多频段微波遥感大气层结的实验研究

本文概述了微波遥感大气温度、湿度层结的原理和反演方法.为了进行实验,研制和改善了5mm—1.35cm波段中4个频段的微波辐射计.本文讨论了1981年9—10月,多频段微波遥感大气层结的实验结果,并用不同的反演方法进行了比较.实验结果表明,用5mm波段 52.8Gc和 54.4 Ge两频段遥感大气温度层结,反映低空大气温度和低空逆温性能良好.用1.35cm波段可遥感大气湿度状况.当气团变化时,在微波遥感信息中有所反映,并和无线电探空仪测量结果是一致的。     

微波遥感土壤湿度的研究

本文研究了湿润土壤的微波辐射特性及微波遥感土壤湿度的方法。首先用终端短路线法测量土壤介电常数和湿度的关系;介电常数的实部和虚部都是随着土壤湿度增加而加大的。用研制的微波辐射率仪测量土壤微波辐射率和湿度的关系。土壤微波辐射率随着湿度加大而降低的。土壤湿度不同引起显著的亮度温度变化。本文还研究了在土壤中微波的衰竭厚度以及土壤中湿度分布对辐射率的影响;土壤表面粗糙度对于辐射率的作用。从原理分析和实验结果表明,微波辐射计是遥感土壤湿度的良好工具,3.2cm波段较8.5mm波段测土壤湿度优越,它不但灵敏度高、穿透深度较深而且受表面粗糙度的影响亦小。     

温度对液态水结构的影响：中子及X射线散射研究

采用中子散射和X射线散射研究了液态水在298～373 K温度范围内的结构,通过偏径向分布函数(PDF)、配位数分布(CN)、角分布(ADF)及空间密度分布(SDF)等讨论了温度对液态水结构的影响。整体来看,液态水具有"不规则四面体"氢键网络的短程有序结构,该有序度可延续到第三水合层。液态水分子的第一水合层中,围绕中心水分子约有4.8个水分子,然而其中仅有约3.3个水分子与中心水分子通过氢键相键合,约1/3进入到第一水合层的水分子并未与中心水分子直接键合,也正是这些间隙水分子的存在加剧了液态水结构的复杂性。温度对液态水的有序度存在一定的影响,在298～373 K的有限温度变化范围内,温度对液态水中氢键的键长、键角分布及第一水合层SDF的影响不大。从298K升温到373K,O(W)-O(W)距离仅增加0.03?,氢键数目也仅有微小减少,温度对第二和第三水合层的影响则要显著很多。     

光学遥感大气气溶胶和水汽的研究

本文用研制的辐射计(0.5—1.06微米七个波段),在北京地区进行了一年的观测,从中分析了大气气溶胶的特性、气溶胶粒子浓度和谱分布的变化规律及其和气象条件的关系。根据遥感大气水汽含量,和探空资料进行比较,取得了一致的结果。文中还讨论了气溶胶和水汽对大气光学厚度的影响以及在水汽吸收带中,大气光学厚度和大气水汽含量的关系。     

聚苯胺/蒙脱土纳米复合材料的制备及吸波性能研究

以十二烷基苯磺酸(DBSA)作为乳化剂和掺杂剂,通过乳液聚合的方法制备了DBSA掺杂聚苯胺/蒙脱土(PANI-DBSA/MMT)纳米复合物,并对其微波吸收特性进行了研究.通过X射线衍射(XRD)、傅立叶红外(FT-IR)和四探针测试仪对复合物进行了初步表征.结果表明,PANI-DBSA/MMT复合物中MMT层间距离明显扩大,纳米复合物中的PANI以emeraldine盐的形式存在,是一种典型的插层型纳米复合物.利用HP8722ES矢量网络分析仪测量了2 mm厚、PANI-DBSA/MMT含量为50 wt%的试样在2.0~18 GHz的复介电常数和复磁导率,经计算得到以反射损耗表示的微波吸收曲线,发现PANI-DBSA/MMT纳米复合物在9.1~12.5 GHz范围内反射损耗小于-10 dB,在11 GHz处存在的最大反射损耗为-15.8 dB.     

