三维非连续变形分析方法碰撞分析及其应用

将具有完备动力学理论的非连续变形分析(DDA)方法应用于块体碰撞研究。基于三维DDA(3D DDA)方法,按时步输出块体碰撞过程速度变化和接触嵌入量,进而得到块体碰撞恢复系数、冲量、冲击力。以此为参考指标,采用斜抛、面-面对心等碰撞模型,验证3D DDA方法模拟块体碰撞的有效性,并将3D DDA方法应用于多米诺骨牌倾倒、滚石边坡成灾及防护等算例分析,探讨了多米诺骨牌倾倒机制、滚石启动及运动行为、滚石灾害防护方案。结果表明:多米诺骨牌间距越大,同一块体被碰撞时间越迟,其最终稳定时间也越迟,与下一块体碰撞的动能越大;滚石运动呈侧向平动及转动三维运动特征,每一次碰撞,均引起动能、轨迹或状态的显著变化;滚石拦挡设施弹簧刚度越大,越先达到最大冲击力,最大冲击力随弹簧刚度的增加而减小;可结合树木阻挡效应,耗散滚石动能,降低滚石飞跃高度,使滚石灾害减轻或控制在防护范围以内。     

沟槽型硅微结构中子探测器的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗模拟方法研究了微结构参数、填充致密度等因素对沟槽型微结构半导体中子探测器(MSND)性能的影响规律,并开展了沟槽型MSND的优化设计研究。研究表明,随着沟槽间距的增加,MSND的探测效率呈下降趋势;当沟槽间距固定时,存在最优的沟槽宽度使得探测效率最大化;沟槽深度越大,探测效率越高。沟槽宽度和沟槽间距为15μm和5μm是一对优化的参数组合,可保证较高的探测效率和较平稳的系统甄别阈-探测效率曲线。当系统甄别阈取300keV时,沟槽宽度、间距和深度分别为15,5μm和200μm时的MSND热中子本征探测效率可达37.77%,与平面探测器相比提高了9.2倍;对137 Cs源662keV伽马射线的中子-伽马射线甄别比可达4.1×103,与平面探测器相比提高了23.7倍。本工作从理论上证明了MSND可解决传统平面型半导体中子探测器探测效率低的难题,同时可保持半导体探测器中子-伽马射线甄别容易的特点。     

定向凝固过程中枝晶侧向分枝生长行为与强制调控规律

采用相场法数值模拟研究了定向凝固过程中随机噪声条件下枝晶侧向分枝生成行为与强制扰动条件下侧向分枝调控规律. 模拟结果表明: 随机噪声条件下, 侧向分枝整体上并无规则性, 但产生频率存在一定分布范围, 且在一定时间段内会出现生成频率一致且具有极强相关性的一组侧向分枝, 即波包; 不同波包之间不具有相关性, 但不同波包内部的侧枝生成频率基本相同, 且与侧枝整体频谱曲线峰值位置处的频率基本相当; 强制周期扰动条件下, 当扰动频率处于侧向分枝整体生成频率范围内时, 可激发枝晶产生规则侧向分枝, 且扰动频率与波包内侧枝生成频率一致时侧向分枝最发达. 研究结果可为向定向凝固枝晶形态的调控提供理论指导.     

Ba7AgGa5S15:一种新型混合金属硫化物的非线性光学性能研究

采用高温熔融-自发结晶法成功获得一种新型混合金属硫化物Ba7AgGa5S15.该化合物结晶于非中心对称的P31c空间群(No.159),晶胞参数为a=0.964 53(10) nm,c=1.805 9(4) nm,Z=2.其结构是由[Ga4 S10] T2超四面体与[AgS4]四面体共顶点连结形成的含有18元环孔道的三维网状框架,孤立的[Ga(2)S4]四面体填充在孔道中,Ba2+填充在该三维框架结构的空隙当中.第一性原理计算研究了该化合物的电子结构、态密度、双折射率、二阶非线性光学系数,以及倍频密度.结果 表明,该化合物具有大的光学带隙(3.76 eV),其带隙主要由S3p,Ba5d和Ga4s轨道决定;其d33方向上的倍频系数约为AgGaS2的0.4倍,主要倍频贡献来源于[AgS4]和[GaS4]四面体.该研究表明在Ag-Ga-S体系中引入Ba2+,形成的Ba7 AgGa5S15表现出比AgGaS2更宽的带隙,有利于产生高的激光损伤阈值(LDT).     

