高温高压下Zr2AlC的结构及热学性质的第一性原理

利用密度泛函理论研究了高温高压下Zr₂AlC的结构和热力学性质,计算得到Zr₂AlC的晶格参数与实验值符合较好．研究了Zr₂AlC的弹性常数、体模量、剪切模量和杨氏模量等力学性质随压力变化的趋势．同时研究了维氏硬度随压力的变化趋势．通过计算得到的杨氏模量预测了Zr₂AlC的弹性各向异性．最后,基于准简谐德拜模型,成功预测了Zr₂AlC的德拜温度、热容、热膨胀系数和Grüneisen参数随着压强和温度的变化关系.     

瞬态光谱测量中的触发与同步技术

设计加工了一套高速单脉冲触发电路,触发门限在150 mV～1.5 V范围内连续可调,输出脉冲宽度可自行调节,其响应时间小于50纳秒.提出了通过短脉冲半导体激光器测量触发延时的同步方案.在此基础上利用带像增强的ICCD探测器,建立了瞬态光谱测试系统,并实时测量了环氧丙烷爆燃转爆轰过程的瞬态光谱.触发与同步技术是研究的重点.     

壬基酚聚氧乙烯醚的冲击压缩实验研究

 利用二级轻气炮对有机大分子乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚（C₃₅H₆₄O₁₁）进行了系列动高压加载实验。在11~42 GPa冲击压力范围内测量了7个Hugoniot数据。结果表明，在17.8 GPa处，该物质的Hugoniot曲线出现拐折。这一现象意味着在高温高压条件下，壬基酚聚氧乙烯醚体系的分子基团发生了结构性相变。     

聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯各向异性光学性质理论研究

作为重要的光学薄膜材料,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)在诸多工业领域已得到广泛应用.本文利用密度泛函理论结合分子动力学方法深入系统地研究了这两种聚合物的各向异性光学性质,并对比分析了不同分子链长度和微观结构对其各向异性光学性质的影响.计算结果表明PMMA和PC都具有较高的本征双折射率,且分子链长度对本征折射率的影响显著.在可见光范围内,单体单元PMMA本征双折射率在10%以上,而三单元结构本征折射率则不到4%.对于体相结构多聚体,从立方结构拉伸到厚度仅有6?的过程中,PC不同方向折射率最大差异高达6%,而同样情况下PMMA不同方向折射率差异仅有1.3%.此项研究有助于理解PMMA和PC聚合物各向异性光学特征产生的原因和影响因素,从而进一步指导和促进其在更多领域的发展与应用.     

光声池径向共振模式耦合系数理论分析

光声光谱法是基于红外吸收光谱原理的一种高灵敏度的微量气体探测技术。它使用声共振腔来实现微弱声信号的共振放大。通过调节激光的调制频率,当它等于腔的某个共振频率时,在腔内形成声驻波,而腔本身的作用相当于一声放大器。共振腔的放大作用取决于当前被激活的共振模式、腔的品质因素、声传感器的状态以及电磁辐射与腔共振模式的耦合作用。值得关注的是,红外激光相对于声共振腔的入射方位不同则激励产生的光声信号幅值也不同。采用理论推导与数值计算相结合的方法,以圆柱形光声池为例,研究了径向共振模式下耦合系数受激光入射方位的影响。研究表明,激光入射角在0~π/2范围变化时耦合系数存在2个零点和2个极大值:入射角为0或tan-1(0.859 2×2R/L)时,耦合系数为零而径向共振失效;入射角为tan-1(0.556 8×2R/L)或tan-1(2R/L)时,耦合系数极大而径向共振最强。此处R为池径而L为池长。结果可用于指导光声池结构优化设计与安装调试,增强光声法检测微量气体的信号幅值,提高检测灵敏度。     