La2O3掺杂对CaO—MgO—Nb2O5-TiO2系陶瓷微观结构及微波介电性能的影响

用固相法制备了La2O3掺杂的CaO—MgO—Nb2O5-TiO2系微波介质陶瓷，通过改变La^3 离子的含量以调整改变CaO—MgO—Nb2O5-TiO2-La2O3系陶瓷的微观结构与微波介电性能。研究结果表明：通过A位La^3 离子取代Ca^2 离子可以提高该体系的品质因素Qf值、改善频率温度系数，同时降低了该体系的介电常数。随着La^3 离子取代量的提高，该体系的介电常数从57降低至35，Qf值从33400GHz上升至35000GHz(7．6GHz)，同时该体系的频率温度系数得到了改善。微波介电性能的变化与其微观结构变化密切相关，主要原因是在于A位空位缺陷引起氧八面体的畸变。     

钴基钙钛矿氧化物La_(1-x)Na_xCoO_3结构和吸波性能研究

采用溶胶凝胶法制备了钙钛矿型氧化物La1-xNaxCo O3(0≤x≤0.3)超微粉末,用XDR分析该材料的相结构,表明样品为R-3C单相结构。用SEM表征了该材料的微观形貌,观察到样品颗粒尺寸随着掺杂量的增加而增大。用PPMS物性检测仪测量了该材料低温磁滞回线,证明样品存在复杂相结构。用AV3618型微波矢量网络分析仪测试了样品在2~18 GHz范围内的微波吸收特性。当材料涂层厚度为1.8 mm,x=0.1时,La1-xNaxCo O3的吸波性能最佳。在测试频段,最高的吸收峰在11.4 GHz处,峰值高达33.1 d B。     

基于核壳结构Co_3Fe_7@C的高效微波吸收材料（英文）

为了降低吸波剂Co_3Fe_7的密度,本文采用原位聚合Fe~(3+)-Co~(2+)/碳前驱体及高温碳化制备得到Co_3Fe_7@C复合微波吸收材料。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明Co_3Fe_7颗粒被石墨碳层包覆形成核壳结构,复合物的比表面积和表观密度分别为358.5 m~2·g~(-1)、2.25 g·cm~(-3)。核壳结构Co_3Fe_7@C复合物显示出优异的微波吸收性能,当涂层厚度为2 mm时,其最低反射损耗(RL)达到最低值-43.5 dB,对应的有效带宽为4.1 GHz,归因于复合物有效的阻抗匹配特性及多重界面极化效应。由于低密度及优异的微波吸收性能,Co_3Fe_7@C复合物有望作为一种潜在的轻质、高效微波吸收材料。     

碳纤维表面羰基铁的原位生长及吸波性能

以Fe(CO)5为前驱体,通过金属有机化学气相沉积(MOCVD),在碳纤维(CF)表面构筑厚度为纳米级的羰基铁(CI)壳层,通过改变沉积温度,调控核壳粉体的形貌结构和吸波性能。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和矢量网络分析仪对粉末的结构及电磁性能进行表征并对其吸波性能进行研究。结果表明:随着沉积温度升高(210~240℃),沉积到CF表面的羰基铁颗粒互相“吞并-融合”,此时CF-CI形成了完整的薄膜包覆型核壳结构;沉积温度太高时(270℃)会造成CF表面羰基铁壳层形貌的恶化。通过调节沉积温度,在纳米尺度上可以有效调控CI壳层的形貌,从而调节CF-CI核壳粒子的电磁性能。以核壳形貌及吸波性能为考察指标,最终确定最佳的沉积温度为240℃。以沉积温度为240℃时所获样品的电磁参数,模拟计算出涂层厚度为0.9 mm时,小于-10 dB的吸波带宽最大为4.6 GHz(13.4~18 GHz);涂层厚度为2.0 mm时,反射率达到最小值为-21.5 dB;厚度为0.9~3.9 mm时,在2~18 GHz均能实现吸波强度低于-10 dB。     

La0.8Sr0.2Mn1-xNixO3微波吸收特性

采用溶胶-凝胶法制备La0.8Sr0.2Mn1-xNixO3(y=0.12,0.14),用X射线,扫描电镜对样品结构和形貌进行了表征,用HP8722型矢量网络分析仪测定样品2~18 GHz损耗角正切及微波吸收特性曲线,发现y=0.14,样品厚度2.0 mm,吸收峰值达到了14 dB,10 dB以上吸收带宽达到了3.5 GHz。对该材料的电磁损耗机理进行了研究,发现在频率12.08 GHz附近有突变发生,2~12.08 GHz频段损耗主要以介电损耗为主,12.08~18 GHz频段损耗是以磁损耗为主。     

液态水的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)模拟方法在150～376K的温度范围内对液态水的微正则系综进行了研究.考察了液态水的结构及其性质.模拟采用了由从头算得出的柔性水-水相互作用势MCYL.对时间和空间的平均得出了液态中水分子几何构型及温度改变所引起的液态水结构变化.对径向分布函数g_(OH),goo,g_(HH)及配位数的分析表明,在所考察的温度范围内,每个水分子与相邻分子形成的氢键数为2～3,水分子在参与的2个氢键中同时作为接受体.结合对振动谱的研究表明在低温时液态水形成的网络结构可能随温度的升高而形成小的簇结构.     

