透明超疏水材料的制备及其应用

超疏水材料由于其独特的非浸润性引起人们的广泛关注,近年来得到迅猛发展,各种适用于不同领域的功能性超疏水表面应运而生。其中,透明超疏水材料因其在光学领域的特殊贡献受到人们的青睐。透明疏水涂层技术对于实际应用具有重要的意义,透明涂层不仅可以满足光学器件防护的高透光率,还可以维持防护本体的基本外观,在自清洁、防污、防冰防雾、防腐蚀等领域都展示出广阔的应用前景。本文系统地阐述了超疏水表面以及其中功能性的透明超疏水表面的最新进展、表面的设计、制造和重要应用。尽管已经取得了重大进展,但是目前超疏水材料在耐久性方面还存在诸多问题,例如,容易被机械外力破坏、极端环境下表面的超疏水性质不稳定以及老化等问题,限制了透明疏水涂层技术的大范围应用。在未来的研究中,一方面继续丰富相关的理论知识,为透明疏水涂层技术的应用提供更多的理论支持,另一方面,提高涂层的透明度和机械耐久性能仍是未来研究的重中之重。     

纤维素纳米晶模板法制备多级孔炭材料及其电化学性能

以纤维素纳米晶(CNC)为模板,酚醛树脂为碳源,KOH为活化剂,通过高温碳化制备了多级孔炭材料.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对合成的一系列炭材料进行了表征.结果表明,前驱体中CNC的降解会形成与CNC直径相当的介孔,KOH活化则会导致炭材料产生大量的微孔和大孔,以及部分4 nm左右较小尺度的介孔,所制备炭材料呈现明显的多级孔特性,其比表面积达554.7 m²/g,总孔体积为0.323 cm³/g.以CNC为模板,KOH活化的炭材料作为电极材料时,在1.0 A/g电流密度下其比电容达202.8 F/g,当电流密度升高至40.0 A/g时,其电容保持率仍达69%,表明该炭材料具有优异的倍率性能;由该电极材料组装的超级电容器在10000次充放电循环后,电容保持率达95%以上,具有良好的循环稳定性.     

月桂酸辅助流变相法制备LiFePO4及电化学性能研究

以月桂酸为碳源和表面活性剂,采用流变相法合成了LiFePO4正极材料,研究了煅烧温度、月桂酸量对LiFePO4晶形结构、形貌以及电化学性能的影响.研究表明,500℃温度、月桂酸量x=nCH3(CH2)10COOH/nLiOH=0.2条件下合成的LiFePO4正极材料为纯相的橄榄石结构,样品颗粒大小较为规则,粒径分布均匀,以0.1C倍率充放电首次放电容量为164.7 mAh·g-1,循环30次容量为151.3 mAh·g-1.     

一种用于高性能铷频标的大尺寸开槽管微波腔的实现

铷原子频标的频率稳定度指标在很大程度上取决于物理系统所用微波腔的特性.本文设计了一款内径为40 mm的开槽管微波腔,并在此基础上实现了一款铷频标物理系统.计算和实验测量的微波腔内微波场的方向因子分别为0.87和0.91,表明微波场磁力线与量子化轴方向高度平行.测量了物理系统的鉴频斜率和散弹噪声,据此预计这种微波腔可满足设计稳定度优于2×10^-13τ^-1/2铷频标的需求.     

中柱失效时组合框架压拱效应力学模型分析

钢-混凝土组合梁在正弯矩下的转动中心通常要高于其在负弯矩作用下的转动中心,因此在中柱失效工况下,组合框架中存在压拱效应．针对两榀分别采用了焊接连接和平齐式端板连接的钢-混凝土组合框架进行了拆除中柱的试验研究,记录并详细分析了压拱效应．分析结果表明,无论采取何种梁柱节点形式,组合框架中均存在压拱效应;常规压杆模型无法准确描述压拱效应的效果．提出了一种考虑钢梁下翼缘及部分腹板受拉的桁架弹簧模型,并对该模型的竖向荷载-位移公式和水平位移-竖向位移公式进行了推导,公式结果与试验结果吻合良好．本文提出的桁架弹簧模型及相应变形公式可以很好地预测压拱效应对于整体结构承载力和变形的贡献,为抗连续倒塌工况下组合框架的设计提供了参考．     

石英纤维布叠层材料冲击性能研究

基于轻气炮平板撞击实验,研究石英纤维布的冲击性能。采用胶合叠层材料和螺栓拉紧叠合材料两种试样进行对比实验,探讨了两种试样冲击性能的差异:前者是一种环氧固化的复合材料,而后者是一种具松散结构的"结构材料"。石英纤维布冲击响应实质上是结构体对扰动信号的响应。由此,提出采用变密度粘弹性材料中波的传播方法来分析石英纤维布相关动力学特性。     

基于1stOpt求解光学玻璃折射率温度系数经验公式常量的方法

为了解决ZEMAX软件拟合计算折射率温度系数经验公式常量时,参量回归计算的折射率和折射率温度系数与实验值存在较大偏差的问题,用1stOpt差分进化法求解折射率温度系数经验公式常量.以氟冕D-FK61和特种火石H-TF3A光学玻璃为例,用该方法求解的λtk常量与其通用数值范围0.08~0.33相吻合,参量回归计算的折射率和折射率温度系数与实测值的偏差分别小于1×10~(-5)、2×10~(-7)/℃.该方法作为ZEMAX软件计算光学玻璃折射率温度系数的有效补充,计算的准确性高,可为热补偿光学系统设计提供准确的光学参量保障.     

聚甲基丙烯酸甲酯的冲击破碎扩散特性

应用霍普金森压杆(SHPB)实验装置,通过改变透射杆为钢杆和铝杆,对立方体聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)试样和两种梯台PMMA试样进行动态压缩实验.利用高速摄影记录试样的压缩过程,并结合力位移曲线分析试样的破碎过程,探讨了冲击载荷作用下PMMA试样变形和广义扩散阻力的演化.结果表明:试样的破坏模式主要为接触端局部产生失效阵面,然后失效阵面向试样内部扩展.立方体试样在低速冲击下,失效阵面优先在透射端产生;在高速冲击下,失效阵面在入射端先产生.通过改变试样形状和透射杆材质后,阵面的产生存在明显的弛豫现象,并且失效阵面仅在入射端产生.梯台试样破碎前的压缩变形是非均匀的,试样内部应力状态和变形状态随着截面增加逐渐变小,并且呈线性扩散分布.通过应变分布结合剪切激活扩散方程,得到失效阵面扩散过程中的广义扩散阻力分布情况;失效阵面前后广义扩散阻力先增加后减小,阻力的幅值与局部应变能的释放有关.     

Magnetic Phase Transition in Two-Dimensional CrBr3 Probed by a Quantum Sensor

Recently, magnetism in two-dimensional(2 D) van der Waals(vd W) materials has attracted wide interests. It is anticipated that these materials will stimulate discovery of new physical phenomena and novel applications. The capability to quantitatively measure the magnetism of 2 D magnetic vd W materials is essential to understand these materials. Here we report on quantitative measurements of ferromagnetic-to-paramagnetic phase transition of an atomically thin(down to 11 nm) vd W magnet, namely C...