表面黏附导致的接触行为转变

应用大规模分子动力学方法, 模拟了具有不同原子级粗糙形貌的两种刚性球形探头与弹性平面基体的黏附接触行为. 研究了载荷与真实接触面积、接触界面排斥力与真实接触面积, 以及黏附力与真实接触面积之间的关系. 分子模拟得到的载荷与真实接触面积的关系, 与连续力学接触理论预测很好地定性一致. 无论是原子级光滑探头还是粗糙探头, 黏附接触下的排斥力与真实接触面积的关系, 都与无黏附接触时的规律相一致, 即黏附力对接触行为的影响作用, 可以等效为附加在真实外载荷基础上的虚拟载荷, 将对黏附接触行为的分析转变为无黏附接触分析. 两种探头的黏附力随真实接触面积都呈幂函数形式的增长, 但是, 原子级光滑探头的幂指数大于1, 而原子级粗糙探头的幂指数小于1. 关键词： 接触行为 表面黏附 分子动力学模拟     

单晶硅微纳构件加工表面性能的时变性研究

采用蒙特卡罗方法和分子动力学方法相结合, 模拟单晶硅微纳构件加工表面的时效过程, 研究其对加工表面质量和构件力学性能的影响. 模拟结果表明: 在时效过程中, 单晶硅微纳构件加工变质层的有序度显著提高, 残余应力大幅降低, 表面粗糙度略有增加, 此外还发现加工变质层中非晶硅原子在时效过程中大幅减少, 部分非晶硅出现了再结晶现象, 其中部分BCT5-Si以及金属相(Si-Ⅱ)结构原子转化为金刚石结构(Si-I). 时效作用对加工后单晶硅微纳构件表面性能具有重要的影响, 同时可以提高微纳构件的拉伸力学性能. 关键词： 蒙特卡罗方法 纳米加工 表面性能 时变性     

椭偏法测量表面微粗糙合金钢材料的光学常数研究

采用椭偏法测量入射光波长为0.632μm,入射角为50°～85°时合金钢的光学常数。考虑材料表面的粗糙度,用Ohlidal-Lukes理论对所测光学常数值进行了修正,发现椭偏参量的修正量随入射角增大而增大。结果表明,测量入射角在50°～70°范围内测量值与修正后计算结果基本一致,在70°～85°范围内测量值与修正后的计算结果差距较大。因此,用椭偏法测量合金钢光学常数时使入射角小于70°,测量结果会更加准确。     

表面粗糙度对玻璃钢材料放气速率影响的试验研究

设计了一套基于压差流量法的试验装置来测量不同表面粗糙度玻璃钢试样的放气速率;采用两种砂纸(100#和500#)打磨而得到两种不同表面粗糙度玻璃钢试样;采用扫描探针显微镜对试样表面粗糙度进行测量,测量了不同表面粗糙度试样在不同温度下的放气速率。试验结果表明:测量室温度越高,玻璃钢试样的放气速率越大;试样的表面粗糙度越大,其放气速率越大。     

第一性原理研究氧在Ni(111)表面上的吸附能及功函数

采用基于密度泛函理论（DFT）广义梯度近似（GGA）下的第一性原理方法系统地研究了不同覆盖度下O在Ni（111）表面的吸附特性.计算结果表明,O在Ni（111）表面的稳定吸附位为三重面心立方（fcc）洞位,吸附能随着覆盖度的增加而减小,O诱导Ni（111）表面功函数的变化量与覆盖度成近线性关系,并随着覆盖度的增加而增大.同时,通过对电子密度和分波态密度的分析发现：O在Ni（111）表面的吸附使得Ni表面电子向O原子转移,形成表面偶极矩,导致功函数增加;表面Ni原子的3d轨道和O的2p轨道通过耦合、杂化作用形成成键态和反键态,而反键态几乎不被占据,因而O—Ni键相互作用比较强,吸附能较大. 关键词： 表面吸附 密度泛函理论 吸附能 功函数     

磁控溅射制备微球表面金属Mo涂层的研究

利用磁控溅射制备了各种工艺参数不同的微球表面金属Mo涂层样品,并通过白光干涉仪和扫描电子显微镜对样品的表面及剖面进行了系统的测试分析。分别探究了溅射工作气压和沉积制备时间对微球表面Mo涂层表面形貌以及结晶质量的影响规律。结果表明通过优化工艺参数可制备微球直径约为800μm、涂层厚度为3.5μm到14.1μm、厚度均匀性良好的微球表面Mo涂层。Mo涂层中的晶粒呈现出柱状结构致密堆积在一起,且随涂层的厚度增加晶粒间空隙增大。     

样品表面银膜的粗糙度对钛酸钡微球成像性能的影响

研究了样品表面镀有不同表面粗糙度的银膜对钛酸钡（BaTiO₃ glass,BTG）微球成像效果的影响,发现当银膜表面的粗糙度（RMS）从3.23 nm增大到6.80 nm时,用直径为15 μm的BTG微球观察直径为250和580 nm的微球阵列,样品的成像范围增大.另外,BTG微球还可以清晰分辨原本不可分辨的直径为200 nm的微球阵列.结果表明,粗糙银膜引起的散射作用和表面等离激元波的局域场增强效应,使得更多物体的高频信息耦合进微球,提高了微球成像的分辨率和成像范围.     

