空间电荷和介质表面电荷对微放电演化过程的影响

微放电是制约航天器微波部件功率容量的主要瓶颈之一。以介质微波部件中典型的介质加载平行板波导为例,基于三维粒子模拟分别对仅考虑外加微波场（情况1）、考虑外加微波场和空间电荷（情况2）以及考虑外加微波场、空间电荷和介质表面电荷（情况3）三种情况下微放电演化过程中电子数目、瞬态二次电子发射系数、归一化反射波电压以及介质表面与上金属板之间的间隙电压随时间的变化进行了仿真,并给出了情况3电子分布和介质表面电荷密度随时间的变化过程。在此基础上,明确了空间电荷和介质表面电荷在微放电过程中所起的不同作用：即空间电荷会使微放电达到饱和状态,介质表面电荷则导致微放电饱和状态无法持续,最后自行熄灭。介质表面电荷导致了微放电过程中介质和金属瞬态二次电子发射系数下降速率不一致,归一化反射波电压幅度随时间变化的包络类似于“眼睛”形状、间隙电压类直流偏置、非对称电子能量分布等特殊现象。     

MXenes的制备及其在环境领域的应用

MXenes是一类新型的二维过渡金属碳/氮化物或碳氮化物,是由Mn₊₁AXn相物质(MAX相)通过剥离而得到的单层或薄层纳米片。独特的二维层状结构、较大的比表面积以及出色的导电性、机械稳定性和磁性等性能,使MXenes迅速成为研究热点,并已广泛应用于储能、催化、吸附等众多领域。本文总结介绍了二维材料MXenes的制备方法,并重点综述其近年来在环境领域的应用研究进展,如吸附重金属、吸附放射性金属、吸附有机物、二氧化碳的选择性吸附、光催化、电催化、膜分离、传感器、生物活性、电磁吸收与屏蔽等进行了总结与回顾,最后对现阶段存在的问题和未来发展进行了分析。     

ITQ-13分子筛合成及酸性的DFT理论计算研究

以氢氧化已烷双铵(R(OH)2)和溴化六甲双铵(HMBr2)为模板剂分别合成了ITQ-13、B-ITQ-13、Al-ITQ-13分子筛,采用XRD、SEM-EDX、N2吸附-脱附、FT-IR、MAS NMR等手段对合成的分子筛进行表征,比较了两种模板剂合成的ITQ-13分子筛的性质,以溴化六甲双铵(HMBr2)为模板剂,在碱性加晶种的条件下,反应3~10 d合成出了ITQ-13以及含杂原子B、Al的ITQ-13分子筛,降低了合成的成本.以溴化六甲双铵为模板剂合成的ITQ-13晶貌有块状和球形针状堆积混合晶貌组成,孔道宽,晶粒因堆积形成的介孔居多.量子力学中的密度泛函理论(DFT)计算Ge、B、Al同晶取代Si在ITQ-13分子筛9个不同T位的分布,T5位对于ITQ-13分子筛的特殊骨架结构形成具有重要作用,对于骨架的电荷平衡以及几何约束力都有重要作用.Al原子容易替代的位置是位于九元环和十元环孔口相交处的T6、T7位.     

两嵌段聚合物自组装微观形貌中的网状结构

嵌段聚合物由于不同嵌段热力学不相容而形成微观相分离,进而发生自组装排列成规则有序的微观结构,其中网状结构是自组装微观结构中的复杂结构,具有令人瞩目的特性,在纳米科技领域应用价值极高,备受各国研究者的青睐。本文介绍了嵌段聚合物自组装原理和网状结构的特点,重点综述了两嵌段聚合物自组装结构中常见的三种网状结构的发展、制备方法以及在纳米科技中的应用,并指出当今网状结构的研究热点,预测该领域的发展趋势。     

CdS纳米晶与多肽相互作用研究

研究了半导体CdS纳米晶的表面功能化及荧光光谱特性,并利用静电/配位自组装方法实现了多肽和CdS纳米晶的生物无机偶联,研究了纳米晶多肽偶联体系的荧光光谱以及多肽与CdS纳米晶之间的相互作用.结果表明:含巯基多肽对CdS纳米晶表面形成完善包覆,消除CdS纳米晶表面缺陷,使CdS纳米晶荧光增强;含端氨基多肽使CdS纳米晶荧光出现先升后降趋势;其余不含巯基和氨基的多肽均猝灭CdS纳米晶荧光,猝灭机制属于形成化合物所引起的静态猝灭,它们的结合常数约为2×104,结合位点数约为0.87～1.00.     

