依据光谱研究闪电放电通道的半径及能量传输特性

利用无狭缝摄谱仪获得的云对地闪电回击过程的光谱, 结合同步辐射电场变化资料, 计算了闪电放电通道的温度、线电荷密度、通道的初始半径和扩张后的半径以及回击通道单位长度储存的能量. 结果与文献报道的其他方法得到的结果符合很好. 这些物理量的相关性分析表明: 电弧通道的初始半径主要取决于回击电流的持续时间; 通道温度越高, 半径越大; 通道初始半径、单位长度储存的能量与光谱总强度正相关, 通道单位长度储存的能量与初始半径的平方成正比. 关键词： 闪电放电通道 半径 能量 光谱总强度     

闪电首次回击过程中通道温度与电导率的演化特征

利用以高速摄像机为记录系统组装的无狭缝摄谱仪,在青海地区获得了多次云对地闪电首次回击过程400-900 nm波长范围的时间分辨光谱,分别计算了闪电电流核心通道和外围发光通道的温度;结合空气等离子体的传输理论,获得了闪电通道的电导率,探讨了回击过程中通道温度及电导率的演化特征.结果表明,闪电电流核心通道的温度比外围通道高约5000-7000K,并且,与以往关于通道峰值温度持续时间的观点不同,回击过程中,通道保持高温的时间远远大于峰值放电电流存在的时间,在回击电流缓慢减小的数百微秒内,核心电流通道维持20000K以上高温,这一特性是热效应导致雷电灾害的主要根源.     

闪电通道温度诊断中观测距离的影响

利用无狭缝光栅摄谱仪获得了青海高原地区云对地闪电首次回击过程的光谱,运用比尔-朗伯定律,考虑传播过程中谱线强度的衰减,计算讨论了观测距离对通道温度诊断结果的影响.结果表明,不同观测距离下得到的光谱诊断放电通道温度,其结果有一定差异;远距离观测得到的温度小于近距离观测的结果;观测距离越远,所得温度的误差越大.因此,在远距离观测的情况下,修正更为重要.由计算结果,得到了温度修正的半经验公式,由此,可以扣除观测距离对闪电通道温度诊断结果的影响.     

Phase transition of a diblock copolymer and homopolymer hybrid system induced by different properties of nanorods

We investigated phase transitions in a diblock copolymer–homopolymer hybrid system blended with nanorods(NRs)by using the time-dependent Ginzburg–Landau theory. We systematically studied the effects of the number, length and infiltration properties of the NRs on the self-assembly of the composites and the phase transitions occurring in the material.An analysis of the phase diagram was carried out to obtain the formation conditions of sea island structure nanorodbased aggregate, sea island structure nanorod-based dispersion, lamellar structure nanorod-based multilayer arrangement and nanowire structure. Further analysis of the evolution of the domain sizes and the distribution of the nanorod angle microphase structure was performed. Our simulation provides theoretical guidance for the preparation of ordered nanowire structures and a reference to improve the function of a polymer nanocomposite material.     

纳米粒子驱动受限环境下两嵌段共聚物/均聚物混合体系的自组装行为

采用含时金兹堡-朗道理论(time-dependent ginzburg-landau theory,简称TDGL)方法研究了纳米粒子(nanoparticles,简称NPs)掺杂的两嵌段共聚物/均聚物(AB/C)共混体系在球形受限下的自组装行为.在不同球形受限条件下,两嵌段共聚物/均聚物共混体系形成了多种丰富的形貌,如双螺旋结构、单螺旋结构、层状结构和洋葱环状结构等.当在以上前3种体系中掺杂纳米粒子后,体系结构发生了很大的变化.详细研究了纳米粒子的浓度和浸润强度对以上结构的影响.研究结果表明,通过调控纳米粒子的浓度和浸润性质,该共混体系实现了双螺旋结构→层状结构,单螺旋结构→双螺旋结构,层状结构→单螺旋结构等多种取向序的转变.对于洋葱环状结构,纳米粒子的加入对体系这一结构的影响不大.     

