Relationship between group velocity and symmetry of photonic crystals

Group velocity (GV) of eigenmode is a crucial parameter to explain the extraordinary phenomena about light propagation in photonic crystals (PhCs). To study relationships between group velocity and symmetry of PhCs, a new general expression of GV in PhCs made up of non-dispersive material is introduced. Based on this, the GVs of eigenmodes of PhCs, especially those of degenerate eigenmodes at highly symmetric points in the first Brillouin zone, are discussed. Some interesting results are obtained. For example, the summation of degenerate eigenmodes' GVs is invariant under the operations of wave vector ${{\bm K}}$-group $M_{{\bm K}} $. In addition, some numerical results are presented to verify them.     

基于光纤SPR光谱分析的污水降解过程监测研究

讨论了光纤表面等离子体波传感器的工作原理,并对将其用于监测以甲基橙为代表的环境污水降解过程的可行性进行了探讨。用光纤SPR传感器监测了50 mL初始浓度为30 mg·L-1的甲基橙原溶液在降解过程浓度的变化,对降解过程中光纤SPR传感器的光谱进行了详细的分析;同时采用紫外-分光光度计对降解过程中溶液浓度的变化进行了监测,并对2种方法所测的数据进行了分析对比。结果表明,光纤SPR同常规方法的测量结果一致,随着降解时间的增加,甲基橙溶液的吸光度和浓度逐渐减小,光纤SPR传感器的共振波长逐渐发生蓝移,同初始标定的甲基橙原溶液共振光谱比较,说明甲基橙逐渐被降解,且在2 h内降解率达到73%,说明用光纤SPR传感器监测污水降解过程是完全可行的。研究结果不仅为环境污水降解过程提供了一种新的监测方法,同时促进了我国SPR传感技术与环保监测研究结合,为光纤SPR技术走向实用,并最终实现产业化积累了经验。     

体外预应力混凝土梁的受弯承载力研究

体外预应力混凝土结构的受弯承载力同多种因素有关,目前还没有较好的计算方法.本文在14根体外预应力混凝土梁模型试验研究基础上,对影响受弯承载力的主要因素进行了分析,并通过对国内外主要规范的比较研究,提出了具有较高精度的体外预应力梁受弯承载力计算公式.     

圆柱形锂电池在局部压痕下的安全性实验研究

锂电池局部挤压是汽车碰撞引发的主要损伤形式。为了明确锂电池在受到局部挤压时的安全性能,利用自研的机械滥用实验平台,对18650锂电池进行局部压痕实验,以渐进压缩的方式分析其失效过程,得到了失效过程及温度演变规律,讨论了电池荷电状态、加载速度、压痕位置和压头尺寸对电池安全的影响。结果表明：锂电池受局部挤压后有明显的热失控规律,失效后不会立即发生热失控,存在一定的反应时间;电池荷电状态与热失控剧烈程度成正相关,加载速度决定了电池的失效时间;靠近电池负极一端受到损伤时更易引发热失控现象,且受损面积较大时温度更高。实验结果可为锂电池包的安全性设计提供有益的建议。     

激光诱导熔石英表面损伤修复中的气泡形成和控制研究

基于熔石英材料在CO_2激光作用下的温度分布和结构参数变化的计算结果,对熔石英损伤修复中的气泡形成和控制进行了研究.针对损伤尺寸介于150—250μm之间的损伤点,提出了一种能够有效控制气泡形成的长时间低温预热修复方法.基于低温下熔石英材料结构弛豫时间常数较长的特点,该方法在不引起熔石英材料结构发生显著变化的同时,能够解吸附表面和裂纹处所附着的气体和杂质,可有效降低裂纹闭合过程中气泡形成的概率.实验结果表明,长时间低温预热修复方法的成功修复概率可达到98%.     

