黄土构造节理研究及其应用

作者发现大量不同力学性质的黄土构造节理后，识别了它们的区域性、系统性特征；认定其两组扭裂面代表新构造应力场最大剪切应力方向，利用黄土构造节理系及由其控制的土层沟槽网络恢复了相应地区Q3-4构造应力场；提出构造节理是黄土区地下水运移的主要通道和赋存的场所；发现构造节理是黄土区地裂缝、滑坡、崩塌和水土流失等地质灾害的构造基础之一，证实构造节理是黄土地层的软弱面，风化和继之而来的应力侵蚀就由此开始，进而逐步塑造黄土碟、穴、井、桥、柱、墙、沟等潜蚀地貌和部分侵蚀地貌。研究黄土构造节理对恢复新构造应力场、帮助预测地裂乃至地震活动、控制水土流失和滑塌灾害、进行工程乃至区域稳定性评价、重新认识黄土潜蚀地貌发育规律、指导干旱半干旱黄土区找水，既有理论意义又有实际意义。     

蝴蝶翅膀表面水滴各向异性黏附性质

采用扫描电子显微镜(SEM)观察了双带闪蝶(Morpho Achilles)翅膀表面的微观形貌, 通过样品的表观接触角表征了其浸润性, 采用高敏感性微电力学天平比较了水滴在蝴蝶翅膀表面不同方向运动时受到的黏附力. 实验结果表明, 水滴沿着干燥的蝴蝶翅膀鳞片堆叠方向运动时受到的黏附力要明显小于其它方向运动时受到的力, 且受力较稳定; 当蝴蝶翅膀被水滴浸润后, 水滴沿着湿润的蝴蝶翅膀鳞片堆叠方向运动时受到的黏附力接近甚至大于逆着鳞片堆叠方向运动时受到的力.     

人造玫瑰花花瓣的微结构分布与水滴黏附性质的关系

本文采用模板印刷法制备得到了“人造玫瑰花花瓣”,即具有玫瑰花花瓣结构的PDMS薄膜,通过对该薄膜逐级拉伸改变微观结构的分布;采用环境扫描电镜（ESEM）观察了不同拉伸程度下薄膜表面微观结构的变化,采用高敏感性微电力学天平测试了样品表面微观结构变化过程中水滴的粘附力,分析了微观结构分布与水滴粘附性质的关系;采用接触角测量仪表征不同拉伸条件下薄膜的浸润性.实验结果表明随着PDMS薄膜被逐次拉伸,单位面积内玫瑰花花瓣乳突的数目减少,纳米褶皱面积不断增加,而纳米级褶皱结构尺寸随着拉伸基本上不发生变化,直到样品破坏;与微观结构变化相对应的,该表面对水滴的粘附力先增大后减小,直到该表面彻底破坏.由此可见,微米结构及纳米结构的分布是影响玫瑰花花瓣对水滴粘附的主要因素.     

海洋内波研究现状简介

Ⅰ.引言内波是发生在稳定层化流体中的一种波动,其最大振幅在流体内部,频率介于惯性频率f与浮性频率N之间。在海洋中由于海水的层化,内波是很普遍的现象。它具有很强的随机性,时空尺度分布在相当宽的范围内,典型地有:振幅为几米至几十米乃至百米;水平波长为百米至几十公里;铅垂波长为几十米至几公里;周期为几分钟至几十小时。因而海洋内波是很容易观测到的。      

不同浸润性多孔电极表面的气泡行为

采用氢气模板法制备了具有多孔结构的电极; 通过改变电镀电流密度和电镀时间实现了电极表面多孔结构孔径和分布的控制; 通过改变表面化学组成有效调控了电极表面的浸润性质. 比较了具有不同微观结构和表面化学组成的电极在给定条件下电解水过程中气泡的产生及行为机制. 实验结果表明: 相对于亲水的多孔电极, 疏水的多孔电极表面能够黏附气泡, 更易倾向于形成稳定的气膜; 多孔结构对于亲水电极表面气泡行为的影响比对疏水电极表面气泡行为的影响更为显著; 与没有多孔结构的亲水电极相比, 具有多孔结构的亲水电极表面产生的气泡数量多, 速率快; 与较小孔径的多孔亲水电极相比, 较大孔径的多孔亲水电极表面产生气泡速率快且黏附气泡数量少. 该研究结果为微气泡减阻电极的设计提供了理论依据.     

