二维局域共振周期格栅结构的低频振动带隙特性研究

为了解决周期格栅结构在低频领域的振动问题，基于局域共振机理，本文设计了一种新型复合二维周期格栅结构，结合有限元方法对结构的带隙机理及低频共振带隙特性进行了分析和研究，并在此基础上对结构进行优化设计。分析发现，仅对包覆层结构进行优化，便可大幅降低带隙的起始频率。带隙的位置由对应局域共振模态的固有频率决定，通过改变结构的材料和尺寸参数可以将带隙调节到满足实际工程应用的范围。数值仿真结果与试验测试结果一致，该结构可在40～90 Hz的低频范围打开宽度50 Hz的完全带隙，最大振动衰减达到36 dB。这种结构设计为周期格栅结构获得低频、超低频带隙提供了一种有效的方法，具有潜在的应用前景。     

含谐振单元和弹性支承谐振单元的声子晶体低频禁带特性研究

在结构中周期性地添加谐振单元可以构造局域共振声子晶体并产生低频禁带。本文提出了一种具有谐振单元和弹性支承谐振单元的声子晶体结构,通过声子晶体理论和振动理论对该结构的禁带特性和禁带调控特性进行了计算与分析。结果表明,该结构可在0 Hz处形成禁带;禁带内对振动的衰减强度由衰减因子和有限结构周期数共同决定;结构中存在1条可调控禁带和3条不可调禁带;可调控禁带可以通过改变谐振单元和弹性支承谐振单元的结构参数加以调控;不可调禁带包括第一禁带,它们能够较为稳定地对一定频率的弹性波产生衰减作用。该结构所具有的禁带特性在管路、桥梁和汽车减振领域具有潜在应用。     

单面柱局域共振声子晶体低频带隙特性分析及结构改进研究

基于有限元法对单面柱局域共振声子晶体进行带隙特性分析,研究了结构参数对该类型声子晶体的影响。结果表明:随着散射体高度的增加,单面柱声子晶体的第一完全带隙的起始频率逐渐降低,带宽逐渐增大;随着基板厚度的增大,单面柱声子晶体的起始频率逐渐升高,截止频率先增大后减小。并且在经典单面柱声子晶体的基础上,组合了两种新型的三组元单面柱声子晶体结构:嵌入式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅰ)和粘接式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅱ)。通过对其带隙特性的分析得出:这两种新结构与经典的单面柱声子晶体相比,都具有更低频的带隙,这对于低频减振降噪是非常有利的。本文的结果将对实际的工程应用提供一定的理论指导。     

嵌段磺化聚芳醚砜阳离子交换膜的制备及在MFC中的发电性能研究

采用嵌段共聚制备了具有不同链段长度的非磺化/磺化多嵌段型磺化聚芳醚砜阳离子交换膜(bSPAES),研究了bSPAES膜在微生物燃料电池(MFC)作为分离膜的性能.由于在亲水磺化部分引入了刚性更强的芴结构,bSPAES膜表现了更好的尺寸稳定性和水解稳定性.链段长度控制在10~30的bSPAES膜在30℃水中的尺寸变化表现为各向同性,介于10%~20%之间.bSPAES膜的质子导电率为81~140 mS/cm,远超过商用的ULTREX CMI-7000.经过1000 h MFC运行后,bSPAES膜电导率几乎没有发生降低.100℃24 h高温水稳定性试验表明,bSPAES膜的失重率仅在1.5%~6.3%之间.MFC最大功率密度也随着bSPAES中链段长度的增加而提高,链段长度为15~30的bSPAES膜的MFC产电性能优于商用ULTREX CMI-7000膜,bSPAES(30/30)膜在MFC中的最大功率密度达到705 mW/m2.     

Monte Carlo模拟研究剪切对嵌段共聚物溶液溶胶-凝胶转变行为的影响

利用非平衡态Monte Carlo模拟方法,研究了剪切对ABA遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂中溶胶-凝胶转变行为的影响.结果表明,一定程度的剪切流场会促使溶胶-凝胶转变浓度向低浓度方向移动.计算了剪切下体系的结构信息,包括链构型的分布、胶束的聚集数和数目、胶束簇的聚集数和数目、单链的平均尺寸和拉伸程度.结果表明,剪切使分子链沿着剪切方向被拉伸,导致分子链的尺寸变大,使体系中的分子链有更大几率可以形成桥型链,进而促进体系发生溶胶-凝胶转变.     

