一种薄膜中颗粒自动分层的新机制

一般制备固体表面上薄膜的方法是在固体表面涂抹一层含有固态胶体颗粒的液体膜,然后令液体蒸发而成。染料和墨水就是由悬浮在液体中的小颗粒构成的典型胶体。当液体蒸发时,这些颗粒融合在一起形成薄膜。研究人员从理论和实验两方面展示新的结果：如果颗粒尺寸足够大,两种不同尺寸的颗粒会在干燥过程中分层。较小颗粒形成的层位于大颗粒层的上方。这种分层方式与常规方式相反。如果制备某种胶体,能够在干燥过程中形成双层结构,则这种效应可以用来创造具有特殊性能的化妆品或者电子器件。     

肥皂膜过滤器的性能探究

物质分离是很多医疗和工业的核心技术.传统的固体过滤膜可以允许小于临界尺寸的粒子通过而阻挡大的粒子透过.然而,允许大粒子通过而小粒子停留的膜却很难人工制造.Birgitt Boschitsch Stogin、Luke Gockowski等人证明了完全由液体组成的液膜可以被设计成保留小于临界尺寸粒子而透过大尺寸粒子的过滤膜.基于上述研究,本文在液膜过滤器模型基础上进行解析推导,分析讨论了液膜的临界透过条件,并在实验中得到验证.同时,本文通过调节液膜表面张力系数实现了对粒子速度的筛选.     

振动颗粒物质“巴西果”分离效应实验和理论研究

本文通过实验和理论研究了影响"巴西果"分离的因素及其物理机理. 分析了振动加速度、大小颗粒尺寸和密度对分离时间的影响, 并利用流体模型对分离时间作估算, 对实验结果进行定性解释. 结果表明在振动频率固定时, 调节振动加速度是控制"巴西果"分离的一个主要手段. 振动加速度存在一个临界值, 当高于此临界值时, "巴西果"分离的主要物理机理由对流机理转变为几何填空机理, 且振动加速度对分离影响变小, 大颗粒尺寸对分离的影响增大. 可通过调节大颗粒的尺寸来改变分离效果. 当大、 小颗粒密度比为1时, 仍会出现"巴西果"分离现象. 增大小颗粒尺寸或密度可以促进"巴西果"分离.     

银纳米颗粒及阵列光传输性质的理论研究

纳米颗粒及其阵列结构的光学性能与颗粒本身的表面等离子体共振及周期结构参数密切相关.本文根据Mie散射理论和多极子振荡理论,研究了光在银球型纳米颗粒及阵列中的传输性质.对于单个纳米颗粒,当颗粒半径小于50 nm时,消光峰由电偶极子共振产生;当半径大于50 nm时,除电偶极子振荡产生的消光峰外,在短波处将出现由电四极子共振产生的消光峰,且两种极子的共振频率随颗粒半径的增加而减小.由电偶极子共振产生的消光峰位置的理论计算结果与实验结果相符合.对于由球形颗粒组成的无限大二维周期阵列,消光峰主要由单个颗粒产生的消光峰和Wood-Rayleigh反常衍射造成的消光峰组成.通过控制纳米颗粒的尺寸、形状以及阵列的周期、排列方式,可以调节两种极子的共振峰位.本文的结果将对设计具有特定光学性能的纳米结构产生重要的实际意义.     

颗粒介质的离散态特性研究

回顾了颗粒介质中应力的分布和传播模式以及物体在颗粒介质中运动所受阻力的研究进展，并报道了我们对颗粒体系中代表离散特性的颗粒尺寸效应对颗粒介质特性影响的研究.研究发现物体由于自身重量在颗粒介质中下沉的深度随着颗粒尺寸的增大单调减小；球体在下陷过程中受到的颗粒床的支撑力，除了在约1 mm范围的表面作用区域以外，与下陷深度之间满足很好的幂率关系，幂值在1.5—1.0之间，并且此幂值随着颗粒尺寸的增大而单调减小.颗粒床的支撑力与下陷深度的幂率关系可解释为颗粒介质内部应力结构重组的宏观反应结果. 关键词： 颗粒物质 离散介质力学     

