石英晶体板非线性高频振动的拓展伽辽金法分析

针对考虑几何和材料非线性的石英晶体板厚度剪切振动和弯曲振动的方程组,利用扩展伽辽金法对该方程组进行转化和求解,分别获得了强烈耦合的厚度剪切振动模态和弯曲振动模态的频率响应关系,绘制了不同振幅比和不同驱动电压影响下的频率响应曲线图。数值计算结果表明可以选取石英晶片的最佳长厚比尺寸来避免两种模态的强烈耦合。驱动电压的变化将引起石英晶体谐振器厚度剪切振动频率的明显改变,必须将振动频率的漂移值控制在常用压电声波器件的允许值之内。扩展伽辽金法对石英晶体板非线性振动方程组的求解为非线性有限元分析和偏场效应分析奠定了基础。     

Conformational change-modulated spin transport at single-molecule level in carbon systems

Controlling the spin transport at the single-molecule level, especially without the use of ferromagnetic contacts, becomes a focus of research in spintronics. Inspired by the progress on atomic-level molecular synthesis, through first-principles calculations, we investigate the spin-dependent electronic transport of graphene nanoflakes with side-bonded functional groups, contacted by atomic carbon chain electrodes. It is found that, by rotating the functional group, the spin polarization of the transmission at the Fermi level could be switched between completely polarized and unpolarized states. Moreover, the transition between spin-up and spin-down polarized states can also be achieved, operating as a dual-spin filter. Further analysis shows that, it is the spin-dependent shift of density of states, caused by the rotation, that triggers the shift of transmission peaks, and then results in the variation of spin polarization. Such a feature is found to be robust to the length of the nanoflake and the electrode material, showing great application potential. Those findings may throw light on the development of spintronic devices.     

基于Kronecker型替换的黑盒多项式稀疏插值

本文基于新的Kronecker型替换,给出两个由黑盒表示的稀疏多项式的新确定性插值算法.令f∈R[x1,……,xn]是一个稀疏黑盒多项式,其次数上界为D.当R是C或者是有限域时,相对于已有算法,新算法具有更好的计算复杂度或者关于D的复杂度更低.特别地,对于一般黑盒模型,D是复杂度中的主要因素,而在所有的确定性算法中,本文的第二个算法的复杂度关于D是最低的.     

保温层结构对感应加热制备太阳能级多晶硅影响的数值模拟研究

定向凝固技术是制备太阳能级多晶硅的主要制备技术.在该技术路线之中,优化多晶铸锭炉的热场结构和控制硅熔体的对流形态是获得高品质多晶硅的有效途径之一.本文设计了三种热场保温层,通过分析不同保温层下坩埚内硅熔体的热场、流场、固液界面、氧含量等的变化,确定了优化的保温层结构.研究发现,在传统固化碳毡保温层中引入石墨层可以使多晶炉内形成两个“热源”,提高多晶炉的热效率,使其能耗降低了38.5;;在洛伦兹力的作用下硅熔体中仅存在一个上下贯通的涡流,有利于硅中杂质原子的挥发.同时,添加石墨保温层后固液界面的形状由“W”状转变为凹状,其上的氧含量有所降低,并且V/Gn值在整个固液界面范围内均大于临界值,可以有效抑制氧沉淀.可见,在感应加热多晶硅生长系统中,采用固化碳毡+石墨保温层时,有利于降低多晶硅的生产成本并提高多晶硅的品质.     

