基于微结构损伤的珠光体材料本构行为研究

珠光体材料由许多随机取向的珠光体团组成，每一珠光体团又由铁素体片和渗碳体片交替 叠合而成. 实验表明具有较小片层间距的珠光体材料具有较高的强度和寿命. 通过分析构成 珠光体团的各相及界面的损伤特征，利用损伤耗散功的概念，得到了铁素体、渗碳体与界面 损伤的具有统一形式的演化规律，将其嵌入基于细片层微结构和非经典塑性理论的珠光体团 的弹塑性本构方程，利用Hill自洽方法，得到了珠光体材料的损伤本构描述. 所得到的损 伤本构描述显含表征微结构特征的片层间距，容易证明具有较小片层间距的珠光体材料具有 较好的综合力学性能. 对珠光体材料的拉伸和循环拉压特性进行了分析，得到了与实验一 致的结果.     

分形理论在黄土湿陷性的微结构效应研究中的应用

本文从土体的非线性特征出发，应用分形几何理论提出了７项定量表征土体微结构状态的分维指标。采用这些指标开展了黄土湿陷性的微结构效应量化研究，取得了一些重要成果，从而对黄土的湿陷机理有了更深层次的认识。     

氧化钙对胜利褐煤焦水蒸气气化反应性能及微结构的影响

研究了CaO对胜利褐煤焦水蒸气气化反应性能及微结构的影响。脱除矿物质的胜利褐煤混合不同含量的CaO后在1 100 ℃下进行热解得到相应的煤焦,采用BET、XRD和Raman技术对其进行表征,同时在微型固定床反应器上对所制得煤焦进行水蒸气气化实验。比较添加CaO不同含量煤焦的反应性表明,添加2%(质量分数)的CaO对煤焦水蒸气气化的催化作用很小,而CaO添加量增大到5%时,煤焦的气化反应性能明显提高。煤焦比表面积随CaO添加量的提高而增大。XRD结果表明,在热解过程中,CaO能有效地抑制煤焦向石墨化方向发展趋势。煤焦002和100峰的峰强度随CaO添加量的增加而降低,且煤焦芳香度从66.8%降至39.9%。Raman光谱结果表明,随着CaO添加量的增加,I_D/I_G由1.363增加至1.541,I_G/I_all由0.423减少到0.394。意味着由于Ca的催化作用,煤中大芳香环结构的裂解速率明显增加,且随CaO添加量的增多,煤焦的无序化程度和晶格缺陷均增大。     

探索基于人工超晶格LaFeO3-YMnO3和自然超晶格n-LaFeO3-Bi4Ti3O12薄膜多铁性

基于纳米尺寸下复合铁电材料和反铁磁性材料是一个探索多铁性材料有效的方法. 利用激光脉冲沉积制备出LaFeO₃-YMnO₃人工超晶格和掺入不同层LaFeO₃, BiFeO₃的Bi₄Ti₃O₁₂的外延薄膜. 通过系统的X射线衍射、透射电子显微术、扫描透射电子显微术下的能量损失谱表征证明这些样品具有原子尺寸上清晰的界面和完整的层状结构. 磁性测试证明这些材料具有亚铁磁性. 特别是在0.5和1.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂中的亚铁磁性甚至能保持到室温. 就铁电性而言, 铁电性测试显示出LaFeO₃-YMnO₃和插入BiFeO₃的Bi₄Ti₃O₁₂样品中存在较大的漏电流, 而在0.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂样品中存在铁电性. 因此在0.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂中能够实现亚铁磁和铁电共存. 其次发现当掺入多层的钙钛矿(3层SrTiO₃或2.5层LaFeO₃)后, Bi₄Ti₃O₁₂ 的层状结构将出现结构失稳现象. 这些工作对于利用纳米复合开发新颖多铁性提供一些实例.     