充气过程对微球表面形貌的影响

对空心玻璃微球(HGM)在高温充气过程中的表面形貌进行了研究。分析局部晶化出现的时间和条件,并通过其表面形貌、成分分析探究了其随时间的变化规律。研究结果表明：影响HGM高温充气后表面形貌的因素主要有充气温度和充气压力;充气温度越高、压力越大表面形貌发生变化所需时间越短。导致表面形貌变化的本质原因是结晶分相,结晶成分主要由Na, B等元素组成。HGM的表面结晶分相使其表面粗糙度大幅度升高,但随着脱离充气环境后放置时间的延长而又逐渐降低。其表面粗糙度降低的主要原因是Na, B等元素的逆向迁移。     

水平梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热系数

本文在均质表面的单个球缺形液滴换热模型和液滴通用尺度分布规律的基础上,结合梯度表面能材料表面的液滴分布和凝结换热特性,得到了一维水平梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热计算式。在此基础上,研究了壁面过冷度、接触角梯度、工质物性等参数对梯度表面能材料表面滴状凝结换热性能的影响。结果表明:随着过冷度的增加和凝结工质汽化潜热的增大和表面张力的减小和接触角梯度的增大,平均表面凝结换热系数会增大。     

表面粗糙度对薄膜面向热导率的影响研究

通过求解声子辐射输运方程(EPRT)计算得到了薄膜的面向晶格热导率.在薄膜界面采用与声子波长相关的镜反射率模型,考虑了薄膜的厚度、温度和表面粗糙度等对其热导率的影响.结果表明,界面粗糙度对薄膜热导率的影响很大.减小界面粗糙度,会使得薄膜热导率大大增加.另外,薄膜厚度减小使得热导率峰值对应的温度增加.     

人为扰动的模型势函数及其动力学特征

目前,结合高精度从头算方法和全维量子动力学计算,对四原子气相反应,理论计算可以获得与实验结果完全一致的结果。一般情况下,一个精确的量子动力学模拟需要一个精确的势能面,但是在实际的计算当中,势能面的拟合误差是不可避免的。在本文中,我们考察了在模型势能面外加各种扰动时的动力学反应行为,在2维的势能面上进行了量子动力学计算。反应速率常数对近反应能垒区域或最小能量反应路径上的干预是较为敏感的,但是在势能面上的其它地方加入的外加干扰对反应速率影响不大。本文给出一个比较重要的和比较简单的结论,在量子动力学模拟中,在精确的势能面上增加相关的扰动,会帮助我们更深入地理解给定类型的反应,对于一个特定体系,其精确势能面上可以作为一个模型体系研究。     

Enhanced surface free energy of polyimide fibers by alkali treatment and its interfacial adhesion behavior to epoxy resins

In this article, polyimide (PI) fibers were modified by alkali treatment, and PI fiber-reinforced epoxy composites were fabricated. The effects of different alkali treatment times on the surface properties of the PI fibers and the adhesion behaviors of PI fiber/epoxy composites were studied. The surface morphologies, chemical compositions, mechanical properties, and surface free energy of the PI fibers were characterized by atomic force microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, single-fiber tensile strength analysis, and dynamic contact angle analysis, respectively. The results show that alkali treatment plays an important role in the improvement of the surface free energy and the wettability of PI fibers. We also found that, after the 3 min, 30 °C, 20 wt% NaOH solution treatment, the fibers possessed good mechanical properties and surface activities, and the interlaminar shear strength of the composites increased to 64.52 MPa, indicating good interfacial adhesion properties.     

fcc金属表面能的各向异性分析及表面偏析的预测

本文将元素变量(φ^*和n_WS)和MAEAM相结合,从原子尺度上对10种fcc金属Cu,Ag,Au,Ni,Pd,Pt,Rh,Al,Ir和Pb的38个不同晶面的表面能进行模拟计算及各向异性分析. 结果表明,fcc金属的密排面(111)的表面能最小,则该晶粒取向优先生长,与实验结果和第一原理的LMTO-ASA计算结果一致;各个晶面的表面能均随着其他晶面与(111)晶面的夹角cosθ_(hkl)的增长而呈线性 关键词： FCC金属 MAEAM 表面能 表面偏析     

