复合凝胶途径制备胶原-海藻酸钠-羟基磷灰石支架材料

羟基磷灰石和胶原是人体骨的主要成分,近年来,制备纳米羟基磷灰石/ 胶原复合材料已成为目前生物材料研究的热点之一[1-3].海藻酸钠是一种酸性的多聚糖,具有良好的生物相容性,目前已经被广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域;海藻酸钠能与钙离子交联,可进一步获得具有良好弹性性能的网状结构[4,5].     

相结构形成因子统计值对钢中化合物形成的影响

本文根据宏观物理量是微观原子状态统计值的思想,将原子组态最可几值改用统计值代替,利用固体与分子经验电子理论(EET)计算钢中FeS、MnS、TiC(N)、NbC(N)、VC(N)、AlN的相结构形成因子的统计值S′,探讨了各种化合物的S′对钢中组成原子自发凝聚成各种化合物能力的影响.研究发现S′McNS′McC,可以从电子层面合理解释钢在平衡状态下由高温向低温转变时,FeS先于MnS析出,合金碳化物先于合金氮化物析出,在非平衡状态下,析出顺序相反的事实.并成功解释了铁碳相图共晶转变和共析转变各个相的形成顺序.从电子层次得出,在平衡条件下,S′较大的相先形成,在非平衡条件下,S′较小的相先形成.在某一适当冷却速度范围内,S′相差较小的相可以共生,这一冷却速度区间将是S′差值的函数.     

High-Voltage AlGaN/GaN-Based Lateral Schottky Barrier Diodes

Lateral Schottky barrier diodes （SBDs） on A1GaN/GaN heterojunctions are fabricated and studied. The characteristics of the fabricated SBDs with different Schottky contact diameters and different Schottky-Ohmic contact spacings are investigated. The breakdown voltage can be increased by either increasing the Schottky-Ohmie con- tact spacing or increasing the Schottky contact diameter. However, the specific on-resistance is increased at the same time. A high breakdown voltage of 1400 V and low reverse leakage current below 20nA are achieved by the device with a Schottky contact diameter of 100 μm and a contact spacing of 40 μm, yielding a high V^2BR/ RoN,sp value of 194 MW.cm^-2.     

Neutron Irradiation Effect in Two-Dimensional Electron Gas of AlGaN/GaN Heterostructures

AlGaN/GaN heterostructures have been irradiated by neutrons with different fluences and characterized by means of temperature-dependent Hall measurements and Micro-Raman scattering techniques. It is found that the carrier mobility of two-dimensional electron gas （2DEG） is very sensitive to neutrons. At a low fluence of 6.13 × 10^15 cm^-2, the carrier mobility drops sharply, while the sheet carrier density remains the same as that of an unirradiated sample. Moreover, even for a fluence of up to 3.66 × 10^16 cm^-2, the sheet carrier density shows only a slight drop. We attribute the degradation of the figure-of-merit （product of ns×μ ） of 2DEG to the defects induced by neutron irradiation. Raman measurements show that neutron irradiation does not yield obvious change to the strain state of AlGaN/GaN heterostructures, which proves that degradation of sheet carrier density has no relation to strain relaxation in the present study. The increase of the product of ns × μ of 2DEG during rapid thermal annealing processes at relatively high temperature has been attributed to the activation of GeGa transmuted from Ga and the recovery of displaced defects.     

Hydrogen Sensors Based on AlGaN/AlN/GaN Schottky Diodes

Pt/AlGaN/AlN/GaN Schottky diodes are fabricated and characterized for hydrogen sensing. The Pt Schottky contact and the Ti/Al/Ni/Au ohmic contact are formed by evaporation. Both the forward and reverse currents of the device increase greatly when exposed to hydrogen gas. A shift of 0.3 V at 300 K is obtained at a fixed forward current after switching from N2 to 10%H2＋N2. The sensor responses under different concentrations from 50ppm H2 to 10%H2＋N2 at 373K are investigated. Time dependences of the device forward current at 0.5 V forward bias in N2 and air atmosphere at 300 and 373K are compared. Oxygen in air azcelerates the desorption of the hydrogen and the recovery of the sensor. Finally, the decrease of the Schottky barrier height and sensitivity Of the sensor are calculated.     

基于沿程坐标积分模式颗粒流与结构物阵列相互作用的数值模拟

近年来, 由颗粒物质流动主导的泥石流、滑坡等自然灾害评估及其防护工作越来越受到人们的关注. 本文基于沿程坐标积分模式建立了陡峭地形条件结构物作用下颗粒流运动的数值模型, 可以较为准确地表征陡峭地形情形结构物影响下颗粒流的流态特征和运动过程, 尤其是相互作用过程中激波结构的形成与演化, 颗粒流的反射、绕射和爬升等动力效应. 通过数值模拟研究了颗粒流与不同分布密度四面体结构物阵列相互作用时的流态演化与堆积形貌, 提出了新型偏转效率无量纲指标, 结合流通效率, 定量评估了四面体结构物阵列对颗粒流流通距离和侧向铺展特征的影响. 结果表明, 单个四面体结构物对颗粒流的作用包括耗散作用和偏转作用两种模式, 其中偏转作用尤为显著; 结构物阵列对颗粒流产生综合的耗散和偏转作用, 通过多级作用形成系列的弓形激波耗散颗粒流能量, 通过偏转作用分隔和改变颗粒流路径, 增强耗散作用, 调控堆积形态, 可望对下游地区产生显著的防护效果.      