大尺寸非对称薄膜型声学超材料的低频隔声特性研究

针对低频声波的衰减问题，设计了一种大尺寸月牙盘非对称薄膜型声学超材料结构，利用有限元法计算了其传输损失和位移场。其结构尺寸可达100 mm,隔声频率降低至10 Hz,并在10～500 Hz的低频范围内展现出良好的隔声性能。与对称型薄膜声学超材料结构的隔声频带和隔声量相比，通过在单胞中引入不对称性，使得结构的低频隔声频带拓宽了23 Hz。通过模态分析发现，不对称性使薄膜声学超材料产生更多的振动耦合模式，Lorentz共振与Fano共振的同时存在提升了月牙盘型非对称结构的隔声性能。同时，薄膜和质量块的尺寸与偏心量等参数变化可进一步优化隔声效果，为声屏障低频隔声效果的提升在结构优化设计方面提供了一种解决思路。     

以聚乙二醇-b-聚四乙烯基吡啶为模板制备聚联苯胺微/纳米颗粒及其电容特性

以两亲性嵌段共聚物聚乙二醇-b-聚四乙烯基吡啶(PEO-b-P4VP)为模板制备聚联苯胺微/纳米颗粒,调节模板剂胶束溶液pH,得到了一系列形貌和尺寸可控的聚联苯胺微/纳米颗粒。利用红外光谱、核磁共振、透射电镜、循环伏安、恒电流放电、交流阻抗等测试对材料的结构和性能进行了表征。模板法合成的聚联苯胺为平均直径小于200nm的亚微米至纳米级棒状颗粒,其直径随着模板剂胶束溶液pH的降低而增加。所得聚联苯胺颗粒均显示了一定的电化学活性,当电流密度为1A/g时,聚联苯胺的比电容量达到306.3F/g,经过长时间的充放电测试,不同条件下合成的聚联苯胺的容量衰减率均很小,表现出良好的循环稳定性且各样品电化学性能呈现出随着直径的减小而增强的趋势。     

含氟嵌段聚合物改性环氧树脂性能研究

用AGET ATRP法制备含环氧基的含氟嵌段聚合物聚甲基丙烯酸六氟丁酯-b-聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PHFMA-b-PGMA),将其用于双酚A型环氧树脂改性.表面性能测试表明,PHFMA-b-PGMA改性环氧涂膜的表面疏水疏油性优于纯环氧,且经长时间水浸泡、丁酮浸泡或高温热处理后,其表面稳定性仍表现优良.热性能测试表明,PHFMA-b-PGMA改性环氧的热稳定性优于纯环氧.机械性能测试结果表明,用PHFMA-bPGMA改性环氧有助于韧性提高,与断裂面SEM测试结果相吻合.     

耳蜗结构对低频信号频散特性的影响

耳蜗是人体最为精密的力学元器件,能处理频率从几十到几万赫兹的声信号.实验研究表明,声波进入耳蜗后,沿着基底膜传播,基底膜能够将不同频率的声信号分散到不同的位置,并为位于基底膜上的毛细胞所感知,就像一个天然的Fourier(傅里叶)滤波器.在von Békésy行波理论框架体系下,基于Manoussaki等的三维螺旋基底膜流固耦合耳蜗模型,考虑耳蜗导管高度和基底膜刚度均为纵向梯度变化,推导出基底膜声波传播的频散方程,分别分析了基底膜刚度和耳蜗导管高度对频散特性的影响.发现耳蜗内淋巴液的存在大大提高了耳蜗对低频信号的处理能力,且捕获频率随基底膜刚度和耳蜗导管高度的减小而降低,两者梯度变化在声信号调制中起协同作用.最后,以人、沙鼠和豚鼠的具体耳蜗参数为例,得到3种生物耳蜗频率-点位图,并验证了低频段模型预测的正确性,比较分析了耳蜗频散功能与生物适应性之间的关系.     

硫醇类配体修饰金纳米粒子在嵌段共聚物中自组装的研究进展

本文综述了不同类型硫醇配体修饰金纳米粒子的合成方法以及功能性金纳米粒子在嵌段共聚物薄膜中的自组装研究进展,重点介绍了硫醇类配体修饰金纳米粒子的合成方法,包括Brust合成法、原位合成法、grafting from合成法、配体置换法、单晶模板法等。总结了硫醇基小分子或聚合物配体修饰的金纳米粒子与嵌段共聚物之间自组装的调控方法,如利用配体与嵌段共聚物组分的隔离作用、配体与嵌段共聚物组分形成的氢键作用、溶剂蒸气退火或热退火等诱导嵌段共聚物/纳米粒子复合薄膜自组装。展望了功能性金纳米粒子以及嵌段共聚物/金纳米复合材料的发展方向。