碳涂覆光纤表面碳膜形成机理研究

通过分析碳涂覆光纤的测试结果，研究碳涂覆光纤碳膜的形成机理，并应用该机理解释涂覆光纤的高可靠性问题和影响光纤初始强度大小的因素。     

三氧化钨表面氢吸附机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,在广义梯度近似下,研究了立方WO_3,WO_3(001)表面结构及其氢吸附机理.计算结果表明立方晶体WO_3理论带隙宽度为0.587 eV.WO_3(001)表面有WO终止(001)表面和O终止(001)表面两种结构,表面结构优化后W—O键长和W—O—W键角改变,从而实现表面弛豫;WO终止(001)表面和O终止(001)表面分别呈现n型半导体特征和p型半导体特征.分别计算了H原子吸附在WO终止(001)表面和O终止(001)表面的H—O_(2c)—H,H—O_(2c)…H—O_(2c),H—O_(1c)—H和H—O_(1c)…H—O_(1c)四种吸附构型,其中H—O_(1c)—H吸附构型的吸附能最小,H—O键最短,H失去电子数最多,分别为-3.684 eV,0.0968 nm和0.55e,此吸附构型最稳定.分析其吸附前后的态密度,带隙从吸附前的0.624 eV增加到1.004 eV,价带宽度基本不变.H的1s轨道电子与O的2p,2s轨道电子相互作用,在-8和-20 eV附近各形成了一个较强的孤立电子峰,两个H原子分别与一个O_(1c)原子形成化学键,最终吸附反应生成了一个H_2O分子,同时产生了一个表面氧空位.     

掺氢对乙炔预混火焰碳烟生成的影响

本文基于层流预混火焰燃烧器台架,研究不同掺氢比及不同当量比对乙炔预混火焰中碳烟生成的影响。结果表明,掺氢之后,火焰温度略有降低,且掺氢比越大,温度降低越明显;然而随着当量比降低,火焰温度逐渐升高。掺氢及降低当量比对碳烟生成有明显的抑制作用,掺氢比越高及当量比越小,碳烟体积分数降低越明显;通过对比相同乙炔流量掺氢与不掺氢两种工况下的碳烟体积分数发现,掺氢情况下的碳烟体积分数较小;因此,对于乙炔掺氢预混火焰,其碳烟生成的减少是乙炔含量的减少及氢气的稀释和化学影响的共同作用。     

基于光谱诊断的烃类火焰碳烟形成机理研究综述

碳烟主要是烃类燃料不完全燃烧生成的产物,其对人类健康、空气质量以及燃烧装置的使用寿命都会产生有害影响。碳烟生成是一个复杂的物理化学过程,控制碳烟排放,需要克服碳烟生成和燃烧过程中物理和化学演化的巨大差异,这些差异表现为对碳烟纳观结构和表面官能团随碳烟氧化活性反应变化的深入探索研究。近些年,研究人员对碳烟的生成机理开展了系列研究,对碳烟生成各个物理化学反应阶段有了一定认识。结合光谱诊断技术可深入了解燃烧系统碳烟形成过程,确定碳烟颗粒分子组成、精细结构、浓度分布等特征,也可从碳烟结构变化、黑体辐射强度等方面详细了解碳烟形成过程。该文旨在阐述光谱诊断技术对烃类火焰碳烟表征的研究进展和发展趋势,探讨LIBS, LII和LIF等作为诊断工具在包含背景辐射的火焰中检测碳烟生成过程产生辐射强度准确性等问题。主要介绍了烃类火焰碳烟的形成机理(从前驱体产生、生长到颗粒生成、凝聚,最后进行颗粒氧化)。总结了探测碳烟性质光谱诊断方法的应用以及光谱诊断技术对燃烧过程中碳烟表征的研究现状,包括对碳烟体积分数、温度和基于图像处理的碳烟结构表征,反应碳烟前驱体(多环芳烃)、反应气氛、温度等对碳烟颗粒物生成的影响。最...     

金刚石表面无定形碳氢薄膜生长的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了CH₂基团轰击金刚石(111)面所形成的无定形碳氢薄膜(a-C:H)的生长过程. 结构分析表明, 得到的无定形碳氢薄膜中碳原子的局域结构(如C–C第一近邻数)与其中氢原子的含量密切相关. CH₂ 基团入射能量的增加会导致得到的薄膜的氢含量降低, 从而改变薄膜中类sp³成键碳原子的比例.     

