微纳米加工技术在纳米物理与器件研究中的应用

物质在纳米尺度下可能呈现出与体材料不同的物理特件，这正是纳米科技发展的基础之一。要想探索在纳米尺度下材料物埋性质的变化规律及可能的应用领域，离不开相应的技术手段，微纳米加工技术作为当今高技术发展的重要技术领域之一，是实现功能人工纳米结构与器件微纳米化的基础。本文根据几个不同的应用领域，介绍了微纳米加工技术在纳米物理与器件研究领域的应用。     

Analysis of Beams with Piezoelectric Actuators

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｕｅｔｏｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｓｍａｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｒｏｂｅｉｎｔｏｔｈｅｉｒｍｅｃｈａｎｉｓｍａｓａｃｔｕａｔｏｒｓａｎｄｓｅｎｓｏｒｓ[1].Ｏｎｅｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔｕｄｉｅｓｉｎｖｏｌｖｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａｔｏｒｓｗｈｉｃｈａｒｅｓｕｒｆａ…     

Weighted Solution of Small-Deflection Buckling Equation of Thin Shell

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｉｎ＿ｗａｌｌｅｄｓｈｅｌｌｈａｓｍａｎｙａｐｐｌｉａｎｃｅｓｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｕｃｈａｓｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅ,ｏｕｔｅｒｓｈｅｌｌｏｆｓｕｂｍａｒｉｎｅｗｈｉｃｈａｒｅｕｓｕａｌｌｙｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｅｘｔｅｒｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ .Ｗｈｅｎｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｏｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｓｈｏｕｌｄｃｏｎｓｉｄｅｒｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｐｒｏｂｌｅｍｉｎｓｅｒｖｉｃｅ ,ｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｂｕｃｋｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｕｎ…     

电场作用下压电层合梁的分析

利用压电介质的二维本构关系,推导出带有上、下压电激励器的弹性梁在电场作用下的位移,应力分布的解析表达式,得到了压电激励器对弹性梁的等效作用力,最后给出了带有上,下压电激励的弹性梁在一端固支或两端简支边界条件下的算例。     

压电智能梁振动控制的优化设计

本文研究了压电智能梁振动控制中压电传感作动元件的优化设计,并考虑了控制增益和结构阻尼的影响。采用负速度反馈控制策略及等效阻尼比优化准则。对简支梁和悬臂梁采用遍历搜索的方法计算了不同增益和结构阻尼下的优化,结果对进一步研究优化设计和振动控制有一定的参考价值。     

基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹宽带可调谐超材料吸收器

太赫兹超材料吸收器作为一种重要的太赫兹功能器件,被广泛应用于生物医学传感、电磁隐身、军用雷达等多个领域。但这种传统的超材料吸收器结构具有可调谐性差、功能单一、性能指标不足等缺点,已经无法满足复杂多变的电磁环境的要求,因此可调谐超材料吸收器逐渐成为了太赫兹功能器件领域的研究热点。为实现超材料吸收器吸收特性的调谐,通常从调节谐振单元或基底材料的电磁特性或调节超材料结构单元的几何尺寸两个方面出发。设计了一种基于石墨烯和二氧化钒的太赫兹宽带可调谐超材料吸收器。该吸收器由工字型二氧化钒谐振层、连续石墨烯层和被Topas介质隔开的金属反射层组成。数值模拟结果表明,当二氧化钒材料处于全金属状态（电导率为200 000 S·m-1）且石墨烯的费米能级设为0.1 eV时,吸收率超过90%的吸收带宽达到了2.8 THz。通过调节石墨烯的费米能级,使其在0.1～0.3 eV之间变化时,该吸收器的工作频率发生了明显的蓝移。由于二氧化钒材料从绝缘状态到金属状态的相变特性,通过控制电导率使其在100～200 000 S·m-1之间变化时,所提出的宽频结构在反射器和吸收器两种工作状态之间自由切换。此外,还分别监测了该超材料吸收器在1.87,3.04和4.16 THz三个完美吸收峰处的表面电流分布,讨论了其工作机理。所设计的结构通过石墨烯和二氧化钒两个独立可调“开关”实现了对吸收器工作频率和吸收振幅的双重控制,为设计多功能太赫兹器件提供了新的发展思路。     

薄壳小挠度屈曲方程的加权解法

基于薄壳小挠度屈曲方程,提出了一种求临界载荷解析表达式的加权解法.在复杂边界条件下,小挠度屈曲方程的解析解仍然是一个难点.以轴对称屈曲问题为例,从方程中找出临界载荷的影响因素,加权平均得到临界载荷,再用特例解确定影响系数.这一方法利用特殊问题的已知解来求一般问题的解析解,简化了求解过程,拓宽了解决问题的范围;其计算结果与利用Algor有限元程序得到的数值解一致.