杂质颗粒对受激布里渊散射介质光学击穿阈值影响的研究

建立了受激布里渊散射介质中热作用破坏的物理模型, 数值模拟了杂质颗粒的温度随其半径的变化曲线.结果显示,杂质颗粒存在一个最大热作用半径, 介质所含颗粒的尺寸在此半径附近时,介质最容易发生光学击穿现象, 其光学击穿阈值最低.在Continuum Nd: YAG种子注入式激光系统中,选取FC-3283, GF-180和HFE-7100介质, 通过不同孔径的过滤膜进行过滤,并研究了过滤前后的光学击穿阈值和能量反射率. 结果表明,随着过滤孔径的变小,介质光学击穿阈值逐渐提高, 且过滤之后介质的能量反射率有了明显的提高.介绍了一种利用He-Ne激光透射光光斑变化来判断是否发生光学击穿现象的方法,该方法具有方便、 准确的特点,可有效地减小由于肉眼观测引起的误差.     

SnO2纳米晶体的制备、结构与发光性质

使用软化学方法在碱性溶液中制备出了颗粒尺寸分布均匀的SnO2纳米颗粒,使用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)和光吸收谱等方法分析与表征了SnO2纳米颗粒的结构和光学性能.实验中通过表面活性剂的加入来控制纳米颗粒的结晶与凝聚.XRD,TEM的结果表明,原始制备出的SnO2纳米颗粒的平均粒径小于4 nm,为完好的晶体状态.纳米颗粒经过400-1000 ℃退火后晶粒尺寸进一步增大.光吸收谱表明,相对于体材料,纳米颗粒的禁带宽度展宽并随颗粒尺寸增大而红移.光致发光谱测试表明,不同温度下退火的SnO2纳米颗粒在350-750 nm有较强的发光,研究表明这是来源于颗粒表面的氧空位缺陷发光.     

纳米Fe3O4磁性液体稳定性的研究

从理论上解析了磁性颗粒之间的相互作用对纳米磁性液体稳定性的影响 ,指出磁粒半径和浓度 ,表面活性剂的包覆是影响磁液稳定性的重要因素 .采用湿化学共沉淀法制备了纳米Fe3O4 磁性液体 ,经过TEM等手段的表征 ,证明平均粒径为 10nm ,稳定性良好 .实验研究了加料方式、搅拌速度、分散作用、表面活性剂包覆时机、包覆时间和加入量以及pH值诸多工艺因素对磁液稳定性的影响 ,并分析了这些因素的影响机制     

压力对热等离子体向颗粒传热的影响

对于等离子体化学与等离子体加工领域中所用的典型颗粒尺寸范围而言,压力对传热的影响主要通过努曾(Knudsen)效应.对于努曾数不太大的情形,本文基于“热传导势眺跃近似”,研究了压力对热等离子体向颗粒传热的影响.研究结果表明,对于比较小的颗粒(几微米半径),努曾效应甚至在相当高的压力下即很显著;而对于比较大的颗粒(例如100微米半径),低压下努曾效应也会相当显著。     

银纳米颗粒减反射特性的理论研究

为增强晶体硅太阳电池的光利用效率,提高光电转换效率,研究了金属银纳米颗粒的光学散射性质.基于银纳米粒子表面等离子激元效应和MIE散射理论,采用Matlab数值计算,理论分析了不同银纳米颗粒尺寸和银粒子分布密度对太阳光谱各波长的散射特性.获得了实现高的光透过率所需最佳银纳米颗粒半径范围,研究发现随着银纳米颗粒半径增加,偶极峰红移、高极峰逐渐出现.定量地给出了最佳颗粒分布密度随银粒子半径的变化规律,建立了计算减反射膜透射率的理论方法,找到了银纳米颗粒光学透过率的简单函数表达式,能为实验研究提供理论指导. 关键词： 银纳米颗粒 透过率 MIE理论 太阳电池     