硅油基底表面铁薄膜的生长机理及表面有序结构

利用直流溅射方法在液体基底(硅油)表面成功制备出金属铁薄膜系统，研究了其生长机理及特征的表面有序结构.实验发现铁薄膜的生长过程与液相基底表面非磁性金属薄膜的情况类似，基本服从二阶段生长模型.连续铁薄膜中可观测到尺寸巨大的圆盘形有序结构，其生长演化与溅射功率、沉积时间和真空环境中的生长时间等实验条件密切相关.实验证明，此类有序结构是在薄膜内应力作用下，铁原子及原子团簇在液体表面自由扩散迁移，并最终在硅油基底表面某些区域成核凝聚所致.在较大溅射功率和沉积时间条件下，圆盘外部区域的铁薄膜中形成周期分布的波纹褶皱，其波长约为10 μm，波峰基本与圆盘的边界平行.进一步研究表明：在沉积过程中，由于沉积铁原子的局域能量作用，导致硅油的表面层结构发生改变而形成一聚合物层；在随后的冷却过程中，聚合物层的强烈收缩使铁薄膜处于很大的压应力场中，促使薄膜起皱形成波纹结构. 关键词： 液体基底 铁薄膜 生长机理 有序结构     

水分子辅助的一碳单元转移机理的密度泛函研究

为验证甘氨酰胺转甲酰基酶 (Glycinamideribonucleotidetransformylase ,GARTfase)催化的一碳单元转移反应是嘌呤“从头合成”过程中一个关键步骤的实验推测 ,用B3LYP方法 ,在 6 31G 基组水平上研究了GARTfase催化反应中水分子辅助的一碳单元转移机理 .该反应一共有两条可能的反应通道 :协同的 (patha)和分步的(pathb) ,计算表明 ,后者具有较低势垒 ,更占优势 .计算结果较好地证实了实验假设 ,并进一步表明 :水分子的参与能够缓解体系的张力 ,更有利于一碳单元转移反应的进行 .     

燃煤碳烟生成的实验研究

本文利用Hencken型的平面燃烧器，以激光诱导白炽光（LII）和平面激光诱导荧光（PLIF）系统对燃煤碳烟的生成进行在线测量。对直径4—12mm的煤柱颗粒开放式燃烧的OH和碳烟颗粒进行PLIF和LII的实验结果表明，燃煤形成碳烟和挥发分火焰几乎同时出现和消失，煤柱产生碳烟的持续时间约和煤柱颗粒的粒径的1．8次方呈正比...     

硼碳氮纳米管的热解法制备及生长机理研究

以乙二胺、二茂铁和硼氢化钠为原料,以N2和H2为辅气,用钴作催化剂,在不同温度下制备出了具有竹节状结构的硼碳氮(BCN)纳米管.根据透射电子显微镜观察,分析了BCN纳米管的生长机理.B和N的同时掺杂,所形成的五边形结构比单独N掺杂时具有更低的形成能,是竹节状结构形成的主要原因.用Raman光谱可以用来表征BCN纳米管中B和N的掺杂程度及纳米管的质量.分析表明,在860℃下制备的BCN纳米管竹节状结构最密集,质量最好,产率最高.扫描俄歇微探针分析表明,在860℃下制备的BCN纳米管的元素组成比为B∶N∶C= 关键词： BCN纳米管 热解 透射电子显微镜 Raman光谱     

CuBr激光充氢机理研究

详细研究了ＣｕＢｒ激光充氢后的激光动力学过程,解释了实验中观测到的两个现象：１）充氢后功率增大,其主要原因是：充氢使中心气体温度和ＣｕＢｒ分子蒸汽密度降低,从而减少了电子碰撞离解ＣｕＢｒ的有量损耗,导致电子温度上升。同时,脉冲期间的电子密度增加,电子密度的趋肤效应减弱,激光的“黑心”现象被改善。２）存在一个最佳充氢范围,其原因是：充氢后,随着气体温度的进一步降低,电子温度和铜原子度也将下降,它们与     

一种晶体表面水平纳米线生长机理的蒙特卡罗模拟研究

采用动力学蒙特卡罗方法模拟,发现在较低过饱和度流体中对称性破缺的简单立方晶体光滑（001）表面上基于晶核的水平纳米线的生长机理．在此基础上,进一步研究了各向异性的表面上经向和纬向热粗糙度对纳米线形貌的影响,分析了纳米线的生长随时间的变化,并系统讨论了纳米线生长速率与表面经向和纬向热粗糙度、过饱和度、晶面尺寸以及表面扩散作用的依赖关系．     

钯和铂金属在石墨烯表面不同生长机理第一性原理研究

本文采用密度泛函计算方法,研究了钯和铂金属在石墨烯表面不同的生长机理.几何结构和电子结构分析表明,钯金属的d2z轨道电子通过石墨烯的π电子为中介,转移电子至钯金属的dxz+dyz轨道,并保持石墨烯的π电子不变.该电荷转移机理增强了钯金属与石墨烯衬底之间的相互作用,是钯在石墨烯表面生长的主要原因.反之,铂金属不存在该生长机理,而铂原子的自发团聚是铂金属无法在石墨烯表面生长的另一主要原因.     