荷叶表面纳米结构与浸润性的关系

通过烘烤、化学萃取及物理剥除等方法改变荷叶表面的纳米结构和化学组成, 在环境扫描电镜(ESEM)和全反射红外光谱(ATR)对样品的微观形貌和化学组成进行表征的基础上, 为消除其它外界因素影响样品的真实微观形貌, 进一步采用原子力显微镜(AFM)进行了表征. 通过测量不同处理方法所得样品的表观接触角表征了样品的浸润性质. 结果表明, 荷叶表面的蜡质是产生表面疏水性的根本原因, 其微米级结构放大了其疏水性, 而纳米结构是导致其表面高接触角、低滚动角, 即“荷叶效应”的关键原因.     

阵列凹坑结构分布与水滴黏附性质的关系

以新鲜玫瑰花花瓣正面为模板, 采用模板印刷法制备具有微米级阵列凹坑和纳米级沟壑结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜, 通过对该薄膜逐级拉伸改变其微观结构的分布; 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了不同拉伸程度下薄膜表面微观结构的变化, 采用高敏感性微电力学天平测试了样品表面微观结构变化过程中水滴的黏附力, 分析了其微观结构分布与水滴黏附性质的关系; 采用接触角测量仪表征不同拉伸条件下薄膜的浸润性. 结果表明, 随着PDMS薄膜被逐次拉伸, 单位面积内的凹坑结构数目减少, 且凹坑逐渐分离, 凹坑的深度逐渐降低, 水滴更容易浸入到凹坑结构中, 因此水滴与薄膜的黏附力急剧增大; 随着薄膜进一步拉伸, 纳米级沟壑结构会随着凹坑的拉伸而不断伸展, 纳米级沟壑结构的面积增加, 纳米沟壑结构诱捕的空气量逐渐上升, 导致水滴与薄膜表面的接触面积降低, 使得水滴与薄膜的黏附力下降; 继续拉伸PDMS薄膜, 纳米级沟壑结构进一步伸展, 水滴逐渐浸入纳米级沟壑结构中, 水滴与薄膜的黏附力缓慢增大, 当水滴完全进入到纳米级沟壑中时, 水滴与薄膜的黏附力达到极大值, 此时继续拉伸PDMS薄膜, 纳米级沟壑结构随着拉伸程度的增加继续伸展, 水滴与薄膜的接触面积稍有减少, 黏附力将有所下降, 直至薄膜被完全破坏. 由此可见, 微米级凹坑结构和纳米级褶皱结构的分布是影响PDMS薄膜对水滴黏附性质的主要因素.     

玫瑰花花瓣微观结构与水滴黏附性质的关系

利用环境扫描电镜(ESEM)分别观察了新鲜、枯萎的玫瑰花花瓣正、反两面的微观形貌,并通过测量样品的表观接触角表征了其浸润性,采用高敏感性微电力学天平测试了样品表面的粘附力,分析了玫瑰花花瓣微观结构与水滴粘附性质的关系.实验结果表明,微米结构主要影响玫瑰花花瓣的超疏水性,而纳米结构则是导致玫瑰花花瓣具有高粘附力的关键原因.     

超疏水网状结构对水中气泡的转移作用

通过一步浸泡法制得了超疏水网状结构. 采用环境扫描电镜(ESEM)、X光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分别对超疏水网状结构的微观形貌和化学组成进行了表征, 结果表明, 超疏水的网状结构是由连续排列的类菊花状结构堆积而成的, 组成花瓣的微簇是具有层状结构的Cu[CH3(CH2)12COO]2. 借助高速照相机研究了超疏水网状结构表面与水中气泡的相互作用行为规律, 发现该超疏水网状结构对水中气泡产生转移作用, 而亲水的网状结构则不具备该特性.     

内波在具有水平流的非均匀海洋中的传播

本文研究了在水平及垂向分层的海洋中基本水平流对内波传播的影响。由准静态近似假设导得具有水平流的非均匀海洋中内波传播基本方程式,采用几何光学近似得到程函方程及传输方程.在M=M(y)i+M(x)j的一类流场中得到推广的Snell定律及波射线的解析式。