Fe-Co-Ni合金纳米粒子镶嵌的碳纳米纤维的简单制备及其吸波性能

通过在氩气中碳化含有乙酰丙酮金属盐的电纺聚丙烯腈纳米纤维合成了镶嵌(Fe1-xCox)0.8Ni0.2(x=0.25,0.50,0.75)合金纳米粒子的碳纳米纤维,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VNA)等对其物相、形貌、微观结构、静磁及电磁特性进行表征和分析,并根据传输线理论模拟计算了2~18 GHz频率范围内的微波吸收性能。结果表明:所制备的复合纳米纤维具有典型的铁磁特征,由无定形碳、石墨和面心立方结构Fe-Co-Ni合金三相组成,原位形成的合金纳米粒子沿纤维轴向均匀分布,且被有序石墨层所包覆。磁损耗和介电损耗间的协同作用及特殊的核/壳微观结构使仅含5%(w/w)的(Fe1-xCox)0.8Ni0.2/C复合纳米纤维的硅胶基吸波涂层表现出优异的微波吸收性能。当涂层厚度为1.1~5.0 mm时,x=0.25、0.50和0.75的样品最小反射损耗分别达到-78.5、-80.2和-63.4 d B,反射损耗在-20 d B以下的吸收带宽分别为14.9、14.8和14.5 GHz,几乎覆盖整个S波段至Ku波段。通过调节合金的组成可对材料的电磁特性及微波吸收性能进行一定程度的控制。     

液态水的分子动力学模拟

用分子动力学(MD)模拟方法在150~376K的温度范围内对液态水的微正则系统进行了研究。考察了液态水的结构及其性质。模拟采用了由从头算得出的柔性水-水相互作用势MCYL。对时间和空间的平均得出了液态中水分子几何构型及温度改变所引起的液态水结构变化。对径向分布函数gOH, gOO, gHH及配位数的分析表明, 在所考察的温度范围内, 每个水分子与相邻分子形成的氢键数为2~3, 水分子在参与的2个氢键中同时作为授受体。结合对振动谱的研究表明在低温时液态水形成的网络结构可能随温度的升高而形成小的簇结构。     

Fe-Ni/C复合纳米纤维的原位制备与微波吸收性能

采用静电纺丝技术结合稳定化和碳化处理原位制备了Fe-Ni/C复合纳米纤维, 其平均直径约为215 nm, 所生成的Fe-Ni合金纳米颗粒较均匀地分布在碳基纳米纤维的内部和表面, 且被石墨化碳层所包覆. 以Fe-Ni/C复合纳米纤维为吸收剂、 硅橡胶为基质制备成吸波涂层, 研究了碳化温度对电磁特性和微波吸收性能的影响. 结果表明, 涂层厚度为1.2~2.0 mm、 Fe-Ni/C复合纳米纤维质量分数为5%的吸波涂层表现出优良的微波吸收性能, 在7.4~18 GHz频率范围内的反射损耗均低于-20 dB; 随着复合纳米纤维的碳化温度由800 ℃升高到1200 ℃, 由于阻抗匹配特性的改善, 吸波涂层的微波吸收能力逐步加强, 其最小反射损耗由-22.6 dB降低到-63.0 dB.     

