薄膜润滑中的微极流体效应

利用考虑微结构与微旋效应的微极流体理论来研究薄膜润滑的特性。微极效应将引起等效黏度的增加,从而影响油膜厚度。它对压力分布和膜厚形状的影响很小。数值模拟结果表明,等效黏度的增加效应与实验值有很好的类似性。     

10 MA多支路汇流装置上钽的强度实验研究

磁驱动准等熵加载技术通过电流产生的磁压力加载材料,加载路径由负载电流波形和负载结构决定。作为应变率介于静高压加载和冲击加载之间的新型实验技术,熵增小、温升低。10 MA装置是典型的多支路汇流装置,包括24个电流支路,可在较大范围内控制负载电流波形,实现mm厚、cm直径样品在不同应变率下的准等熵加载。基于10 MA装置,通过调节负载电流波形实现样品加载路径控制,在一定压力-应变率范围,开展金属钽的强度实验研究,获取了不同厚度金属钽样品的加-卸载波剖面速度历史,分析获得了钽在系列峰值压力下的强度数据,比较了多个加载平台不同加载路径下的强度数据,实验结果与美国圣地亚国家实验室的磁驱动准等熵结果接近（平均应变率都约为105 s?1）,明显高于冲击加载的流动强度,低于准静态加载获取的流动强度,与应变率增高强度会有所下降的理论预测一致。基于多支路汇流装置,未来将可开展更为丰富的材料动力学特性实验研究。     

古希腊神话与倍立方问题

古希腊曾流传着这样一个神话:公元前四 百年左右,希腊第罗斯岛上流行伤寒病,许多 人得病死亡,为了消除这个灾难,人们便一起 到岛上的神庙去祈求神灵保佑,太阳神阿波罗 说:"如果要使疫病被制止,除非把我神殿前的 立方体祭坛不改变形状而使体积增大原来的 两倍."当第罗斯岛人听说之后,很高兴,认为 这很容易做到,以为只要把立方体祭坛的各棱 长放长一倍就可以了.于是,他们就做了一个 新祭坛.但是,疫病并没有停止,反而更加猖獗 蔓延.原来他们做的那个新祭坛是原来体积的 八倍,而不是原来的两倍.     

化学机械抛光特性的应力偶模拟

化学机械抛光是用于获取高级别的局部平面度和整体平面度的制造过程,综合了化学作用和机械作用。它的机械切除行为包含了流体动力作用。通常在化学机械抛光中使用纳米尺度的粒子来加速抛光速度并优化其平面度。通过求解考虑应力偶效应的润滑方程可取得其机理的认识。耦合线松驰技术和多重网格全网格近似手段可加速此润滑方程的收敛。用计算机模拟了不同参量对承载能力和转矩的影响作用。     

质子型离子液体水基润滑液摩擦学性能研究

配置了不同质量分数的质子型离子液体二乙醇胺月桂酸(Bis[(2-hydroxyethyl)ammonium] lauric,B_OEAL)水溶液,使用MRS-10A摩擦试验仪、NGY-6型纳米膜厚测量仪、接触角测量仪,对B_OEAL水溶液的减摩抗磨性能、极压性能、成膜性能和润湿性等进行试验研究,并用3D共聚焦表面形貌仪和XPS对摩擦磨损机制进行了分析. 结果表明: 质量分数为5%的B_OEAL水溶液最大无卡咬负荷在834~883 N之间,相比纯水(98 N)有较大的提高,即B_OEAL可作为水基润滑液的极压添加剂. B_OEAL的加入显著提高了纯水的成膜能力以及在钢-钢摩擦副表面的润湿性能. 分析原因是B_OEAL中的极性基团可以在金属表面形成致密的化学吸附膜或物理吸附膜,从而使得金属摩擦副的摩擦系数降低,抗磨效果提高,同时由于B_OEAL分子极性较强,低质量分数的B_OEAL水溶液在不锈钢表面就表现出良好的摩擦学性能.      