硫酸钠溶液中方解石表面油膜脱附机理研究

摘要：本文重点研究油湿型方解石表面形成的过程和方解石表面油膜在SO42-作用下脱附的过程,从分子尺度探究油膜形成机理和SO42-作用机理。首先,为模拟碳酸盐岩储层实际而建立油湿型碳酸盐岩表面。范德华力和静电作用下油分子运动到方解石表面形成双层结构的油膜,方解石由水湿变为油湿。结果表明,与第二层相比,第一层排列更有序,结构更稳定,对储层润湿性影响更大。而后,研究方解石表面油膜在SO42-作用下脱附的过程和作用机理。方解石表面油膜的脱附可以分为两步：静电作用下水通道的形成;氢键作用下水膜的形成。最终,方解石表面由油湿变为水湿。研究表明：SO42-参与了方解石表面油膜脱附过程中重要的静电力作用和氢键作用,加速了水通道和水膜的形成,加速了方解石表面油膜的脱附,对储层润湿性影响较大。     

π电子碳烟成核反应路径的研究

由于具有多自由基特性,两个多环芳烃能通过它们的π电子发生二聚,因而发生碳烟颗粒成核过程。本文使用量子化学方法研究了π电子碳烟成核的反应路径,计算得到了其开壳单重态的反应势能面,结果表明,由于多环芳烃的多自由基特性以及色散力的影响,该反应势能面的能垒低于反应物,因此π电子碳烟成核反应易发生。最后通过比较开壳单重态与闭壳单重态的反应路径,具体阐述了π电子在该成核路径中起到的重要作用。     

稀氢氟酸中硅表面氢终端的原位拉曼光谱研究

本文用共焦显微拉曼系统原位观察了Ｓｉ（１００）表面氢终端原子在稀氢氟酸中的变化过程。研究表明：在硅片浸入氢氟酸溶液的初期,表面主要被硅和三个氢原子的结合体（Ｓｉ Ｈ３）以及硅和两个氢原子的结合体（Ｓｉ Ｈ２）所覆盖。随着腐蚀过程的延长,Ｓｉ Ｈ３越来越少,Ｓｉ Ｈ２的信号不断增强,并且,硅和单个氢原子的结合体（Ｓｉ Ｈ）的信号也开始出现。最终,硅表面主要被Ｓｉ Ｈ２所覆盖,有少量Ｓｉ Ｈ３和Ｓｉ Ｈ键。本文还表明,拉曼光谱用来原位观察半导体材料表面终端原子键在溶液中的变化是很有用的工具     

乙醇柴油混合燃料碳烟特性可视化研究

在一台电控共轨光学发动机上,采用高速摄影法,对不同掺混比例的乙醇柴油混合燃料进行研究,获取了缸内燃烧火焰图像,通过双色法得到表征碳烟总体分布的KL因子,分析了乙醇这种含氧生物质燃料对缸内燃烧过程和碳烟生成特性的影响。研究结果表明,随着乙醇掺入比例的增加,滞燃期相对延长,燃烧持续期缩短,火焰的亮度和分布面积都随之下降。KL因子的最高浓度降低,碳烟浓区的分布区域减小,碳烟的氧化进程加快。     

碳化硅表面氢气吸附机理研究

在CVD沉积SiC过程中,载气体H2与沉积SiC基体表面的反应影响沉积速率和沉积产物品质,因此研究这些微观反应机理具有十分重要的科学意义和工程价值。本文基于第一性原理研究了H2在3C-SiC(111)（硅原子暴露面）和3C-SiC(-1-1-1)（碳原子暴露面）面的吸附位置、吸附能、电子结构和覆盖率等吸附情况。发现H2倾向于吸附在3C-SiC(111)面,H原子的最稳定吸附位为OT位（顶位）且属于化学吸附。H2在吸附时会自发解离为两个H原子,以双顶位形式吸附在两个相邻的Si原子上。该过程中基体表面Si原子的电子向H偏移,此时两者的主要相互作用源于Si原子的p轨道和H的s轨道的重叠杂化。通过计算氢气在表面的覆盖率,发现吸附能随着覆盖率的增大而增大,在低H覆盖率(θH≤4/9 ML)下,H原子之间存在着较强的吸引力,随着H覆盖率的增加(θH＞4/9 ML),H原子之间排斥力逐渐增大,吸附能增加趋缓,整体结构更加稳定。     

折射率梯度表面机理的研究

本文构建了一种折射率梯度表面,并利用几何光学法对其物理机理作了研究,发现这种折射率梯度表面可以实现入射波到正常反射波,异常反射波,以及介质波的转换.当入射点介质折射率大于某一阈值时,异常反射波束方向角正弦值与入射波束方向角正弦值存在线性关系,意味着平行入射的波经介质后将平行出射到空气;而当折射率梯度常数大于某一阈值时,任何方向入射的波在透射到介质后,将发生全反射,被束缚在介质中.总而言之,通过调节结构参数,可以实现对波束方向与强度的人工调控,从而提供了一种人工可控的全介质梯度表面的工程实现思路.