非金属N和过渡金属(Mo, Ru, Rh, Pd)掺杂SnO2磁性的第一性原理研究

本文基于第一性原理方法,对非金属元素(N)与过渡金属元素(Mo, Ru, Rh, Pd)掺杂SnO₂的电子结构和磁学性质进行计算分析.结果表明：形成能与过渡金属原子半径密切相关,随着过渡金属原子半径的增加,形成能在降低,其中N-Mo掺杂体系形成能最低,故该体系最容易掺杂形成;能带结构分析表明,由于掺杂体系自旋向上/向下杂质能级的数量和分布均不对称,掺杂体系均有磁性产生;进一步探究态密度可知,体系产生磁性的原因是过渡金属原子和N原子之间产生p-d轨道杂化,最外层电子轨道上的空位及单电子相互耦合所导致.结果表明,由于掺杂原子的引入,SnO₂体系产生磁性,并且掺杂体系呈现亚铁磁性,其中N-Rh掺杂体系的磁性最好,其磁矩为1.88μB,有望成为良好的稀磁半导体材料.     

气相辅助电沉积法低温制备CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的研究

采用低成本的气相辅助电沉积方法(vapor-assisted electro-deposition,VAED)成功制备了面积为15 cm2均匀致密的钙钛矿薄膜.首先通过电化学沉积制备PbO2薄膜,然后与HI气体反应得到PbI2薄膜,接下来再与HI和CH3NH2混合气体反应,得到CH3NH3PbI3薄膜.实验发现:电化学沉积电压对PbO2薄膜的表面形貌和微结构有重要影响;在PbO2向PbI2的转化过程中,随着反应时间的减小,PbI2的结晶性逐渐增强,最佳反应时间为10 min;在钙钛矿的转化过程中,当HI/CH3NH2体积比为1:2时可获得均匀致密、四方相的钙钛矿薄膜.本研究提供了一种低温制备大面积均匀CH3NH3PbI3薄膜的方法,得到的CH3NH3PbI3薄膜可望在光电器件中得到应用.     

稀土元素(Nd/Sm/Gd/Dy)掺杂SnO2的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理,计算分析了Nd、Sm、Gd和Dy四种稀土元素掺杂SnO2的电子结构和光学性质.计算结果表明:掺杂稀土元素Nd、Sm、Gd、Dy后,Sn7 XO16体系的晶胞体积及晶格常数都有不同程度的增大,禁带宽度减小,在费米能级附近出现了杂质能级.光学性质方面,掺杂稀土元素Nd、Sm、Gd、Dy后,体系的吸收边都向低能方向移动,发生了红移,拓宽了光谱响应范围,与未掺杂之前相比,掺杂稀土元素Nd后的静态介电常数减小,其余三种体系增大.     

高超声速风洞马赫数4.5喷管气动设计和数值验证

常规跨超声速风洞进行马赫数4.5试验时，常常伴有空气液化现象，造成试验数据可信度低，在高超声速风洞研制马赫数4.5喷管，具有对气流加热的能力，可以提供更加准确的试验数据。目前国内0.5 m量级高超声速风洞还不具备马赫数4.5的试验能力。通过无黏流计算方法计算轴对称喷管型面，并采用Sivells-Payne方法进行附面层修正，然后进行数值验证，证明了计算出的型面满足国军标对马赫数的设计要求，可以投入加工生产。     

近接基坑施工对既有隧道气囊桩的保护效果研究

为研究高压气囊桩的布设方式对既有隧道的保护效果,以JD08地块基坑施工对宁波轨道交通3号线区间隧道的影响为例,通过建立基坑开挖对隧道影响的二维计算模型,计算分析了气囊桩与隧道距离、气囊桩埋深、气囊桩加载压力对隧道水平和竖向位移以及其整体结构的影响,并与实测结果进行对比.结果表明:计算结果与实测结果较为接近,基坑设计方案满足地铁保护要求;气囊桩加载后,隧道出现挤压回弹,基坑开挖引起的隧道水平位移有所减小;随着气囊桩长度的增加,挤压作用更为明显,隧道水平位移减小,隆起增大,横向收敛增大;气囊桩与隧道间距以3 m为宜,气囊压力以800 kPa为宜.     

开孔纸蜂窝芯层的面外静态压缩特性

针对双层侧壁开孔的纸蜂窝芯层的面外静态压缩特性，通过试验分析无孔和开孔纸蜂窝芯层在面外压缩量为85%时的压缩变形过程，研究相对湿度和圆孔直径对其强度性能的影响。基于蜂窝结构的对称性，利用两种基本单元模型，将面外受载的蜂窝胞壁视为无孔和开孔简支弹性薄板，推导出弹性屈曲临界应力和塑性屈曲平台应力的预测公式，结果表明理论计算与试验结果具有良好的一致性。结合纸基材的正交各向异性和纸蜂窝芯层的面外压缩特性，建立无孔、开孔纸蜂窝的有限元模型，仿真模拟蜂窝胞壁在弹性和塑性屈曲阶段的弯折变形演化过程，与静态压缩试验中所观察到的变形过程是一致的。