垂荡双气室振荡水柱波能装置水动力特性研究

振荡水柱(OWC)波能转换装置因其结构简单、便于安装维护等特点, 被公认为最具应用前景的波能转换技术. 本研究以垂荡式双气室OWC波能转换装置为研究对象, 借助开源代码平台OpenFOAM及基于interFoam求解器开发的造/消波工具箱waves2Foam, 采用流体体积法(VOF)捕捉自由面和六自由度(6DOF)动网格求解器模拟垂荡运动响应, 数值研究在不同入射规则波作用下, 前后气室相对宽度、弹簧弹性系数对装置捕能宽度比及水动力特性的影响规律. 通过与已有的固定情况下的双气室OWC装置结果对比, 并通过对比自由衰减运动响应验证动网格技术, 揭示了本研究中数值模型的合理性和有效性. 计算结果表明, 较宽的后气室结构布置有利于双气室振荡水柱装置在垂荡状态下的波能提取; 前后气室宽度比为1/2时, 垂荡式双气室OWC装置在测试波频段具有最优的捕能宽度比; 相较于固定状态, 垂荡装置的后气室在中高波频段有着更高的捕能宽度比; 装置前后气室内水柱与OWC装置垂荡运动间存在的相位差使得气室内水面相对振幅和相对压强在测试波频段存在多峰值现象, 进一步发现弹装置通过垂向弹簧进行相位控制, 可显著拓宽高效频谱带, 实现较大的捕能宽度比.      

再悬浮底泥中非吸附性污染物释放的数值模拟

环境水动力学中,湖库底泥中污染物释放是人们研究的主要问题之一.在水动力学条件作用下,污染底泥再悬浮使大量污染物被重新释放出来,造成水体的二次污染.本文基于水槽实验研究提供的大量实测数据,建立上覆水体-底泥-污染物的耦合力学模型.在上覆水体不同流速条件下,数值模拟底泥起动再悬浮过程以及污染物释放过程.分析流场特性和污染物浓度之间的关系,得到速度、颗粒体积分数、污染物浓度、湍动能以及时间等参数之间的定量关系.研究表明,底泥再悬浮污染物释放过程,是由上覆水体-底泥-污染物构成的耦合过程.迅速进入上覆水体的底泥颗粒,影响了上覆水体流动特性,进而影响到污染物的释放.对于非吸附性污染物,底泥起动后复杂的流场特性是底泥再悬浮污染物释放的主要影响因素.当流场特性(如雷诺数)改变时,对流和湍流扩散作用在污染物输运过程贡献不同.建立上覆水体-底泥-污染物的耦合模型,研究水动力学条件与底泥污染物释放规律的定量化关系,可为构建湖库区域水污染模型提供支撑.     

再悬浮底泥中非吸附性污染物释放的数值模拟

环境水动力学中, 湖库底泥中污染物释放是人们研究的主要问题之一. 在水动力学条件作用下, 污染底泥再悬浮使大量污染物被重新释放出来, 造成水体的二次污染. 本文基于水槽实验研究提供的大量实测数据, 建立上覆水体-底泥-污染物的耦合力学模型. 在上覆水体不同流速条件下, 数值模拟底泥起动再悬浮过程以及污染物释放过程. 分析流场特性和污染物浓度之间的关系, 得到速度、颗粒体积分数、污染物浓度、湍动能以及时间等参数之间的定量关系. 研究表明, 底泥再悬浮污染物释放过程, 是由上覆水体-底泥-污染物构成的耦合过程. 迅速进入上覆水体的底泥颗粒, 影响了上覆水体流动特性, 进而影响到污染物的释放. 对于非吸附性污染物, 底泥起动后复杂的流场特性是底泥再悬浮污染物释放的主要影响因素. 当流场特性(如雷诺数)改变时, 对流和湍流扩散作用在污染物输运过程贡献不同. 建立上覆水体-底泥-污染物的耦合模型, 研究水动力学条件与底泥污染物释放规律的定量化关系, 可为构建湖库区域水污染模型提供支撑.      

基于GDEM–GAVA的白羊城沟泥石流成灾风险数值分析

降雨型泥石流是一个降雨–洪水–泥沙输运–推移质运动的多过程耦合过程。本文借助颗粒碎屑流仿真系统（GDEM–GAVA），对白羊城沟泥石流的成灾风险进行了分析。首先通过历史灾情数据反分析出了沟道物源的力学参数，而后基于该参数分析了不同降雨强度下该泥石流的成灾临界降雨时长。计算结果表明，白羊城沟泥石流物源的饱和黏聚力为0.5～1 kPa，饱和内摩擦角为5°～10°；降雨强度为65 mm/h时，沟道形成泥石流的时间为3.6 h；降雨强度为78 mm/h时，沟道形成泥石流的时间为2.8 h；降雨强度为88 mm/h时，沟道形成泥石流的时间为2.3 h。上述泥石流成灾风险的分析结果可为白羊城沟泥石流的科学预警提供必要的依据。