碳团簇型材料微波隐身性能研究

平面环状碳团簇是一种特殊的大分子, 计算表明其转动能级变化的谱线富集于1-20 GHz的微波区. 利用该特性制得了碳团簇型微波隐身材料. 测试结果表明, 对于双层材料, 最小反射率达-31 dB, 有效频带宽度为2.3 GHz, 同时, 将该材料长时间处于自然条件下, 其吸波性能稳定.     

平面环状碳团簇Cn(n=6,10,13,24)振转能谱特性研究

采用密度泛函DFT中的B3P86方法,选用6-311g**基组,对平面环状碳团簇Cn(n=6,10,13,24)的振转能级特性进行了研究.结果表明,碳团簇环状结构的转动能谱恰好处于微波区域,且随碳环面积增大而向低频方向移动.同时对环状碳团簇Cn的能级分布,最高占据轨道HOMO,最低空轨道LUMO及能隙HLGs进行了研究.最后指出,利用环状碳团簇转动能谱位于微波区域的特性,设计出具有低频吸收功能的新型吸波和电磁屏蔽材料.     

热固化剂浓度对SiCN陶瓷压阻效应的影响

采用聚合物前驱体热解法制备四种加入不同热固化剂浓度的SiCN陶瓷并研究了它们的压阻效应.研究发现,热固化剂浓度对材料的电导率和压阻效应都有很大影响,只有加入适量浓度的热固化剂才会使SiCN陶瓷具有高的电导率和明显的压阻效应.借助拉曼光谱获得了材料中碳团簇的信息,进而用渗流-遂穿导电模型解释了材料的压阻行为,SiCN陶瓷的压阻特性由材料中自由碳团簇的含量和分布决定,而碳团簇的形成则由热固化剂浓度决定. 关键词： SiCN 压阻效应 热固化剂     

吸波材料研究现状及碳团簇型吸波材料设计

简要介绍了铁氧体吸波材料,手性材料,金属微粉吸波材料,导电高聚物材料,多晶铁纤维材料,纳米材料和智能隐身材料的研究和应用现状.并根据吸波材料工作原理,进行碳团簇型吸波材料实验研究,结果显示,所制样品有很好的吸波性能,在总厚度为2.11 mm的情况下,在8.2～12.4 GHz频带内,最大反射衰减可达-29dB,有效频宽占总带宽的100%,基本达到实用水平.     

金属原子团簇与碳原子团簇的电子能谱与吸收光谱

此文从理论上阐明，金属原子团簇与具有π电子的碳原子团簇，其公有化电子不能视为无限自由的，而是肥边界约束的，因而其电子能谱不是连续能带，而具有分裂级的特性。因此，它们的共有化电子可吸收光子由低能级跃迁到高能级而具有吸光的特性。电子能级之间的间距视团簇的大小不同而有差异，调整团簇的大小，可吸收不同波长的光。利用这种特性，可设计所需要的红外与微波吸收材料，此文提出了这方面的新理论和设计原理。     

Si_n团簇/石墨烯(n≤6)结构稳定性和储锂性能的第一性原理计算

目前,硅/碳复合材料是锂离子电池最有潜在应用前景的高容量负极材料之一,硅与碳材料的界面状态是影响其电化学性能的重要因素.本文在作为碳材料结构单元的石墨烯表面构建了 Si_n(n≤6)团簇,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了 Si_n团簇/石墨烯(Si_n/Gr)的几何构型、结构稳定性和电子性质.结果表明,当Si原子数n≤4时,Si_n团簇优先以平行于石墨烯的二维构型沉积在石墨烯表面,当n ≥ 5时,Si_n团簇优先以三维立体构型沉积在石墨烯表面.随着n的增大,Si_n团簇在石墨烯表面的热力学稳定性显著降低,两者之间的界面结合减弱,并且伴随着Si_n团簇与石墨烯之间的电荷转移也越来越少.同时还研究了Si_n/Gr复合构型的储锂能力,Li原子主要存储在Si_n团簇临近的石墨烯表面和Si_n团簇周围,Si_n团簇与石墨烯复合形成的协同作用增强了 Li原子吸附的热力学稳定性.当n≤4时,存储2个Li原子有利于提高xLiSi_n/Gr体系的热力学稳定性,继续增加Li原子数x会导致稳定性降低;当n≥5时,稳定性随着Li原子数x的增多而逐渐降低.     