磁驱动单侧飞片实验的数值模拟

磁驱动单侧飞片实验的数值模拟通常可不考虑厚的阴极的运动状态和厚度方向上烧蚀宽度的影响,采用单侧计算模型进行模拟。为了理解磁驱动单侧飞片实验可采用单侧计算模型的原因,为磁驱动单侧飞片实验的单侧计算建模提供理论依据,建立了磁驱动单侧飞片实验的双侧计算模型,并对PTS-061、PTS-064磁驱动单侧飞片实验进行了模拟分析。在PTS-061、PTS-064实验中,飞片的电流加载面的位移随着时间的增加持续增大;厚的阴极的电流加载面的位移不随时间的增加持续增大,在磁驱动实验中后期基本保持不变。PTS-061实验结束时,飞片的电流加载面的位移为4.9 mm,阴极电流加载面的位移仅为1.7 mm。PTS-064实验结束时,飞片的电流加载面的位移为4.1 mm,阴极电流加载面的位移仅为0.9 mm。磁驱动单侧飞片实验能采用单侧计算模型模拟的原因,不是阴极板面保持位置不动,而是阴极电流加载面的位移不随时间持续增加;在磁驱动实验后期,飞片电流加载面位移对边界磁场的影响远大于阴极电流加载面的位移对边界磁场的影响。     

Fabrication of pillar-array superhydrophobic silicon surface and thermodynamic analysis on the wetting state transition

Textured silicon （Si） substrates decorated with regular microscale square pillar arrays of nearly the same side length, height, but different intervals are fabricated by inductively coupled plasma, and then silanized by self-assembly octadecyl- trichlorosilane （OTS） film. The systematic water contact angle （CA） measurements and micro/nanoscale hierarchical rough structure models are used to analyze the wetting behaviors of original and silanized textured Si substrates each as a function of pillar interval-to-width ratio. On the original textured Si substrate with hydrophilic pillars, the water droplet possesses a larger apparent CAs （〉 90~） and contact angle hysteresis （CAH）, induced by the hierarchical roughness of microscale pil- lar arrays and nanoscale pit-like roughness. However, the silanized textured substrate shows superhydrophobicity induced by the low free energy OTS overcoat and the hierarchical roughness of microscale pillar arrays, and nanoscale island-like roughness. The largest apparent CA on the superhydrophobic surface is 169.8~. In addition, the wetting transition of a gently deposited water droplet is observed on the original textured substrate with pillar interval-to-width ratio increasing. Furthermore, the wetting state transition is analyzed by thermodynamic approach with the consideration of the CAH effect. The results indicate that the wetting state changed from a Cassie state to a pseudo-Wenzel during the transition.     

微/纳器件粗糙表面间弯月面力及黏着力计算

微/纳器件表面微观粗糙结构间由于液体介质而引起的弯月面力和黏着力是导致器件精度降低乃至失效的主要原因之一。通过建立微/纳米尺度上球面-平面接触的物理模型,基于Young-Laplace方程和Reynolds润滑理论,分析得到粗糙表面接触分离过程中弯月面力和黏着力的计算公式。在此基础上,计算得到接触表面分离过程中的弯月面形状变化规律,并分别讨论了固体表面分离距离、液滴初始弯月面高度、固体表面润湿性能和分离时间等因素对弯月面力和黏着力的影响。研究结果为微/纳米表面抗黏着机理提供了理论依据。     

35 GPa斜波加载下RDX单晶炸药的动力学行为

利用磁驱动斜波加载10 MA装置和激光干涉测速技术,开展了35 GPa压力下(100)晶向RDX单晶炸药的斜波压缩实验,获得了RDX单晶/LiF单晶窗口界面速度数据。实验结果显示,速度波剖面表现为明显的三波结构,由低到高依次对应弹性波、塑性波和相变波,α-γ相变的起始压力为3.1 GPa。结合修正的多相状态方程和非平衡相变动力学模型,对RDX单晶炸药的斜波压缩过程开展一维流体动力学数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致。     

自适应权重的GPSR压缩感知重构算法

在压缩感知信号重构的过程中,为使投影梯度稀疏重构算法（GPSR）在保持低复杂度的同时,能有效提高重构性能,引入了自适应思想,给重构模型添加具有惩罚意义的权重系数,以寻找算法复杂度和精度之间的最佳平衡点;根据解的收敛进程不断调整权重值,以加速收敛.仿真实验表明：在相同条件下,该算法的计算效率优于传统的GPSR算法和典型的OMP算法,能在较短的运行时间内大幅度提高重构精度.