闪电首次回击过程中通道温度与电导率的演化特征

利用以高速摄像机为记录系统组装的无狭缝摄谱仪,在青海地区获得了多次云对地闪电首次回击过程400-900 nm波长范围的时间分辨光谱,分别计算了闪电电流核心通道和外围发光通道的温度;结合空气等离子体的传输理论,获得了闪电通道的电导率,探讨了回击过程中通道温度及电导率的演化特征.结果表明,闪电电流核心通道的温度比外围通道高约5000-7000 K,并且,与以往关于通道峰值温度持续时间的观点不同,回击过程中,通道保持高温的时间远远大于峰值放电电流存在的时间,在回击电流缓慢减小的数百微秒内,核心电流通道维持20000 K以上高温,这一特性是热效应导致雷电灾害的主要根源.     

振荡场作用下聚合物/纳米棒混合体系的自组装

采用元胞动力学和布朗动力学联用方法研究了振荡场作用下两嵌段共聚物/均聚物/纳米棒混合体系的自组装相行为.通过计算模拟,探讨了振荡场的振幅和频率对混合体系相形貌形成和演化的影响.研究发现振荡场对体系有序结构的形成和转变有重要作用,随着外加振荡场频率的增大,混合体系形貌从平行于场方向的条纹结构过渡到斜层状结构再转变为垂直于场方向的条纹结构.进一步分析了振荡场作用下体系畴尺寸的演化及纳米棒取向角的变化情况.研究结果为制备和调控聚合物纳米复合材料有序结构提供了新的方法和参考.     

掩膜诱导的光敏性三组分聚合物混合体系的自组装

采用含时金兹堡-朗道理论(time-dependent Ginzburg-Landau theory)研究了二维体系中光敏性三组分聚合物混合体系在掩膜诱导下的相行为.详细探讨了光化学反应速率、聚合物组分比和掩膜长宽比对相分离行为的影响.获得了不同条件下体系形貌结构的相图,通过对这些相图的分析得到了岛状、网络状、层状等有序结构形成的条件.研究表明,固定掩膜的长宽比(L:d=6:4),当C组分的浓度?C0.35和光化学反应速率Γ1×10~(-5)时,体系形成岛状结构;当?C0.4和Γ1×10~(-5)时,体系主要形成层状和网状结构.固定光化学反应速率(Γ=1×10~(-3)),当6:5≤L:d≤6:1和?C0.35时,体系形成岛状结构;当6:6≤L:d≤6:1和?C0.4时,体系主要形成层状和网状结构.固定C组分的浓度(?C=0.45),当Γ≥5×10~(-4)和6:6≤L:d≤6:1时,体系主要形成层状和网状结构.稳定性分析表明这些有序结构在去掉掩膜之后仍能稳定存在.     

闪电过程中电磁辐射功率的变化特征

利用无狭缝摄谱仪获得的地闪回击光谱,结合同步电场资料,计算了一次闪电放电过程中的通道温度、电导率、回击电流峰值、通道光亮度和电磁功率峰值等参数,均在文献报道的合理范围内。并由此讨论了回击前截止时间、回击通道光亮度及电磁功率峰值之间的相关性,研究了放电通道的电导率、电流和电磁功率之间的变化关系。结果表明：回击前截止时间越长,回击过程中所中和的电荷越多,形成的电流越大,辐射出的电磁能量越大。当通道电导率变大,同时电场变化峰值也增大时,通道内电流变大,回击过程中辐射出的电磁功率也变大。这方面的工作为计算闪电放电过程中产生的光学能量和电磁能量提供一定的参考依据。     

光谱法研究闪电通道的导电特性

依据无狭缝光栅摄谱仪在青海获得的云对地闪电回击光谱信息,结合空气等离子体传输理论,用四种不同方法计算了同一闪电放电通道的电导率。结果表明：各种方法所得闪电核心通道的电导率数量级均为104 S·m-1;且同一通道内的电导率随通道高度的增加有减小的趋势;通道内电子与一次、二次电离离子的碰撞以及它们各自的碰撞对通道电导率的贡献不可忽略;用碰撞积分的方法计算闪电核心通道的电导率结果更为合理。在通道电导率的基础上估算了回击通道的放电电流,与辐射峰值电场实验资料所得的相应峰值电流相比,其结果在合理的范围内, 并进一步探讨了温度与电流放电特性的相关性, 为研究闪电放电电流提供了一条可行的途径。