入下与化合物形成相关的类ＤＬＡ结构等。     

树状分形结构形成过程的实验研究

对大量金属小球在强电场作用下运动形态的演化全过程用联机摄像装置进行了实时拍摄,通过用Sandbox方法计算其稳定状态的分维数,系统地研究了分维数随电压的变化关系.结果表明：在一定电压范围内金属小球聚集体通过自组织过程形成稳定的树状分形结构,其分维数随外加电压的增加而减小.该结果对研究耗散结构的形成机理和外界动力对耗散结构的形貌影响具有参考价值. 关键词： 分形生长 自组织过程 树状结构 分维数     

PVA-templated Assembly of Pd Nanorod and Pd Fractal Pattern

Single crystal Pd nanorods and Pd fractal patterns were successfully synthesized by ultraviolet irradiation-induced reduction of PdCl₂ solution, using the micelle of 3wt% PVA as template. The results of transmission electron microscopy (TEM) showed that the concentration of Pd²⁺ has a significant influence on the morphology of the products. It is expected that other materials' nanorods and fractal patterns could be synthesized by this method.     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的成核-生长和失稳分解研究

采用溶胶-凝胶法在ZnWO₄单晶上制备出透明的ZnO薄膜.通过光学显微镜观察了Z nO薄膜的表面形貌.实验结果表明，ZnO薄膜的形成经历了表面成核，晶粒长大和岛的形成三 个不同的阶段.由于ZnO晶核是在非平衡条件下生长的，在生长过程中不可避免地出现了枝晶 生长和分形生长以及失稳分解. 关键词： 氧化锌薄膜 成核 枝晶生长 分形生长 失稳分解     

密封界面微孔结构的三维分形重构技术与泄漏特性

基于分形粗糙表面的三维数值重构技术,对界面微孔结构的分形表征进行详细研究,并应用分形多孔介质输运理论构建界面泄漏机理模型,建立微观形貌与宏观泄漏率之间的理论关系式.用有限元分析法对单粗糙峰的接触变形进行模拟,获得最大孔径的变形位移,实现微观接触力学与微观泄漏模型的有效耦合.应用所提出的预测模型对金属垫片泄漏率进行计算,结果与已有实验结果相吻合.由预测模型可知,粗糙表面分形维数、特征尺度系数以及变形位移量对微孔几何结构影响显著,是影响界面泄漏率的关键因素.     

FRACTAL PATTERN GROWTH OF METAL ATOM CLUSTERS IN ION IMPLANTED POLYMERS

The fractal and multi-fractal patterns of metal atoms are observed in the surface layer and cross section of a metal ion implanted polymer using TEM and SEM for the first time. The surface structure in the metal ion implanted polyethylene terephthalane (PET) is the random fractal. Certain average quantities of the random geometric patterns contain self-similarity. Some growth origins appeared in the fractal pattern which has a dimension of 1.67. The network structure of the fractal patterns is formed in cross section, having a fractal dimension of 1.87. So it can be seen that the fractal pattern is three-dimensional space fractal. We also find the collision cascade fractal in the cross section of implanted nylon, which is similar to the collision cascade pattern in transverse view calculated by the TRIM computer program. Finally, the mechanism for the formation and growth of the fractal patterns during ion implantation is discussed.     

Monte-Carlo simulation of light scattering in fractal porous media

Monte-Carlo simulation of light propagation in a porous medium with a mass fractal morphology was carried out. It was shown that the simulation results can be used to analyze experimental data on light scattering and to study the porous medium structure. __________ Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 75, No. 2, pp. 193–196, March–April, 2008.     

多孔材料分形扩散模型的Fourier-Bessel级数算法及其应用

将Fick扩散定律的Fourier三角级数算法推广成多孔材料分形扩散模型的Fourier-Bessel级数算法,并把它应用于化学工程中吸附问题涉及的浓度分布与相对吸附量的计算中,取得一些规律性认识.由于分形扩散模型是在Fick扩散定律的基础上增加了表征微观结构的参数d_f和θ,研究多孔材料中的浓度分布与相对吸附量时,与Fick扩散定律的研究结果相比,定性上基本一致,在定量上有差别,d_f和θ对扩散传质过程的影响各有侧重,用它们可更好地描述多孔材料中的扩散过程.     

Fractal aggregates evolution of methyl red in liquid crystal

The spontaneous formation of dendritic aggregates is observed in a two-dimensional confined layered system consisting of a film composed of liquid crystal, dye and solvent cast above a polymer substrate. The observed aggregates are promoted by phase separation processes induced by dye diffusion and solvent evaporation. The growth properties of the aggregates are studied through the temporal evolution of their topological properties (surface, perimeter, fractal dimension). The fractal dimension of the completely formed structures, when they are coexistent with different types of structures, is consistent with theoretical and experimental values obtained for Diffusion-Limited Aggregates. Under different experimental conditions (temperature and local dye concentration) the structure forms without interactions with other kinds of structures, and its equilibrium fractal dimension is smaller. The fractal dimension is thus not a universal property of the observed structures, but rather depends on the experimental conditions.     

Preparation and growth mechanism of micro spherical ammonium dinitramide crystal based on ultrasound-assisted solvent-antisolvent method

Micro-sized spherical ammonium dinitramide (ADN) crystals are successfully prepared by a facile ultrasound-assisted solvent-antisolvent recrystallization method without introducing any additives. The influences of the volume ratio of solvent to antisolvent, the antisolvent temperature and the ultrasound power on the micro-morphologies and properties of ADN crystals are studied systematically. The changes of morphology, particle size, crystal structure and melting point of the ADN crystals are characterized through scanning electron microscopy (SEM), laser particle size analyzer (LPSA), X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC), respectively. The results show that the optimal experimental parameters for the ADN crystal of spherical morphology are as follows: the volume ratio of solvent to antisolvent is 1:50, the antisolvent temperature is 20 ℃, and the ultrasound power is 70 W. The predicted hexagonal-flake and spherical morphologies for the ADN are close to the experimental morphologies. The growth mechanism of the spherical ADN crystal changes with supersaturation of the ADN solution. As the degree of supersaturation increases, the growth models of the spherical ADN change from the spiral growth to the rough growth, and the morphologies of ADN change from the large-sized ADN ball to the small-sized ADN ball.