静水中气泡上升运动及阻力系数研究

采用模型计算法与实验法结合的方式对静水中气泡上升运动行为进行研究。通过牛顿运动定律,基于不同物理模型,建立气泡在水中运动的微分方程;假设气泡在运动过程中的关键参数取值,推导小气泡在水中浮升过程中的气泡行为预测公式;针对不同流态下的气泡上升关键参数进行适应性分析和算例计算。通过设计气泡上升运动实验,对气泡上升运动公式进行适应性分析,修正关键参数的取值。据此提出一种小气泡上升运动规律的计算方法以及关键参数取值方式及参考区间。     

掺锗提高VO2薄膜的相变温度机理研究

二氧化钒(VO₂)作为一种长久以来备受关注的新型可逆相变材料,发展潜力巨大,其相变温度(T_MIT)的调控一直是研究热点。本文主要利用锗离子作为掺杂离子探索其对VO₂薄膜T_MIT的影响,并尝试解释其内部作用机理。在约1 cm²大小抛光的氧化铝薄片上沉积了一系列含不同比例锗离子VO₂薄膜。研究发现锗离子作为掺杂离子确实有利于T_MIT的提高(本课题T_MIT最大可达84.7 ℃)。T_MIT提高的主要原因是锗离子的引入能够强化单斜态V-V二聚体的稳定性,进而增强单斜态的稳定性,使得低温单斜态向四方金红石态转变更加困难。     

构建核壳结构增强Ho~(3+)离子在镥基纳米晶中的红光上转换发射

本文主要以具有六方相结构的NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)/Ce~(3+)纳米晶体为核,采用外延生长法构建具有同质结构的NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)/Ce~(3+)@NaLuF_4:Yb~(3+)核壳纳米晶体.借助X-射线衍射仪及透射电子显微镜对样品的晶体结构、形貌及尺寸进行表征.在近红外光980nm激光激发下,通过构建核壳结构及有效调控外壳中敏化离子Yb~(3+)离子的掺杂浓度,实现Ho~(3+)离子在NaLuF_4纳米晶体中的红光发射增强.实验结果表明:在相同的激发条件下,具有核壳结构的NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)/Ce~(3+)@NaLuF_4:Yb~(3+)纳米晶体的红光发射均得到了增强,同时,当外壳中Yb~(3+)离子的掺杂浓度为10.0%时,其上转换红光发射强度最强,为NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)/Ce~(3+)晶体核红光发射强度的5.8倍.根据其光谱特性及发光动力学过程,讨论了同质壳及壳中敏化离子掺杂浓度变化对其发光特性的影响规律.这种具有较强红光发射的核壳结构纳米晶体在生物医学、防伪编码、多色显示等领域具有较大的应用前景.     

S30408低温棘轮效应本构描述

S30408奥氏体不锈钢因其优异的力学性能和耐低温性能而被广泛用于制作LNG等低温罐车罐体的内容器。此类罐体的内容器在其支撑部位不但承受内压引起的恒定应力还会承受惯性载荷引起的交变应力，容易发生渐进的塑性应变累积即棘轮效应。但目前还缺乏有效预测S30408低温棘轮效应的本构描述。利用几种较为先进的本构模型对低温S30408奥氏体不锈钢棘轮应变进行模拟，发现这些本构模型存在循环初期过低预测和循环后期过高预测的缺点，并且这种过高预测会随着循环圈数的增加而增大。基于Ohno - Wang II模型，关联形变马氏体含量与各向同性强化与随动强化，并给出马氏体极限含量dL的演化规律，进而提出一种含马氏体相变的循环塑性本构模型。与其它模型相比，该模型能有效改善在循环初期预测值过低和后期预测值过高的情况，同时能够较好地预测循环加载过程中形变马氏体的含量。     

Multicaloric and coupled-caloric effects

The multicaloric effect refers to the thermal response of a solid material driven by simultaneous or sequential application of more than one type of external field.For practical applications,the multicaloric effect is a potentially interesting strategy to improve the efficiency of refrigeration devices.Here,the state of the art in multi-field driven multicaloric effect is reviewed.The phenomenology and fundamental thermodynamics of the multicaloric effect are well established.A number of theoretical and experimental research approaches are covered.At present,the theoretical understanding of the multicaloric effect is thorough.However,due to the limitation of the current experimental technology,the experimental approach is still in progress.All these researches indicated that the thermal response and effective reversibility of multiferroic materials can be improved through multicaloric cycles to overcome the inherent limitations of the physical mechanisms behind single-field-induced caloric effects.Finally,the viewpoint of further developments is presented.