吸波材料研究现状及碳团簇型吸波材料设计

简要介绍了铁氧体吸波材料，手性材料，金属微粉吸波材料，导电高聚物材料，多晶铁纤维材料，纳米材料和智能隐身材料的研究和应用现状。并根据吸波材料工作原理，进行碳团簇型吸波材料实验研究，结果显示，所制样品有很好的吸波性能，在总厚度为2．11mm的情况下，在8．2～12．4GHz频带内，最大反射衰减可达-29dB，有效频宽占总带宽的100％，基本达到实用水平。     

GaC_n/GaC_n~+/GaC_n~-(n=1-10)团簇磁性和极化率的理论研究

本文中我们采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311+G*和LANL2DZ水平上对碳基混合团簇GaC_n/GaC_n~+/GaC_n~-(n=1-10)的磁性和极化率进行了研究,计算结果发现,除了GaC_2/GaC_2~+/GaC_2~-以外,这一系列团簇的基态构型是Ga原子位于碳链的末端的直线型.对系列团簇基态的磁性进行了分析,得到的结果是:对于中性团簇,其磁矩是随着团簇尺寸的增加而单调减小,阳离子和阴离子团簇的磁矩都随团簇尺寸的增加呈现出明显的奇偶振荡,但阳离子是奇弱偶强,而阴离子团簇则是奇强偶弱.本文还研究了系列团簇的极化率,三种类型团簇的极化率张量的平均值和各向异性不变量都表现出基本相同的规律,都是随着团簇尺寸的增大而增大.     

随机取向烟尘团簇粒子激光散射特性研究

利用蒙特卡罗方法根据团簇-团簇凝聚(CCA)模型对由球形原始粒子凝聚而成的烟尘团簇粒子进行了模拟,用离散偶极子近似(DDA)方法研究了烟尘团簇粒子随机取向时的激光散射特性,并与等效球形粒子的激光散射特性进行了比较。结果表明,等效球形粒子的激光散射特性与随机取向烟尘团簇粒子的激光散射特性存在着明显差别,不能用等效球形粒子来代替随机取向的团簇粒子;随机取向的烟尘团簇粒子的激光散射特性受基本粒子数量和粒径的影响比较大。该结果将为进一步研究随机取向团簇粒子的形成机理、形态特性以及激光在其中的传输特性提供了一种理论方法。     

气体团簇形成过程的模拟计算

团簇源特性是影响激光与团簇相互作用的一个主要因素,因此团簇源的特性研究是一项非常关键的工作.本文主要从以下两个方面对气体团簇形成过程进行模拟计算:①从流体力学角度出发,讨论气体的密度、压强及温度在喷嘴轴线上的空间分布,结合汽液平衡方程分析团簇开始形成的位置;②采用液滴模型,讨论团簇尺寸随时间的变化.这些结果不仅有利于进一步研究团簇形成过程的特性,而且为激光与团簇相互作用实验的设计提供宝贵的参考.     

双层螺旋环超表面复合吸波体等效电路模型及微波损耗机制

针对超材料吸波频带窄的问题,采用金属螺旋环超表面与碳纤维吸波材料相复合的方式,设计了宽频高性能复合吸波体.研究发现,在碳纤维吸波材料中引入双层螺旋环超表面能显著增强吸收峰值和吸波带宽,且适当增加螺旋环初始线长和吸收层厚度有利于提高复合吸波体的吸波性能, 9.2—18.0 GHz频段的反射损耗均优于–10 dB (带宽达8.8 GHz),吸收峰值达–14.4 dB.利用S参数计算得到螺旋环-碳纤维复合吸波体的等效电磁参数和特征阻抗呈现多频点谐振特性,通过构建双层螺旋环超表面等效电路模型,定量计算了复合吸波体的电磁谐振频点,发现由等效电路模型获得的谐振频点计算值与仿真值基本相符,说明该复合吸波体多频点电磁谐振是宽频电磁损耗的主要机制.     