月表尘埃颗粒带电的机理及应用研究

研究月尘颗粒在电子束环境下以及紫外源辐照下的带电机理,利用数值方法模拟月尘颗粒在不同背景环境下的充电过程,以探索月表尘埃颗粒的带电机理,进而便于地面月尘环境模拟装置选择合适的月尘带电方式进行空间模拟实验.给出了尘埃在电子束环境下的充电方程,并将紫外辐射带电与具体应用相结合.通过模拟结果可知,在电子束环境下,月尘表面的电荷数随粒径尺寸增大,随电子枪辐照束斑半径减少,随电子枪流强的增加而增多;在紫外源的辐照下,月尘表面电荷数随颗粒尺寸的增大以及紫外线辐照度的增加而增多.由月尘颗粒受太阳紫外辐照带电的数值模拟结果可知,月尘需要在太阳长时间的辐照下才可以带上可观的电荷数,地面模拟该过程需增加辐照源来加速实验.通过模拟结果的分析比较并结合"空间环境模拟装置"中对月尘舱的设计要求,最终优选紫外源辐照带电方式作为月尘颗粒的带电方案.     

重力驱动下运动物体在颗粒介质中的最大穿透深度

通过高速摄像的跟踪，研究了重力场中球形下落物体对松散颗粒床进行撞击并进入颗粒床内的运动过程.运用已得到的颗粒体系中运动物体的阻力模型，分析了物体质量对穿透深度的影响.研究表明，当物体与颗粒床撞击的初始速度较小时，物体在颗粒床中的最大穿透深度与物体质量呈近似线性关系. 实验得到的结果与模型符合很好. 关键词： 颗粒体系 阻力 动力学过程     

室温离子液体中超声辐照制备氧化锌纳米棒的研究

离子液体与超声技术结合在纳米材料的制备中具有广阔的前景,但目前以离子液体为溶剂超声制备纳米材料的报道还不多见,相关的反应机理研究也亟待开展。本文首次在室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中超声制备了氧化锌纳米棒,该方法具有简便、快速和环境友好等特点。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对纳米氧化锌的结构和形貌进行表征。作为比较研究,采用传统的低蒸汽压有机溶剂二缩三乙二醇在同样的超声反应条件制备了纳米氧化锌材料。离子液体中超声合成样品为直径约20 nm,长度30~50 nm的纳米棒,而在二缩三乙二醇中超声制备的样品为直径6~8 nm的纳米颗粒。利用光声光谱(PAS)研究了纳米氧化锌样品的光学性能和量子尺寸效应。对离子液体中超声制备氧化锌纳米棒可能的反应机理进行了讨论并建立了的反应模型。结果表明在在超声辐照和离子液体溶剂的共同作用下氧化锌纳米棒得以生成。     

低温固相反应法制备的NiFe2O4纳米颗粒的结构与磁性

采用低温固相反应法制备了晶粒尺寸在8-47 nm之间的NiFe2O4纳米颗粒系列样品,用X射线衍射仪(XRD)、高分辨中子粉末衍射谱仪、振动样品磁强计和超导量子干涉仪等对样品的晶体结构、宏观磁性和纳米颗粒的表面各向异性进行了分析研究.XRD和中子衍射测量结果显示纳米颗粒的晶格常数略高于块体材料,样品的氧参量表明纳米颗粒的晶格畸变程度没有块体材料严重.相对块体材料,纳米颗粒具有较小的磁化强度、较大的矫顽力和各向异性能密度.纳米颗粒从多畴转变为单畴的临界尺寸约为40 nm,超顺磁性临界尺寸约为16 nm.     

