用等离子体增强化学气相沉积技术制备类金刚石碳薄膜的摩擦磨损性能研究

利用射频-直流等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅衬底上沉积类金刚石碳薄膜,采用激光拉曼光谱仪和原子力显微镜对薄膜的结构和表面形貌进行表征,采用纳米压痕仪测定薄膜的硬度,并用UMT型微摩擦磨损试验机考察了薄膜在不同试验条件下的摩擦磨损性能.结果表明:所制备的类金刚石碳薄膜表面光滑致密且硬度较高;在干摩擦条件下与GCr15钢球或Al2O3球配副时显示出良好的减摩抗磨性能,摩擦系数较低,耐磨寿命较长,而在水润滑条件下同Al2O3球配副时发生灾难性磨损.     

MoS2核壳球上氧掺杂的动力学调制及其电化学分解水效应

在氩气气氛中900℃煅烧前驱物MoS₂核壳超级球得到MoS₂核壳球。在升温速率为20、10、5、2℃·min^-1时,MoS₂核壳球上氧掺杂量分别从前驱物的23.1%降低到17.6%、10.8%、5.5%、6.2%。结果表明较低的升温速率可以导致更低的氧掺杂量。基于前驱物特殊的准分子超晶格结构,提出了原位阴离子交换反应机理,以深入理解MoS₂核壳球上氧掺杂的动力学调制机理。电化学性能研究表明通过调制氧掺杂量可以有效改善MoS₂核壳球电化学分解水的性能。     

基于优化的离散空间轨迹规划算法

针对无人车离散空间轨迹规划时存在路径不平滑、速度不平稳、动态规划运算时间长等问题,提出一种基于优化的离散空间轨迹规划算法。将无人车所需搜索的空间解耦为纵向-横向空间（S-L空间）和纵向-时间空间（S-T空间）,在S-L空间根据静态避障和路径平滑程度的要求设计代价函数进行动态规划,进而利用二次规划对动态规划结果进行优化;在S-T空间提出一种改进的动态规划方法,根据道路速度限制和不可倒车约束优化搜索,并引入启发函数加快对规划终点的搜索速度,减少算法计算量,提高运行效率。仿真实验结果表明,在静态避障和动态避障环境中,所提算法规划出的轨迹曲率更小、速度变化更平滑、运行时间更快,相比于传统动态规划算法单次规划时间减少了77.13%。     

PMMA膨胀环动态拉伸碎裂实验研究

在强动载作用下,脆性材料的碎裂问题是一个重要的研究课题,而脆性材料在冲击拉伸载荷下的力学行为的实验研究相对较匮乏.提出了一种动态拉伸断(碎)裂的液压膨胀环实验技术,可用于准脆性/脆性材料的动态拉伸.利用该技术对有机玻璃(PMMA)圆环试件进行了不同膨胀速度下的动态碎裂实验研究.从回收碎片的断口形貌和碎片内部残余裂纹观察可知试件的破碎由环向拉伸应力造成,碎片断口处发出的稀疏波会将周围的拉伸应力卸载,从而抑制其他裂纹的进一步发展.利用超高速相机记录了试件的膨胀碎裂过程,利用DISAR激光速度干涉仪获得了试件外表面粒子的径向膨胀速度历史,通过试件上的应变片获得了试件的应变历史和断裂应变.实验结果表明:在拉伸应变率150～500 s~(-1)范围,材料的动态断裂应变低于准静态加载下的断裂应变,体现出"动脆"现象;随着加载应变率的提高,PMMA材料的碎片尺寸减小;无量纲化的PMMA圆环的平均碎片尺寸介于韧性碎裂模型和脆性碎裂模型的预测数值之间,反映出材料的准脆性特性.     

石英玻璃圆环高速膨胀碎裂过程的离散元模拟

采用离散元算法模拟了石英玻璃圆环受到外加动态载荷时的力学行为. 首先基于flat-jointed粘结模型,通过标准的单轴拉压、三点弯曲等数值实验来标定了石英玻璃的微观参数. 在此模型基础上,数值模拟再现了石英玻璃圆环在不同应变率下的膨胀碎裂过程. 为定量分析数值模拟结果,需要准确确定圆环的碎裂发生时刻. 模拟发现:伴随着石英玻璃圆环的断裂,圆环外表面粒子径向膨胀速度的时程曲线会发生突然升高然后下降的跳动;详细分析表明,这种跳动源自周向的脆性断裂诱发的卸载波(周向拉伸应力急剧下降)以及伴随而来的泊松膨胀,这种径向速度跳动现象为实验中检测脆性断裂发生时刻提供了可能. 进一步的数值研究表明:(1)石英玻璃圆环的断裂应变随着应变率的提高而增大,与韧性金属材料的膨胀环实验结果一致;(2)石英玻璃圆环的碎片平均质量随着应变率的增大而减小;(3)数值计算获得的碎片平均尺寸与已有的理论和实验结果比较吻合. 利用液压膨胀环实验装置对石英玻璃圆环进行了验证性实验,回收得到的碎片形貌及碎片个数与数值模拟的结果基本一致.      