溶液法制备氧化锌晶体的微结构及发光特性研究

以醋酸锌和六次甲基四胺为原料在不同的溶液环境中,采用水热法或热溶液法合成了不同形貌的微纳氧化锌.氧化锌形貌和尺寸的控制对合成环境有强烈的依赖.通过化学吸附将乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸吸附在氧化锌的极性面上,可以抑制极性面的晶体生长,调控氧化锌的晶体形貌.这种选择吸附性导致了样品形貌的不同.拉曼光谱测试结果表明,在柠檬酸溶液中合成的氧化锌的晶粒更小.光致发光光谱测试结果表明,所得到的氧化锌的发光是激子和缺陷发光.     

水、甲醇和乙醇液体微结构性质的Car-Parrinello 分子动力学模拟

采用Car-Parrinello 分子动力学(CPMD)方法分别研究了水、甲醇和乙醇的液体微结构性质.研究结果显示:在水、甲醇和乙醇三个体系中O…O径向分布函数曲线的第一个峰位置分别为0.278、0.276 和0.275nm; O…H径向分布函数曲线的第一个峰位置分别为0.178、0.176和0.177 nm.表明基团(氢原子、甲基、乙基)的差异对O…O第一个峰的位置影响很小.但基团的差异对径向分布函数峰高的影响却很显著,由水到乙醇第一个峰的高度逐渐变高.空间分布函数表明氧原子和氢原子在溶剂分子周围有取向地分布,这与径向分布函数所表现出尖锐的第一个峰相一致.氢键分布分析显示,水、甲醇和乙醇的平均氢键数分别为3.62、1.99 和1.87,表明水形成了网状氢键结构,而甲醇、乙醇形成链状氢键结构.     

十二烷基硫酸钠微乳色谱体系中pH值对其电渗流行为与微结构的影响

以十二烷基硫酸钠(SDS)/正己烷/正丁醇/硼砂微乳液为毛细管电色谱运行研究体系,以甲醇峰为微乳体系电渗流峰(EOF),考察不同pH值条件下微乳体系电渗流出峰时间(tEOF)和变化趋势.以微乳液滴粒径和ξ电位考察pH值对SDS缓冲溶液微乳体系微结构的影响,用微乳体系的电导值分析pH值条件下微乳液滴与氢氧根离子之间的相互...     

功能性有序微结构的制备及潜在应用

随着科技的发展进步,具有特殊功能的有序微结构日渐引起人们浓厚的研究兴趣,并被广泛应用于微电子器件、微反应器、生物化学传感器以及光学器件等领域.本文总结了我们课题组在微观表面图案化和有序微结构制备及应用方面的研究工作,重点介绍我们在该方向工作的最新进展,并对该领域的发展前景进行了展望.     

聚合物分子链微结构-力学性能关系的数据驱动模型

聚合物一般由随机分布的大分子链组成,分子链的分布、缠绕、交联等微结构状态显著影响聚合物的力学和物理性能。本文通过数据驱动方法,建立了聚合物分子链微结构-力学性能关系。使用有限元方法建立了两种分子链的随机微结构模型并得到了其力学性能。基于微结构-力学性能关系建立数据集,以聚合物的随机分子链微结构为输入,以聚合物的弹性刚度为响应输出,进行数据驱动模型的训练和验证。得到了精度满意的微结构-力学性能关系的分析结果。结果表明,通过数据驱动方法研究聚合物的弹性刚度问题是可靠的。     

基于热固耦合问题的多尺度拓扑优化设计

基于均质材料的拓扑优化逐渐难以适应现代化生产对工业产品高品质、轻量化的需求,同时很多工业设备经常面临着高温和高负载的工作环境.为了提高结构在温度载荷和机械载荷共同作用下的力学性能,本文提出了一种在稳态热源作用下的热固耦合连续体结构并行化拓扑优化方法.以结构刚度作为目标函数,材料的体分比为约束,利用能量均匀化方法预测微结构的等效属性,建立热固耦合结构并行化拓扑优化数学模型.为便于数值计算,利用直接法进行灵敏度分析,同时采用Heaviside非线性密度过滤技术抑制数值不稳定性,将OC准则算法用于求解优化问题.数值算例表明,本文方法能够有效地进行优化设计且能显著地提高结构的刚度性能和散热性能.