高浓度气体共振光声光谱信号饱和特性研究

采用恒流驱动耦合机械斩波技术在激光光声光谱装置上系统测量了5%—100%宽浓度范围甲烷气体的共振光声信号,发现在高浓度区共振光声信号呈现异常的饱和特征.基于气体吸收和光声光谱原理定量分析了光声信号饱和的主要原因及影响因素,研究表明,气体样本对入射光强吸收而导致的声源与本征共振模式的耦合系数改变是异常饱和的主要原因,并导出判定光声信号饱和深度的准则以用于判定高浓度气体饱和深度。     

铝阳极化冲击波探针的工艺探索

 为了在定形纯铝棒材（35 mm×Φ1.0 mm）上制取既薄、完整，又均匀、致密且电绝缘强度较高的绝缘膜，首先根据阳极化电解原理，测定了铝棒半球形端的极化曲线，获得了在50~60 ℃温度环境下铝绝缘膜稳定生长的区域在3~13 V之间这一重要的工艺条件；然后给出了铝电探针阳极化的步骤和相应的工艺参数。从而摸索出可批量生产适于液体冲击压缩实验的、性能一致性好、可靠性高的冲击波速度探测器的实验方法。同时，分析了电解系统温度条件以及沸水封孔工艺对强化铝绝缘膜的物理性质和电绝缘强度的影响。由此工艺可均匀地制得厚度在4~15 μm之间的Al₂O₃薄膜，在给定温度下制得平均厚度为6 μm的电探针耐直流电压为250 V、1 min，在液氮温度（77 K）下静置4 h后绝缘膜的物理外观和电绝缘强度都未发生变化。借助300 N·m冲击力发生器，测得该类探针的开关一致性不大于±20 ns。在较高冲击压力下，该特性有望得到进一步改善。     

苯冲击压缩特性的理论计算

用MCR液体变分微扰理论计算了苯冲击压缩曲线,计算中苯分子间相互作用势采用EXP-6等效两体势模型,势参数通过对实验数据的拟合优选,计算中采用了Tang修正后的硬球径向分布函数.计算结果在未反应段与Dick等人的实验数据符合较好.计算结果表明苯的振动激发对其冲击物性有着重要影响,选α值为13.4能更准确地反映苯分子间的相互作用.?     

低温冲击压缩实验中的装置与测试技术

一种改进的低温靶系统,包括低温靶体,超冷气流发生器及其控制器,气泡沸腾状态监控仪和阳极化铝冲击波同轴探测器,已经成功地引入基于二级轻气炮的低温冲击压缩实验.详细地剖析了其中的几种专用部件,讨论了相应的实验方法.最后,为了验证该系统,将液体CO2单质样品一次冲击压缩到22～60GPa(220～600 kbar)得到的Hugoniot数据与早先的实验结果进行比较.结果表明,改进后的低温靶系统结构合理、简单,操作安全,功能较多,成本较低.同时,利用本系统获得的液体CO2样品的冲击压缩数据精度高,重复一致性更好.很容易推广到凝点在300～77K范围内其它简单分子物质的冲击压缩实验.甚至有可能用于液氦(4K)或液氢(20K)温区的冲击压缩实验.     

瞬态光谱法测量环氧丙烷爆轰温度

采用具有像增强功能的光谱探测器——增强型电荷耦合器件ICCD和DG535同步控制器,应用激波管技术和光纤光谱方法,由压力传感器监测爆燃转爆轰的过程,在解决了同步控制,防止误触发等问题后,从爆炸激波管的侧窗拍摄到了环氧丙烷由爆燃转变为爆轰时刻的曝光时间为2μs,分辨率达到0·2nm的瞬态发射光谱。对所测光谱进行强度定标后,可直接得到环氧丙烷爆轰时刻的热辐射背景,用黑体辐射公式按照最小二乘法原则对其进行拟合,得到了环氧丙烷的爆轰温度为2416K。此爆轰温度的获得,为进一步分析环氧丙烷爆燃转爆轰过程的微观机理提供了实验数据。