TiO2基光解水析氢非贵金属共催化剂的研究

利用太阳能光催化水解制氢是获得清洁、廉价、无污染的氢气最有前景的一种方式。这个过程主要包括三个步骤：太阳光的捕获,电荷分离与转移,催化质子还原产生氢气。其中,大量的研究工作主要集中在前两步,对于第三步的研究则相对较少。然而,共催化剂的引入可以有效促进光催化活性并提高氢气产生速率。共催化剂主要分为贵金属共催化剂和非贵金属共催化剂,其中,贵金属共催化剂有着较高的活性,但是其价格及来源限制了其实际应用,因此开发廉价高效的非贵金属共催化剂非常重要。本文对TiO₂基光解水析氢的非贵金属共催化剂（过渡金属单质及其复合物以及非金属碳基材料）进行了总结,详细讨论了不同共催化剂的作用机理,并对共催化剂的发展方向进行了合理展望。     

激光诱导Mg等离子体电子温度的实验研究

利用波长为1 064 nm,最大能量为500 mJ的Nd∶YAG脉冲激光器在室温,一个标准大气压下对Mg合金冲击,改变激光能量,得到相应的Mg等离子体特征谱线。分析谱线,发现谱线有不同的演化速率,同时得到了MgⅠ,MgⅡ离子谱线,证明此实验条件下,激光能量足够Mg合金靶材充分电离。选择了相对强度较大的MgⅠ 383.2 nm, MgⅠ 470.3 nm, MgⅠ 518.4 nm三条激发谱线,利用这些发射谱线的相对强度计算了等离子体的电子温度,激光能量为500 mJ时,等离子体温度为1.63×104 K。实验结果表明：在本实验条件下,Mg原子可以得到充分激发;在200～500 mJ激光能量范围内,等离子体温度随着激光能量的降低而衰减,在350～500 mJ激光能量范围内的等离子体温度随激光能量的变化速度十分明显,200～350 mJ时等离子体温度变化速度迅速减缓;激光能量为300 mJ时,谱线相对强度明显减弱,低于350和250 mJ的谱线相对强度,不符合谱线相对强度会随着激光能量提高而上升的变化趋势,证明发生了等离子体屏蔽现象,高功率激光产生的等离子体隔断了激光与材料之间的耦合。此时的等离子体温度明显升高,不符合变化趋势,这是由于在发生等离子体屏蔽现象时,激光能量被等离子体吸收,导致等离子体温度上升。     

交叉分子束方法研究H+CH4和H+CD4反应:CH3/CD3的振动激发态产物通道

We study the H+CH₄/CD₄→H₂/HD+CH₃/CD₃ reactions using the time sliced velocity map ion imaging technique. Ion images of the CH₃/CD₃ products were measured by the (2+1) resonance enhanced multi-photon ionization (REMPI) detection method. Besides the CH₃/CD₃ products in the ground state, ion images of the vibrationally excited CH₃/CD₃ products were also observed at two collision energies of 0.72 and 1.06 eV. It is shown that the angular distribution of the products CH₃/CD₃ in vibrationally excited states gradually vary from backward scattering to sideways scattering as the collision energy increases. Compared to the CH₃/CD₃ products in the ground state, the CH₃/CD₃ products in vibrationally excited states tend to be more sideways scattered, indicating that larger impact parameters play a more important role in the vibrationally excited product channels.     

SiC和石墨混杂增强铜基复合材料的高温摩擦磨损特性研究

采用MMU-5G型端面摩擦磨损试验机研究了SiC和石墨颗粒混杂增强铜基复合材料在250～400 ℃与GCr15钢对摩时的高温摩擦磨损特性,并与SiC/Cu复合材料进行对比分析.结果表明:加入石墨颗粒可以降低复合材料和偶件GCr15钢的磨损率,获得低而稳定的摩擦系数;同时,有效防止高温条件下严重粘着转移现象的发生,使得在400 ℃下混杂复合材料仍具有较低的磨损率.这是由于在混杂增强铜基复合材料的高温磨损表面上通过"磨屑机械混合→热压"的机制形成了连续的富石墨机械混合层,而对磨损表面起到良好的固体润滑作用,使得SiC和石墨混杂增强铜基复合材料具有良好的高温摩擦磨损特性.     

三维复杂流动的间断有限元方法模拟

本文基于三维可压缩Euler方程,采用基于Runge-Kutta时间离散的间断有限元方法(RKDG方法),对三维前台阶、三维Riemann问题和球Riemann等问题进行了模拟。结果表明,本文的RKDG方法能够在很少的网格内清晰地捕捉到三维复杂流场中的激波和接触间断;同时,将球Riemann问题中z=0.4平面压强沿到对称轴距离的分布与文献中的近似精确解相比,吻合较好,这也验证了本文的RKDG方法不仅能够进行三维复杂流场的定性描述,也能够应用于三维复杂流场的定量计算。