Intrinsic charge transport behaviors in graphene-black phosphorus van der Waals heterojunction devices

Heterostructures from mechanically-assembled stacks of two-dimensional materials allow for versatile electronic device applications. Here, we demonstrate the intrinsic charge transport behaviors in graphene-black phosphorus heterojunction devices under different charge carrier densities and temperature regimes. At high carrier densities or in the ON state,tunneling through the Schottky barrier at the interface between graphene and black phosphorus dominates at low temperatures. With temperature increasing, the Schottky barrier at the interface is vanishing, and the channel current starts to decrease with increasing temperature, behaving like a metal. While at low carrier densities or in the OFF state, thermal emission over the Schottky barrier at the interface dominates the carriers transport process. A barrier height of ~67.3 meV can be extracted from the thermal emission-diffusion theory.     

悬空石墨烯对其表面金纳米膜形貌的影响

石墨烯与金属间的相互作用是石墨烯器件研究中的关键问题之一,其涉及石墨烯器件的电学接触、锂离子电池石墨烯电极、石墨烯金属光学等方面.本文重点研究了不同层数的悬空石墨烯表面金纳米膜退火前后的形貌演化过程,观测到两个重要的现象:1)排除基底影响后的悬空石墨烯层数可以通过金纳米膜的形貌特征进行确认,但其随层数的变化趋势与有基底支撑的石墨烯正好相反;2)退火处理后的悬空石墨烯上的金纳米膜形貌演化过程具有类似水滴在荷叶上的行为.对悬空石墨烯表面金属纳米膜在退火前后的形貌变化规律及其现象背后的物理机理进行了详细的讨论和理论解释.     

原子层沉积技术沉积的FeOx包裹层显著提高Pd/C催化剂在甲酸分解放氢反应中的催化活性

Hydrogen generation from formic acid (FA) has received significant attention.The challenge is to obtain a highly active catalyst under mild conditions for practical applications.Here atomic layer deposition (ALD) of FeO_x was performed to deposit an ultrathin oxide coating layer to a Pd/C catalyst,therein the FeO_x coverage was precisely controlled by ALD cycles.Transmission electron microscopy and powder X-ray diffraction measurements suggest that the FeO_x coating layer improved the thermal stability of Pd nanoparticles (NPs).X-ray photoelectron spectroscopy measurement showed that deposition of FeO_x on the Pd NPs caused a positive shift of Pd3d binding energy.In the FA dehydrogenation reaction,the ultrathin FeO_x layer on the Pd/C could considerably improve the catalytic activity,and Pd/C coated with 8 cycles of FeO_x showed an optimized activity with turnover frequency being about 2 times higher than the uncoated one.The improved activities were in a volcanoshape as a function of the number of FeO_x ALD cycles,indicating the coverage of FeO_x is critical for the optimized activity.In summary,simultaneous improvements of activity and thermal stability of Pd/C catalyst by ultra-thin FeO_x overlayer suggest to be an effective way to design active catalysts for the FA dehydrogenation reaction.     

聚偏氟乙烯基含氟聚合物介电和储能研究进展

聚偏氟乙烯（PVDF）和偏氟乙烯（VDF）／三氟乙烯（TrFE）二元共聚物以其优异的铁电、压电性能而备受关注。近年来,该类聚合物经物理／化学改性后表现出非常优异的介电、储能性能,尤其在高储能放电电容器领域被寄予厚望。经分子组成优化和挤出拉伸处理的PVDF基含氟聚合物在室温下具有高介电常数（12～60）,高击穿电场强度,...     

耦合微盘及带输出波导的单微盘腔的耦合模式特性

光学微腔具有很高的品质因子和很小的模式体积,在光电子器件研究方面具有重要的应用价值.运用时域有限差分(FDTD)法和Padé近似频谱分析法模拟研究了耦合微盘及带输出波导的单微盘微腔由于空间对称性破坏导致的模式耦合现象;特别计算了耦合模式的场分布和品质因子,并由场分布得出不同角量子数模式的能量比例.对耦合微盘,模式耦合引...