Fe-Ag颗粒膜的光学与磁光尺寸效应

采用离子束共溅射的方法分别制备了一系列Fe_xAg_1-x(x=18,45,81)颗粒膜样品,经1h真空退火,通过X射线衍射和光学及磁光测量,研究了它们在不同退火温度下的结构和磁光性质.结果表明其磁光效应与颗粒尺寸密切相关. 关键词： 颗粒膜 磁光效应 尺寸效应     

测量三阶非线性折射率的4f相位相干成像技术中正负相位物体的优化

4f相位相干成像技术是测量三阶光学非线性的一种新方法.在4f相位相干成像系统中的相位光阑一直都足用具有一致相位延迟的相位物体,这种相位光阑只能产生单一的相衬信号.应用正负相位物体可以提高4f相位相干成像系统测量灵敏度.为了使含正负相位物体的4f相位相干成像系统的灵敏度进一步得到提高,理论分析了正负相位物体的半径和相移的大小对4f相位相干成像系统灵敏度的影响.结果表明系统的灵敏度随着相位物体半径与小孔半径的比值的减小而增大.当相位物体的大小一定时,在相移为0.43π的地方系统的灵敏度达到最大值.     

SnO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;纳米晶体的制备、结构与发光性质

使用软化学方法在碱性溶液中制备出了颗粒尺寸分布均匀的SnO₂纳米颗粒,使用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、光致发光谱（PL）和光吸收谱等方法分析与表征了SnO₂纳米颗粒的结构和光学性能.实验中通过表面活性剂的加入来控制纳米颗粒的结晶与凝聚.XRD,TEM的结果表明,原始制备出的SnO₂纳米颗粒的平均粒径小于4 nm,为完好的晶体状态.纳米颗粒经过400—1000 ℃退火后晶粒尺寸进一步增大.光吸收谱表明,相对于体材料,纳米颗粒的禁带宽度展宽并随颗粒尺寸增大而红移.光致发光谱测试表明,不同温度下退火的SnO₂纳米颗粒在350—750 nm有较强的发光,研究表明这是来源于颗粒表面的氧空位缺陷发光. 关键词： 氧化锡 表面活性剂 纳米颗粒 光致发光     

垂直振动颗粒混合气体的振荡现象研究

运用事件驱动算法研究颗粒混合物在垂直振动容器中的振荡现象.容器被具有一定高度的隔板分成相等大小的两个小室,并采用半径相差一倍的两种颗粒.研究结果表明,颗粒振荡周期随两种颗粒密度比的减少而急剧增加.通过计算在垂直方向上两种颗粒高度之比随颗粒密度的变化关系,说明决定颗粒振荡与否的主要因素并不是"巴西坚果效应"或"反巴西坚果效应".通过计算颗粒温度,发现颗粒振荡取决于颗粒混合气体的小颗粒温度.当小颗粒温度大于一定值时,颗粒混合气体发生颗粒振荡现象.根据Viridi等提出的流体动力学模型,文中对该模型做出相应的修改,加入密度因子,从而可以解释颗粒振荡周期与颗粒密度比的关系.     

真空沉积法制备InSb纳米颗粒

采用真空沉积的方法在SiO₂基片上制备出了纳米InSb颗粒薄膜.利用原子力显微镜对4片样品表面进行分析,从其表面形貌图和三维图中可以观察到有粒径均匀的纳米InSb颗粒形成并且均匀地分布在SiO₂基片表面.实验表明,通过改变镀膜时间可以得到具有不同颗粒尺寸的InSb纳米颗粒,并且颗粒直径与沉积时间和厚度成正比.     

颗粒物质内自旋小球运动行为的数值模拟研究

针对大耳沙蜥在沙子中的运动行为,以球形物体为研究对象,利用3维离散元数值模拟程序LIGGGHTS模拟了旋转运动模式对颗粒物质中球形物体平动和上升/下降行为的影响,定量分析了旋转速度以及颗粒间摩擦系数等因素的具体影响.研究结果表明:球形物体与颗粒物质基底颗粒间的摩擦系数以及球形物体的自转角速度对球形物体的运动有明显影响,摩擦系数越大物体运动越明显,自转角速度越大物体运动越明显.该结果比较好地解释了沙漠生物外表具有鳞片的原因.