Three-dimensional simulation method of multipactor in microwave components for high-power space application

Based on the particle-in-cell technology and the secondary electron emission theory, a three-dimensional simulation method for multipactor is presented in this paper. By combining the finite difference time domain method and the panicle tracing method, such an algorithm is self-consistent and accurate since the interaction between electromagnetic fields and particles is properly modeled. In the time domain aspect, the generation of multipactor can be easily visualized, which makes it possible to gain a deeper insight into the physical mechanism of this effect. In addition to the classic secondary electron emission model, the measured practical secondary electron yield is used, which increases the accuracy of the algorithm. In order to validate the method, the impedance transformer and ridge waveguide filter are studied. By analyzing the evolution of the secondaries obtained by our method, multipactor thresholds of these components are estimated, which show good agreement with the experimental results. Furthermore, the most sensitive positions where multipactor occurs are determined from the phase focusing phenomenon, which is very meaningful for multipactor analysis and design.     

1,1′-二茂铁二甲醛的合成研究

半个世纪以来,由于二茂铁及其衍生物表现出特有的芳香性、稳定性、氧化还原性及生物活性等,使得它们在材料、航天、医疗等领域得到了广泛的应用[1,2,3].     

基于临界电子密度的多载波微放电全局阈值分析

多载波微放电即发生在宽带、大功率真空无源微波部件中的二次电子倍增放电现象, 是影响空间和加速器应用中无源微波部件长期可靠性的主要隐患. 多载波微放电全局阈值功率的预测对于工作在真空环境中的微波部件至关重要, 但迄今尚无有效方法进行上述阈值的准确分析. 本文将微放电发生过程中二次电子分布区域等效为等离子体, 通过在理论上建立微波部件的电磁特性和电子密度间的对应关系, 提出了一种基于测试系统可检测水平的多载波微放电全局阈值功率分析方法. 为了能够通过蒙特卡罗优化方法得到全局阈值, 进一步基于电子加速的类半正弦等效, 提出了微放电演化过程中电子数涨落的快速计算方法. 基于以上两种方法得到的针对实际微波部件的全局阈值分析结果与实验结果相符合. 不同于传统基于多载波信号功率分析的经验方法, 本文基于临界电子密度判断依据和电子数涨落快速计算, 为多载波微放电全局阈值的准确预测提供了一种高效的分析方法.     

氰基衍生化制备胺的研究进展

胺是有机分子中最常见且重要的结构之一,广泛存在于天然产物分子、药物、染料、塑料等的分子结构中,开发合成胺的有效方法在化学工业中具有很高的需求但仍充满挑战。在诸多已知有机胺的合成方法中,以氰基为前体还原衍生化制备胺被认为是一条原子经济且绿色可行的方案。然而,氰基中存在稳定的碳氮三重键,还原过程涉及较多中间体,而部分中间体活性比氰基更高,因此反应受还原剂、催化剂、反应条件的影响很大,由氰基选择性制备目标胺结构仍充满挑战。本文从氰基的基本电子结构与反应活性出发,综述了近年来以氰基为原料的官能团胺基化反应,对部分重要反应的催化剂和反应机理做了简要讨论,为设计氰基制胺催化剂和应用工艺提供了新的视角。     

多载波微放电中二次电子横向扩散的概率分析

长周期多载波微放电是近年来新发现的、主要发生在宽带、大功率真空微波部件中的二次电子倍增放电现象. 与发生在单个载波周期中的多载波微放电相比, 长周期多载波微放电来源于多个载波周期间的二次电子累积, 具有相对较低的放电阈值和不可预测性, 对空间和加速器应用中宽带大功率微波部件的长期可靠性带来了新的隐患. 为解决长周期多载波微放电阈值分析中非均匀场激励下二次电子累积的理论计算问题, 本文采用概率方法, 通过引入随机漫步和Branching Levy漫步模型, 对微放电过程中二次电子横向扩散所需遵循的概率模型进行了严格的推导, 并采用所得的概率密度函数, 给出了主模为TE₁₀模的矩形波导中多载波激励下二次电子积累过程的纯理论计算. 与相同条件下采用粒子仿真所得的结果对比, 本文给出的计算结果与仿真结果相符合, 同时计算耗时减少了接近一个数量级. 本文报道的二次电子横向扩散的概率描述可广泛应用于高功率真空电子和电磁器件领域. 关键词： 多载波微放电 二次电子 随机漫步 概率密度