基于MIL⁃53(Al)的碳纳米管复合材料的制备及其用于超级电容器的性能

基于金属有机框架材料MIL?53(Al),制备出多孔碳原位生长碳纳米管(CNTs)的碳复合材料(C?MIL?53(Al)和C?Co@MIL?53(Al))。得益于MIL?53(Al)和CNTs的复合结构以及CoF2的形成,C?Co@MIL?53(Al)复合材料作为超级电容器电极时,在0.5 A·g^-1电流密度下展现出了高比电容(240.1 F·g^-1),并且经过2000次充放电循环后表现出良好的循环稳定性。     

利用电容微小变化测量空气相对湿度

空气相对湿度变化会引起环境的感应电容产生微小变化,而对于品质因数较高的谐振电路,在其谐振状态下,电容微小变化会导致信号幅值的明显变化.利用这些特性,设计出一种测量装置,根据信号幅值变化得到空气相对湿度.该装置结构简单,测量精度高,反映迅速,可以用于教学及演示,并且具有较高的商业推广价值.     

基于永磁体的四磁极子能量转化演示仪

针对现有电磁发射技术的缺点,提出基于永磁体的四磁极子结构,该结构利用磁场将外界能量高效转化为发射体的动能.利用计算机仿真分析了四磁极子系统的磁场特性,对系统内的能量转化给出解释.根据理论分析制作了能量转化演示仪,便于直观地观察理解能量的转化.     

利用Ag@SiO_2纳米粒子等离子体共振增强发光二极管辐射功率的数值研究

金属纳米粒子利用其局域表面等离子体共振效应(LSPR),可以增强附近荧光分子的自发辐射速率,因而在光学传感、光电器件等领域中具有潜在的应用价值.金属纳米粒子的LSPR与其自身的材料、形状、尺寸以及周围环境介质密切相关,这影响着纳米粒子在具体器件中的应用.本文利用三维时域有限差分法,研究了相同体积的球形、椭球形、立方形与三棱柱形银纳米粒子对薄膜发光二极管辐射功率的影响;计算了不同形状银纳米粒子对偶极子光源辐射功率和薄膜器件光出射强度的增强,并结合LSPR效应讨论了辐射功率变化的物理机理.研究结果表明:银纳米粒子自身形状尖锐程度的增加有利于提高LSPR的共振强度;同时纳米粒子的形状影响了LSPR共振电场与薄膜器件中偶极子辐射电场之间的耦合作用,其中立方形纳米粒子因为能实现最强的耦合作用而对器件的辐射功率增强最大.在此基础上进一步讨论了不同薄膜材料对LSPR共振及光源辐射功率的影响,发现较高的材料折射率有利于增强金属纳米粒子的LSPR与器件的耦合作用,从而改善发光二极管性能.     

氢化物气相外延生长的GaN膜中的应力分析

对在c面蓝宝石上用氢化物气相外延法(HVPE)生长的六方相纤锌矿结构的GaN膜中的应力进行了分析。高分辨X射线衍射(002)面和(102)面摇摆曲线扫描(半高宽数值分别为317和358角秒)表明生长的GaN膜具有较好的晶体质量。利用高分辨X射线衍射技术准确测量了制备的GaN膜的晶格常数,并计算得到GaN膜中面内双轴应变和面外双轴应变分别为3.37×10-4和-8.52×10-4,等静压应变为-7.61×10-5。拉曼光谱和激光光致发光谱测试表明HVPE-GaN外延膜具有较好的光学特性,利用拉曼光谱的E₂模式特征峰和激光光致发光谱中近带边发射峰的频移定量计算了外延膜中的面内双轴压应力和等静压应力。两种方法得到的面内双轴压应力较为相符。     

叠加法求均匀带电球体电场问题

现有教材中计算均匀带电圆盘轴线电场强度公式,只得到场强大小,没有明确给出场点和圆盘的相对位置与场强方向之间的关系。若根据场强叠加的方法利用此公式计算均匀带电球体的场强分布,容易得到错误的结果。将符号函数引入均匀带电圆盘轴线上电场强度计算式,可以得到场强大小及相对于圆盘的方向,清楚而准确地给出均匀带电圆盘轴线电场强度。利用该公式再次求解均匀带电球体电场,结果与利用高斯定理得到的结果完全相符。     

利用Matlab实现RGB三基色法测量细丝直径

基于衍射原理,实现RGB三基色法测量细丝直径。先通过实验得到细丝衍射图像,然后利用Matlab编写程序及设计界面处理RGB图像,最终计算出细丝直径。测量结果与其他方法相比具有测量精度高、速度快、非接触、使用方便等特点。     

拉脱法测表面张力系数测量值不稳定的原因分析与验证

拉脱法测量液体表面张力系数实验中,采用薄壁(0.6 mm)吊环和标准(1.0 mm)吊环,测量值相对稳定;但对于较厚壁(1.5,2.0,2.5 mm)吊环,每次测量值差别很大.通过手机拍摄视频,对不同时刻的液膜形状进行理论和实验分析,发现测量值不稳定的主要原因是颈缩突变,即拉伸过程中,液膜收缩从吊环外壁突变到内壁的程度不同,导致后续液膜断裂点的位置相差非常大,造成测量值的起伏不定.因此需将吊环平均直径替换为断裂时的液膜直径,对测量值进行修正.结果表明：修正后的表面张力系数与理论值的误差减小到了4.0%以内,验证了理论分析的正确性.     

利用力学-光学技术实现地磁水平分量实时监控

利用力学和光学技术设计了一种测量地磁场水平分量的装置.在扭力矩和磁力矩作用下,线圈做简谐振动.测量简谐振动的周期和两次平衡位置的相对距离即可计算出地磁场水平分量.该装置结构简单,测量结果准确,可以实现动态实时测量.     

利用银纳米立方增强效率的多层溶液加工白光有机发光二极管

金属纳米粒子的局域表面等离子体共振效应常被用于增强有机发光二极管中激子辐射强度,其增强效果与金属纳米粒子的共振波长、共振强度及其与激子之间的耦合密切相关.本文将具有较强局域表面等离子体共振效应的银纳米立方引入多层溶液加工白光有机发光二极管中提升器件性能.在传统的溶液加工有机发光二极管中,发光层主体一般具有较强的空穴传输性,因此激子主要在发光层/电子传输层界面附近复合.本文将银纳米立方掺入电子传输层中,使银纳米立方与激子之间产生充分的耦合作用,提高激子发光强度.对银纳米立方包裹二氧化硅外壳,一方面优化纳米立方与激子之间的距离,另一方面减小其对器件中电荷传输的影响.通过优化银纳米立方的浓度,多层溶液加工白光有机发光二极管的电流效率达到30.0 cd/A,是基础器件效率的2倍.另外,由于银纳米立方的等离子体共振光谱较宽,同时增强了白光中蓝光和黄光的强度,因此引入银纳米立方基本没有影响白光的色度.研究结果表明引入金属纳米粒子是提升多层溶液加工发光二极管性能的有效方法.