低碳钢应变场与温度场的耦合试验分析

为研究应变场与温度场之间的耦合关系,对低碳钢平板试样开展静态拉伸试验。利用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法与红外热成像(Infrared Thermography,IR)方法获得试样表面位移/应变场和温度场。试验结果表明:在弹性变形阶段,试样表面温度有小幅下降;在塑性变形阶段,应变越大,温度越高,应变场与温度场的变化都呈现相似的局部性;峰值后的颈缩阶段,颈缩部分的应变和温度都出现骤增现象。最大温升与最大应变呈非线性关系,其变化规律分为3个阶段:弹性变形阶段的微小降温、塑性变形阶段的急剧升温和颈缩阶段的平缓升温。     

扫描探针声显微镜轻敲模式中相位像的反差机理

根据扫描探针声显微镜(SPAM)轻敲工作模式中探针作周期振动的特点,以及在探针与试样相接触过程中激振力和悬臂探针自由振动的阻尼力很小的假设下,解析求解了探针与试样的碰撞运动方程,得到了最大压痕深度和碰撞时间与探针半径、等效杨氏模量以及界面吸附能等之间的关系式,较直观地说明了SPAM中轻敲模式的相位像反差机理:信号的相位与试样微区的性质、探针振幅、设置点以及试样形貌等有关。并定量预计了纳米金刚石像中的相位差值72.59°,与实验测量平均值73.2°±8.2°一致。同时,合理地解释了实验得到的光学薄膜试样相位像的反差。这些表明SPAM轻敲模式的相位成像是一种纳米分辨率测量材料表面物理性质的成像技术。      

外加氩气流下脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒成核生长动力学研究

为研究纳米硅晶粒成核生长动力学过程,采用脉冲激光烧蚀(PLA)技术,在室温,50～200 Pa的氩气氛围中,通过引入垂直于烧蚀羽辉轴线的外加气流,在水平放置的衬底上沉积了一系列纳米Si晶薄膜.扫描电子显微镜( SEM)、拉曼(Raman)散射和X射线衍射(XRD)检测结果表明,未引入气流时,衬底上相同位置处晶粒尺寸随气体压强的增大逐渐减小;在距靶1 ～2cm范围内引入气流后,尺寸变化规律与未引入气流时相反.通过分析晶粒尺寸及其在衬底上的位置分布特点,结合流体力学模型和热动力学方程,分析得出在激光能量密度一定的条件下,环境气体压强、烧蚀粒子温度和密度共同影响着纳米晶粒的成核生长.     

Frequency Response of the Sample Vibration Mode in Scanning Probe Acoustic Microscope

Based on the interaction mechanism between tip and sample in the contact mode of a scanning probe acoustic microscope （SPAM）, an active mass of the sample is introduced in the mass-spring model. The tip motion and frequency response of the sample vibration mode in the SPAM are calculated by the Lagrange equation with dissipation function. For the silicon tip and glass assemblage in the SPAM the frequency response is simulated and it is in agreement with the experimental result. The living myoblast cells on the glass slide are imaged at resonance frequencies of the SPAM system, which are 20 kHz, 30 kHz and 120 kHz. It is shown that good contrast of SPAM images could be obtained when the system is operated at the resonance frequencies of the system in high and low-frequency regions.     

多孔泡沫铜和硫脲协同作用构筑无枝晶锂负极

锂金属作为下一代储能电池的理想负极材料一直受到极大的关注,然而锂枝晶的不可控生长和负极副反应带来的低库伦效率问题严重限制了锂金属电池的发展。这里,我们提出了一种多孔泡沫铜和硫脲协同作用的策略,利用硫脲分子的超填充作用实现锂金属在多孔泡沫铜表面的均匀沉积。在电解液中添加0.02 mol·L^-1硫脲作为电解质添加剂,采用多孔泡沫铜的Li||Cu半电池在循环300圈以后,库伦效率仍保持在98%以上。此外,在5C的高倍率条件下,Li||Li FePO4全电池循环300圈以后仍有94%的容量保持率。本工作为锂金属负极保护提供了一种新的策略并且该策略也可以扩展到其他金属负极保护中,非常有利于下一代高能量密度储能电池的开发。