大气颗粒物中六价铬的采样分析

对近几年国内外大气颗粒物中Cr(VI)的采样、样品贮存、Cr(III)与Cr(VI)的分离技术及Cr(VI)的检测手段进行了系统介绍,并对大气中Cr(VI)的在线监测技术进行了初步探讨,为环保、卫生等部门进行大气颗粒物中Cr(VI)的监测及质量控制提供了参考。     

广州大气细粒子中有机碳、元素碳和水溶性有机碳的分布特征

在广州市中山大学采样点进行了为期1年的大气细粒子(PM2.5)采样,监测分析得到PM2.5及有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)等组分的质量浓度,并进行了比较和评价分析。结果表明广州市细粒子碳污染较严重。对OC、EC和WSOC质量浓度的月变化和季节变化特征进行了讨论,并分析了原因。OC、EC浓度相关性好,表明OC、EC来源大部分相同。根据OC/EC比值,估算二次有机碳(SOC)量,结果是SOC占OC的1/3。讨论了SOC和SOC/OC比值的季节分布,结果证明SOC夏季生成比冬季多。     

大气中三甲胺的离子色谱法测定

研究三甲胺的采样方法及离子色谱测定方法。采用模拟发生装置生成含有三甲胺的混合大气,以50mmol/L HCl水溶液作为吸收液,用大气采样器以0.5 L/min流量采样20 min。采样后的三甲胺盐酸盐水溶液用离子色谱进行测定,采用Ion Pac CS12A阳离子交换柱(250 mm×4 mm i.d.)及相应的CG12A保护柱(50 mm×4 mm i.d.),18 mmol/L甲磺酸水溶液为淋洗液。研究表明,三甲胺盐酸盐在0.40~40.4 mg/L时,峰面积和峰高与样品质量浓度均有很好的线性关系(r2=0.999 1),吸收液中三甲胺的检出限为0.1 mg/L。     

PCA-LVQ法及其在RS-FTIR大气环境监测数据处理中的应用

将主成分分析(PCA)用于遥感傅里叶变换红外光谱(Remote Sensing Fourier Transform Infrared:RS-FTIR)的特征提取,结合学习矢量量化(LVQ)神经网络,实现了PCA-LVQ对大气中的8组分混合体系进行快速定性分析的建模方法。并与单纯的LVQ神经网络、反向传播人工神经网络(BP-ANN)得到的结果进行了比较。PCA-LVQ显示出较好的处理数据的能力,它不仅提高了运算速度,而且提高了模型的预测准确度,分类精度达到91.7%。PCA-LVQ的这一预测精度及运算速度,足以满足遥感傅里叶变换红外光谱对大气中有毒气体的实时、在线监测的需要。     

La0.6Ce0.4Mn1-yFeyO3微波吸收特性

用溶胶-凝胶法制备了La0.6Ce0.4Mn1-yFeyO3 (y=0.00, 0.12, 0.14, 0.16, 0.18)样品. 用微波矢量网络分析仪测试了该样品在2～18 GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率, 根据测量数据计算了电磁损耗角正切及微波反射率与频率的关系. 结果表明, 当B位掺入铁元素时, 样品吸收峰值增大, 有效吸收频带增宽, 在y=0.14时, 样品微波吸收效果最好. 当样品厚度为2.00 mm, y=0.14时, 吸收峰值为38 dB, 10 dB以上频带宽度达4.1 GHz. 初步探讨了该材料的电磁损耗机理, 发现损耗吸收来自磁损耗和介电损耗的共同作用, 吸收峰所在频率介于介电损耗角正切最大值与磁损耗角正切最大值对应的频率之间, 即在12.7 GHz附近. 对样品的电阻率测试表明, 其室温范围内电导在半导体范围内, 有利于降低微波在样品表面的反射率.     

NZFO-PZT磁电复合纳米纤维的制备及其吸波性能

采用静电纺丝法制备(1-x)Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄-(x)Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃(简称为(1-x)NZFO-(x)PZT, x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)磁电复合纳米纤维, 研究了PZT含量对复合纳米纤维结构、电磁特性及微波吸收性能的影响。所有样品均由尖晶石结构NZFO和钙钛矿结构PZT两相所组成。由于NZFO磁损耗与PZT介电损耗的协同效应及界面效应的加强, 适量PZT相的引入可改善复合纳米纤维吸波涂层的电磁阻抗匹配和衰减特性, 提高微波吸收性能。x=0.3和0.4的复合纳米纤维分别在低频和高频范围表现出最强的微波吸收能力。当涂层厚度为2.5~5.0 mm时, x=0.3样品的最小反射损耗在6.1 GHz处达-77.2 dB, 反射损耗小于-10 dB的有效吸收带宽为11.2 GHz(2.8~12.9和16.9~18 GHz);x=0.4样品的最小反射损耗位于18 GHz处为-37.6 dB, 有效吸收带宽达到12.5 GHz(3.3~12.5和14.7~18 GHz)。