单晶金刚石p型和n型掺杂的研究

超宽禁带半导体材料金刚石在热导率、载流子迁移率和击穿场强等方面表现出优异的性质,在功率电子学领域具有广阔的应用前景。实现p型和n型导电是制备金刚石半导体器件的基础要求,其中p型金刚石的发展较为成熟,主流的掺杂元素是硼,但在高掺杂时存在空穴迁移率迅速下降的问题;n型金刚石目前主流的掺杂元素是磷,还存在杂质能级深、电离能较大的问题,以及掺杂之后金刚石晶体中的缺陷造成载流子浓度和迁移率都比较低,电阻率难以达到器件的要求。因此制备高质量的p型和n型金刚石成为研究者关注的焦点。本文主要介绍金刚石独特的物理性质,概述化学气相沉积法和离子注入法实现金刚石掺杂的基本原理和参数指标,进而回顾两种方法进行单晶金刚石薄膜p型和n型掺杂的研究进展,系统总结了其面临的问题并对未来方向进行了展望。     

不同沉淀剂制备CuO-ZnO催化剂甲醛乙炔化反应性能

分别以NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃为沉淀剂，采用共沉淀法制备了Cu：Zn摩尔比为2：1的CuO-ZnO催化剂，利用氢气程序升温还原（H₂-TPR）、热重（TG）、X射线衍射（XRD）及拉曼光谱（Raman）等技术对催化剂进行了表征，结合甲醛乙炔化活性评价，研究了沉淀剂对催化剂结构及催化性能的影响.结果表明，不同沉淀剂对催化剂中活性组分分散度有较大影响，进而在甲醛乙炔化合成1，4-丁炔二醇反应中表现出不同的催化活性.以Na₂CO₃为沉淀剂制备的催化剂中形成CuO-ZnO固溶体，提高了CuO的分散度及Cu⁺在还原性气氛下的稳定性，经活化后可生成较多的活性物种炔化亚铜，表现出最佳的炔化反应活性与1，4-丁炔二醇选择性.     

氢键交联超分子聚合物材料：从结构性能到功能应用

高分子材料的大量消耗与持续积累已经在全球范围内造成了严重的环境污染与资源浪费.发展可修复、可循环、可降解和可回收的新一代高分子材料是解决上述挑战的根本途径.基于动态可逆的非共价键将聚合物链段进行交联可以有效地构建这些材料.本专论系统总结了我们课题组在氢键交联超分子聚合物材料方面的系列研究进展.基于多重氢键的协同性与动态性、氢键与动态共价键的协同,以及材料微相结构的调控,发展了系列兼具高强度与高韧性的超分子聚合物材料,实现了材料的修复、循环、降解与回收;不仅突破了非共价交联高分子材料力学性能弱的瓶颈,而且化解了高分子材料强度与韧性的矛盾.相关研究为发展传统高分子材料的可持续替代品提供了新的思路.同时,发展了系列基于氢键交联的功能超分子聚合物材料,展示了其在柔性电子、固态锂电池及水下黏合剂等方面的应用.     

超高效液相色谱-串联质谱法测定烟用水基胶中邻苯二甲酸酯类化合物

建立了一种测定烟用水基胶中17种邻苯二甲酸酯类(PAEs)化合物的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)法。样品经水分散,以甲醇定容,涡旋振荡萃取。萃取液离心后,过有机相滤膜进行UPLC-MS/MS分析。通过增加延时柱的方法,排除色谱系统带入的PAEs干扰。结果表明:在0~5μg/m L范围内,方法的线性关系良好,相关系数均大于0.994,定量下限为0.010~0.479μg/g。该方法的回收率为87.6%~106.0%,相对标准偏差(RSD,n=6)为0.8%~6.2%。将该方法与YC/T 333-2010标准方法进行对比,结果显示两种方法的检测数据不存在显著性差异。方法用于烟用水基胶中17种PAEs的测定,操作简单,稳定性好。     

具有外部干扰的非线性多智能体系统的编队控制

多智能体系统编队控制因广泛应用于军事,航天,生物学等领域,成为国内外学者的关注热点.在实际应用中,当系统受到环境噪声等外部干扰时,利用领航者-跟随者的相对状态信息构造控制器无法形成预期队形.为解决这个问题,文章针对一类带有外部干扰的非线性多智能体系统,研究了领航-跟随编队控制问题.首先设计干扰观测器补偿外部干扰.其次利用自适应方法,给出了完全分布式的控制协议.再次选取适当的参数,证明了该分布式控制协议能实现系统的编队控制.最后通过仿真算例,验证了协议的有效性.     

聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯各向异性光学性质理论研究

作为重要的光学薄膜材料,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)在诸多工业领域已得到广泛应用.本文利用密度泛函理论结合分子动力学方法深入系统地研究了这两种聚合物的各向异性光学性质,并对比分析了不同分子链长度和微观结构对其各向异性光学性质的影响.计算结果表明PMMA和PC都具有较高的本征双折射率,且分子链长度对本征折射率的影响显著.在可见光范围内,单体单元PMMA本征双折射率在10%以上,而三单元结构本征折射率则不到4%.对于体相结构多聚体,从立方结构拉伸到厚度仅有6?的过程中,PC不同方向折射率最大差异高达6%,而同样情况下PMMA不同方向折射率差异仅有1.3%.此项研究有助于理解PMMA和PC聚合物各向异性光学特征产生的原因和影响因素,从而进一步指导和促进其在更多领域的发展与应用.     

质量非均匀分布的烟囱在倾倒过程中的力学分析

烟囱倒塌的过程中可能会在某处断裂.本文研究了质量非均匀的烟囱倾倒过程中各部位的受力与扭矩,并通过扭矩极大值点找出烟囱断裂位置.     

镁电解槽中制备镁稀土合金的电解工艺及机制研究

在模拟镁电解槽中,采用电解法制备出稀土含量<10%的镁稀土合金;研究了熔盐中RECl3和CaCl2的含量、电解温度和阴极电流密度对合金中RE含量和电流效率的影响。并采用循环伏安实验和还原实验研究电解制备镁稀土合金的机制。研究结果表明,电解制备镁稀土合金最佳的工艺条件为:熔盐中RECl3和CaCl2的含量分别为3%和10%(质量分数),电解温度为948 K,阴极电流密度约为8 A.cm-2。其电解过程机制为:阴极上只电解出金属镁,而后金属镁把稀土元素还原出来,形成镁稀土合金。     

N3/Al2O3/N749交替组装结构拓宽准固态染料敏化太阳能电池光响应范围和界面修饰效果

研究了染料敏化太阳能电池(DSCs)中N3/Al₂O₃/N749交替组装结构的作用. 该结构使用Al₂O₃作为介质层吸附第二层染料, 可以有效拓宽DSCs的光响应范围, 提高电池的光电转化效率. UV-Vis 吸收光谱和单色光转换效率(IPCE)谱测试结果表明, 相对于单一染料, 使用交替组装结构的电池光响应范围变宽. 电流-电压(I-V)曲线结果表明, 该结构有效增加了DSCs 电池的光电转化效率, 从单一N3 和N749 染料的4.22%和3.09%增加到了5.75%, 分别增加了36%和86%. 为了研究该结构的作用机理, 本文对其界面修饰作用及界面电子过程进行了讨论. 暗电流测试结果表明交替组装结构可以有效阻止电荷复合过程; 电化学阻抗谱(EIS)结果表明在黑暗条件下, N3/Al₂O₃/N749结构可以提高界面电阻, 从而抑制电荷复合过程; 本文建立了等效电路模型, 并使用该模型讨论了交替组装结构的界面电子过程; 调制强度光电流谱(IMPS)和调制强度光电压谱(IMVS)的结果表明该结构可以提高电子寿命和改善电子扩散.     

含分数阶Bingham模型的阻尼减振系统时滞半主动控制

针对基于磁流变液阻尼器的半主动控制系统中存在的时滞问题, 采用了一种将可控的时滞变量引入半主动控制切换条件的控制策略, 研究了考虑时滞的天棚阻尼控制切换条件对半主动阻尼减振系统的影响, 分析了含有分数阶Bingham模型的线性刚度系统在基础激励下的振动特性. 利用平均法得到了系统在含时滞半主动控制策略下主共振响应的近似解析解, 根据Lyapunov理论分析了系统的稳定性. 通过数值解验证了近似解析解的准确性, 二者具有较好的一致性. 利用近似解析解分析了固定激励频率下时滞对系统幅频响应特性的影响, 以及主共振峰值响应和共振频率随时滞变化的特性规律. 结果表明, 含时滞的半主动控制系统存在一个小时滞区间, 使得系统的振幅在主共振峰对应的频率附近低于不考虑时滞时系统的振幅, 且存在最优时滞使得系统的振幅大幅度降低; 而大时滞的引入会加剧系统的振动, 导致系统的颤振. 确定了基于分数阶Bingham模型的线性刚度系统在天棚阻尼半主动控制下的时滞选取原则, 为振动系统半主动阻尼控制中的时滞选取提供了参考.