PMMA膨胀环动态拉伸碎裂实验研究

在强动载作用下, 脆性材料的碎裂问题是一个重要的研究课题, 而脆性材料在冲击拉伸载荷下的力学行为的实验研究相对较匮乏. 提出了一种动态拉伸断(碎)裂的液压膨胀环实验技术, 可用于准脆性/脆性材料的动态拉伸. 利用该技术对有机玻璃(PMMA)圆环试件进行了不同膨胀速度下的动态碎裂实验研究. 从回收碎片的断口形貌和碎片内部残余裂纹观察可知试件的破碎由环向拉伸应力造成, 碎片断口处发出的稀疏波会将周围的拉伸应力卸载, 从而抑制其他裂纹的进一步发展. 利用超高速相机记录了试件的膨胀碎裂过程, 利用DISAR激光速度干涉仪获得了试件外表面粒子的径向膨胀速度历史, 通过试件上的应变片获得了试件的应变历史和断裂应变. 实验结果表明: 在拉伸应变率150\mathrm{~}500s^{-1}范围, 材料的动态断裂应变低于准静态加载下的断裂应变, 体现出“动脆”现象; 随着加载应变率的提高, PMMA 材料的碎片尺寸减小; 无量纲化的PMMA圆环的平均碎片尺寸介于韧性碎裂模型和脆性碎裂模型的预测数值之间, 反映出材料的准脆性特性.      

利用矩形金属周期阵列实现局域电场的增强和共振波长的可控

基于表面等离激元共振(SPR)的原理,设计了一种具有矩形凹槽周期阵列微结构的金属增强基底。利用有限元方法对基底表面附近电场的分布进行了理论模拟分析,结果表明在SPR共振情况下,其凹槽微结构坑口处可得到强局域场,局域电场强度E_max／E₀可达20。通过改变结构的周期、凹槽长度l、宽度w以及环境介质,SPR共振峰发生规律性的移动,波长覆盖范围为500～1 000 nm。入射光沿x方向偏振的情况下,随着结构x方向周期P_x的增加,SPR共振峰明显红移。当入射光波长与P_x相当时,观察到凹槽内局域电场突然减小的现象。这是由于满足了波矢匹配条件,传播型SPP被激发导致的。改变凹槽长度l,发现共振波长随l的增加红移,近似呈线性关系。环境介质折射率的增加也会引起共振峰的红移。而凹槽宽度w的增加将导致其蓝移。这种规律性的移动为实现共振波长的调控提供了途径。受Jain研究报道的启发,矩形凹槽结构可以等效为两对偶极耦合模型的组合,从而解释SPR共振峰随结构参数变化而发生的移动。     

干法灰化-原子荧光光谱法测定植物样中痕量锗

锗是对人体有益的重要稀有元素,但锗在植物样中含量很低。目前锗的前处理方法主要采用湿法消解和微波消解两种,以上的前处理方法试剂用量大,称样量小,检出限难以满足植物样中锗的分析要求。氢化物发生-原子荧光光谱法测定锗等易形成共价氢化物的元素相对其他的方法具有明显的优势。为降低测定植物样中锗的检出限,准确测定植物中的锗。实验采用干法灰化法对植物样中锗进行富集,建立了植物样中痕量锗的氢化物发生-原子荧光光谱测定方法。实验了温度对植物样灰化的影响,结果表明,即使温度高达900 ℃也不会造成锗的挥发损失,进一步试验表明在600 ℃灼烧4 h,即可将植物样灰化完全。实验了灰化后样品的消解方法,确定了灰化后样品采用硝酸、氢氟酸和硫酸进行分解。采用大称样量高温灰化减少了试剂用量,有效降低了方法检出限,改善了方法精密度。方法检出限达到0.27 ng·g-1,方法精密度(RSD)在3.99%～6.81%,经生物国家一级标准物质验证方法准确可靠。     

绝缘层LiF/Al电极对提高P-PPV发光器件发光性能的研究

为了提高聚合物电致发光器件中Ba（Ca）／Al阴极的稳定性,在该阴极与聚合物发光材料poly（2-（4-ethylexyl）phenyl-1,4-phenylene vinylene）（P-PPV）层之间插入一层7nm的LiF绝缘层,发光器件的发光性能在多项参数（发光器件的电压．电流特性、发光强度及外量子效率,以及电流效率等发光性能指标）上能够与工作性能优良但稳定性较差的Ba（Ca）／Al电极结构PLEDs器件的发光特性具有可比性。这对于研制高效率、高稳定的聚合物电致发光器件并最终将其用于商业目的,具有重大现实意义。     

互相关分析在近红外光谱预处理中的应用

采用互相关分析的光谱预处理方法与一元线性回归结合 ,利用近红外光谱法定量检测了苯和甲苯混合物溶液中苯的体积百分比含量 ;从理论和实验两个方面证明了在一定的条件下经过互相关变换后的光谱信号与目标物质浓度含量呈正比例关系 ,利用这个正比例关系建立一元线性回归方程可以定量检测混合物中目标物质的含量。并且深入探讨了互相关分析作为一种近红外光谱预测量方法的优缺点