形状和原子数对纳米晶表面能的影响

确定了德拜温度与原子相互作用势的相互关系以及直角形纳米晶原子的平均配位数与形状和 原子数的关系.应用统计物理理论得到直角形纳米晶的表面能随温度、原子数和形状的变化 规律.以Ar纳米晶为例，讨论了形状和原子数对纳米晶表面能的影响. 关键词： 纳米晶 表面能 形状和线度     

Two component silicone modified epoxy foul release coatings: Effect of modulus, surface energy and surface restructuring on pseudobarnacle and macrofouling behavior

Two component silicone modified epoxy resin based low surface energy and non-toxic foul release coatings were developed. Silicone modified epoxy resin with 15 and 30% silicone content was used as component A and a polyether diamine (Jeffamine-500) was used as the component B. Free standing films were prepared by casting a mixture of components A and B in stoichiometric proportions. The surface composition, surface topography and wetting properties of the coatings were studied by angle resolved X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM) and contact angle goniometry respectively. The mechanical properties of the cured films were evaluated by tensile measurements as well as dynamic mechanical analysis. Pseudobarnacles made of aluminium studs were attached to the coated panels and adhesion tests were carried out by a pseudobarnacle tester. Coated panels were exposed in Mumbai harbor for fouling studies for a period of 90 days. Surface restructuring studies of the coatings upon immersion in seawater were carried out by measuring the changes in advancing and receding contact angles by contact angle goniometry. The effect of surface energy, modulus and surface restructuring of the coatings on the macrofouling and pseudobarnacle adhesion properties has been discussed in detail.     

The potential energy surface and chaos in 2D Hamiltonian systems

We provide a new insight into the relationship between the geometric property of the potential energy surface and chaotic behavior of 2D Hamiltonian dynamical systems, and give an indicator of chaos based on the geometric property of the potential energy surface by defining Mean Convex Index (MCI). We also discuss a model of unstable Hamiltonian in detail, and show our results in good agreement with HBLSL's (Horwitz, Ben Zion, Lewkowicz, Schiffer and Levitan) new Riemannian geometric criterion.     

Modification in etching characteristics and surface topography of some electron irradiated polymers

Track formation in polymers is a complex phenomenon in which not only primary but also secondary processes, such as formation of radicals and chemical processes, are involved. In the present work, the influence of 2 MeV electrons on the etching properties and the surface topography of polyethylene terephthalate (PET) and polyimide (PI) are studied. The increase in the bulk etch-rate and a decrease in the activation energy of etching were observed for both the polymers. The surface roughness of both polymers was reduced due to electron irradiation.     

Kr-CS体系势能面及束缚态能级的理论研究

本文利用从头算方法首次计算得到Kr原子与CS分子在“冻结核”近似下的相互作用离散势能点, 并拟合得到二维势能面. 该体系在R=7.76 a0, =111.4o处存在一个近T型的全域极小值, 势能值为-178.54 cm-1, 整个势能面表现较强的各向异性. 在该势能面基础上数值求解体系的薛定谔方程, 计算得到体系J ≤ 15的束缚态能级及微波谱跃迁频率.     

MEMS与MEMS光开关

微机电系统(MEMS)技术是一种新型制造技术,在光通信的发展中得到广泛的应用,有极大的市场价值.在整个光通信中,光开关是较为重要的光无源器件,在光网络系统中可对光信号进行选择性操作.随着光通信的日益发展,对光开关的技术要求也日益提高,利用MEMS技术制作的新型光开关具有体积小、重量轻、能耗低、集成化程度高等特点,从而日益成为研究的热点.本文简单介绍了MEMS技术和其主要特点,并较详细地阐述了MEMS技术在光通信中的应用,以及MEMS光开关的结构、发展趋势和目前存在的主要问题.     

Study of surface cell Madelung constant and surface free energy of nanosized crystal grain

Surface cell Madelung constant is firstly defined for calculating the surface free energy of nanosized crystal grains, which explains the physical performance of small crystals and may be greatly beneficial to the analysis of surface states and the study of the dynamics of crystal nucleation and growth. A new approximative expression of the surface energy and relevant thermodynamic data are used in this calculation. New formula and computing method for calculating the Madelung constant α of any complex crystals are proposed, and the surface free energies and surface electrostatic energies of nanosized crystal grains and the Madelung constant of some complex crystals are theoretically calculated in this paper. The surface free energy of nanosized-crystal-grain TiO₂ and the surface electrostatic energy(absolute value) of nanosized-crystal-grain α -Al₂O₃ are found to be the biggest among all the crystal grains including those of other species.