宽频带碳团簇型吸波涂层的制备与性能

为满足对吸波涂层薄、轻、宽的要求,通过吸波涂层的优化设计,制备了密度较低的宽频带碳团簇型吸波涂层.该涂层为三层结构,总厚度为2.10 mm,在8～12.4GHz频率范围内,对微波的最小反射率为-42dB,其中反射率小于-10dB的工作频带达90%以上,且性能稳定,有较好的实用前景.     

Electron energy loss spectra near structural defects in TiN and TiC

In this study, we use first principles multiple scattering calculations on atomic clusters to show how the carbon and nitrogen K-edge fine structures are modified in the vicinity of structural defects in TiN and TiC. Changes in the electron energy loss spectra are due to changes in the atomic structure of the first atomic shells around the absorbing atom. Two different kinds of defects, which both modify the structure of these atomic shells, are investigated here. In a first part, we describe a method which correctly takes into account the statistical spatial distribution of nitrogen vacancies in a TiN cluster. We study the influence of vacancy concentration on the shape of the nitrogen K-edge spectra and we find that vacancies mainly affect the height of the second peak of the spectra. This peak decreases when the number of vacancies in the second nitrogen shell increases. In a second part, we study the carbon K-edge spectrum modification near stacking faults in TiC. Two different stacking faults are studied. These two-dimensional defects are responsible for changes in the position of the carbon as well as titanium atoms of the atomic shells centered on the absorbing carbon atom. The shape of the spectra is strongly modified near the stacking faults and several peaks are affected by these modifications. We show that these fine structure modifications only concern the very first carbon atomic layers near the two-dimensional defects.     

碳纳米管复合吸波涂层微波吸收性能的模拟计算

如何利用碳纳米管复合吸波涂层的参数进行吸波性能优化是电磁屏蔽研究的热点之一.涂层参数对吸波性能影响的研究主要停留在实验探索阶段,而碳纳米管的结构参数对吸波性能影响的研究鲜有报道.因此,从微观结构层次研究涂层参数对吸波性能的影响有重要意义.基于多壁碳纳米管的等效电路,利用碳纳米管结构参数与等效电路各元件参数的关系,研究了碳纳米管损耗微波的机理,建立了碳纳米管结构参数与微波反射率的关系式.根据此关系式,利用Matlab软件模拟计算了碳纳米管管长、管径、涂层中碳纳米管的含量以及涂层厚度对微波反射率的影响.模拟计算结果表明:涂层的微波反射率随碳纳米管含量变化的模拟曲线与实验结果符合;碳纳米管含量和厚度是影响吸收峰位置和吸收强度的重要参量,而碳纳米管直径和长度是主要影响吸收峰强度的参量.     

低温泵用椰基活性炭材料的选择和比较

为了选择用于核聚变研究领域中在氢、氦气环境下的低温吸附泵所用的吸附剂,在初步筛选基础上,比对了4种椰基活性炭材料。采用扫描电镜对材料微观结构进行了扫描,用比表面积及孔径分析仪测定了等温吸附性能,最终获得了活性炭样本的比表面积、微孔比表面积份额、不同孔径所对应的孔容等性能数据;通过对实验结果的比对分析,为筛选适用于核聚变研究环境下低温吸附泵使用的吸附剂材料,提供了重要的实验数据。     

退火重结晶制备AlN/C复合泡沫材料及其力学性能研究

为了得到一种轻质、高强度、耐烧灼的新型碳泡沫材料,以无定形AlN为添加剂,在空心微球/网络复合型碳泡沫的基础上,采用退火热处理工艺成功地制备出了AlN/C复合泡沫材料.通过扫描电镜、透射电镜对样品进行表征,测试结果表明无定形AlN在碳微球的表面重结晶为AlN晶须,其直径大约为50nm左右,长度10μm以上,具有较大的长径比.X-射线衍射峰证明样品石墨化程度高,且AlN晶须为六方结构.X-射线光电子能谱测试发现在287.5eV处有较明显的C-N峰出现,这表明AlN和碳泡沫在界面处通过C-N键结合.同时,对其力学性能进行测试,通过分析应力-应变测试结果,AlN/C复合泡沫材料的压缩强度为40.27MPa,相对碳泡沫材料而言提高了近一个数量级.测试结果表明,AlN晶须显著增强了碳泡沫的压缩强度,这种新型复合泡沫材料有望应用于各种抗压减震航空材料.     

The composition and optical absorption coefficient of atmospheric particulate matter

The optical absorption spectra of atmospheric dust as determined by transmission and diffuse reflectance spectroscopic methods is discussed in the 0.4 to 40 um wavelength range. Quantitative measurements are presented which show the imaginary refractive index to be about 0.007i, with little wavelength dependence, in the 0.4 to 1.3 μm spectral interval. The absorption coefficients of individual materials found in atmospheric dust are also given. This work suggests that atmospheric dust may be composed mainly of weakly absorbing particles contaminated with small amounts of very strongly absorbing materials such as free carbon. The implications of this are discussed from the point of view of laser beam attenuation and lidar return signals. Mie theory computations for ruby lidar wavelengths are shown which suggest that for some models of atmospheric dust, the concept of an average imaginary refractive index may be misleading. Thus, it may be necessary to consider the individual complex refractive indices and size distributions of more than one constituent material present in the dust. This implies that anthropogenic contributions to the atmospheric aerosol, such as free carbon and other strong absorbers, may be of greater optical significance than their relative concentrations might indicate.     

高分子颗粒孔隙结构材料的吸声特性研究

在噪声控制与治理工程中，许多场合了消除由物体表面产生的反射声波，往往需要在物体表面敷设具有吸声性能的材料或结构，以吸收入射声波的声能，本文对一种新型的以高分子材料为基底的颗粒型微孔结构进行了吸声特性研究，首先对颗粒微孔结构的吸声机理进行分析，认为由于受材料自身化学性质与结构特征所决定，这种颗粒微孔结构除了具一般多孔吸声材料的空气粘滞阻力作用吸声外，还存在颗粒材料的内部的弹性弛豫效应吸声，因而吸怕系     

Schlieren photography to study sound interaction with highly absorbing materials

Strong absorption of sound is often caused by the conversion of sound energy into heat. When this happens, it is not possible to study the interaction of sound with the absorbing material by means of reflected sound characteristics, because there is no reflected sound. Detecting for example the distance that sound travels in a strongly absorbing material, can be done by heat detection systems. However, the presence of temperature detectors in such materials interferes with the sound field and is therefore not really suitable. Infrared measurements are a possible option. Another option is the use of Schlieren photography for simultaneous visualization of sound and heat. This technique is briefly outlined with a 3 MHz sound beam incident on a highly absorbing sponge.     

内混合强吸收气溶胶粒子光散射的等效性

 以黑碳和水两种成分组成的内混合单分散气溶胶粒子为例,根据其各消光效率因子、吸收效率因子和散射相函数,分析了用等效折射率来描述含有不同成分的内混合气溶胶系统的适用性。结果表明：在瑞利散射区和几何光学区内,内核（碳粒）体积比为0.01,0.1,0.5,0.9时,消光效率在大多数尺度参数下等效性都很好,但在米散射区内相对较差;当体积比大于0.3时,其吸收效率、消光效率等效性较好;除瑞利散射区外,散射相函数在各体积比下的等效性都很差。当考虑内混合气溶胶粒子系统的散射和吸收特性时,一般不难找到等效折射率,但在光散射技术中,应用相函数反演等效折射率的可靠性还有待商榷。