二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒红外漫反射光谱的测量与分析

用FTIR-FTS3000光谱仪和漫反射附件分别采集了二氧化硅纳米颗粒、炭黑纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒的不同配比的混合样品的红外漫反射光谱。通过对测量结果的分析,发现二氧化硅纳米颗粒的红外漫反射光谱较之体材料有蓝移和宽化现象,此现象可以用纳米粒子的小尺寸效应和量子尺寸效应来进行初步解释。而碳黑纳米颗粒因为其强吸光性的原因,实验中没有得到理想的光谱。混合样品中,碳黑纳米颗粒有一个最大吸收临界浓度,此时二氧化硅纳米颗粒与碳黑纳米颗粒的质量比是100∶20。在这个比例以内,碳黑纳米颗粒的特征峰位的F(R)函数与浓度符合朗伯-比尔定律。当碳黑纳米颗粒在体系中的含量超过这个比值,随着碳黑在体系中比例的增加,吸光度将不再增大。     

Ballistic Deposition模型孔洞生长标度行为的数值模拟

为研究表面界面粗化生长中孔洞的标度行为,在对Ballistic Deposition(BD)模型进行数值模拟的基础上,对模型中孔洞的模拟生长情况进行统计和分析.结果表明,BD模型中孔洞数目随模型生长时间的变化从初始阶段的高于线性而渐趋近于线性,并对该规律进行理论分析.     

薄膜生长的随机模型

利用Monte Carlo模型研究了薄膜生长初始阶段岛的形貌与基底温度之间的关系,同时还研究了它们与汽相粒子入射剩余能量之间的关系．模型中考虑了三种动力学过程：粒子入射、吸附粒子扩散和粒子脱附,与以前薄膜生长模型的不同之一在于把入射过程看作独立于其他过程,而扩散和脱附过程是相互关联的．结果表明随基底温度的升高,岛的形貌经历了一个从分散生长、分形生长到凝聚生长的变化过程．低温下随汽相粒子入射和剩余能量增加,岛的形貌也经历了同样的变化过程. 关键词：     

基于改进格子Boltzmann焓法模型的霜层生长数值研究

采用介观尺度格子Boltzmann方法数值研究壁面的表面特性对霜层生长的影响.将成核概率模型和改进的焓法相变模型相耦合，建立基于成核概率理论的霜层生长过程格子Boltzmann模型.该模型能够在宏观尺度上模拟霜层生长的加密加厚过程，也可以从微观尺度上描述局部的冰枝生长导致的霜层结构的动态变化，应用该模型能够获得霜层平均厚度、平均密度、结霜量等内部非稳态物理量.开展冷壁面上霜层形成及生长过程的数值研究，获得霜层的拓扑结构时空演化特性，得到不同时刻下结霜量以及霜层的平均厚度、平均密度、平均固相体积分数，探讨冷壁面温度、相对湿度、冷表面浸润性能对结霜的影响.     

团簇状碳黑颗粒在丙烯臭氧氧化和光氧化体系中的重构

大气中的碳黑颗粒具有不规则的分形团簇结构. 以电火花放电产生的团簇碳黑颗粒为研究对象,发现颗粒的团簇结构在丙烯臭氧氧化和光氧化体系中均发生重构,形成更为紧实的结构. 研究表明这种重构是由丙烯氧化产生的过氧自由基和羟基自由基引起的. 研究结果有助于对大气中团簇状碳黑颗粒老化过程的进一步了解. 由于重构直接改变了颗粒的粒径分布,这一过程可能导致碳黑颗粒在大气中物理化学特性的重大改变. 关键词： 团簇碳黑颗粒 重构 丙烯 烟雾箱     

横向外延过生长磷化铟材料的生长速率模型

分别考虑气相扩散和掩膜表面扩散过程，建立了金属有机化学气相沉积条件下横向外延过生长的速率模型. 在砷化镓衬底上外延磷化铟条件下，模拟得到了生长速率随掩膜/窗口宽度(m/w)变化的关系. 通过讨论掩膜/窗口宽度的影响，说明了掩膜宽度、窗口宽度以及有效掩膜宽度是决定生长速率的关键因素. 以上结论与实验结果一致. 关键词： 横向外延 生长模型 扩散 生长速率     

太赫兹波段火焰碳黑的光学特性研究

火焰碳黑是碳氢燃料不完全燃烧的重要固体产物,对于一些污染物的生成具有重要影响,其光学特性是光学燃烧诊断的基础。利用太赫兹时域光谱技术研究了0.2～1.6 THz火焰碳黑的光学特性,通过傅里叶变换得到了碳黑的频域光谱,利用定点迭代法获得了太赫兹波段火焰碳黑的复折射率,把太赫兹波段的复折射率与热辐射波段的复折射率进行了比较,此外还对比了两种光学参数提取方法所得到的结果,结果表明,碳黑在太赫兹波段的吸收性较强,其折射率在太赫兹波段与在热辐射波段的差别不是很大,而吸收率在热辐射波段变化更大一些,两种参数提取方法得到的复折射率差别不是很大,研究结果可为太赫兹波技术应用于光学燃烧诊断提供基础性数据,扩展了光学燃烧诊断应用的范围。     

不同结构碳黑填充的复合体系的太赫兹时域光谱研究

利用熔融共混、压片的方法制备了两种不同结构的碳黑(乙炔碳黑和高结构碳黑)填充的高密度聚乙烯复合材料,并利用太赫兹时域光谱研究了复合体系在太赫兹波段的介电性质.研究发现,随着频率的增加,体系的吸收系数逐渐增大而折射率则逐渐降低;在相同的频率下,吸收系数和折射率均随颗粒浓度的增加而增大;与乙炔碳黑相比,相同浓度的高结构碳熙填充的复合体系具有较大的吸收系数和较低的折射率,这与碳黑的颗粒结构以及颗粒间的团聚状态是紧密相关的.假定复合体系的介电损耗是由碳黑颗粒内部载流子的极化和聚乙烯基体的界面极化所导致的,利用双德拜模型对实验结果进行了解释,分别得到了两种极化模式所对应的弛豫时间和弛豫强度等信息.     

纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型

给出应用于纳米晶粒生长的动力学蒙特卡罗模型,并对模拟方法做了细致的讨论.作为一个应用实例,对薄膜生长做了分类模拟研究.结果显示,改变三维Ehrlich-Schwoebel势垒将导致薄膜生长过程中多层原子岛的结构相变.     

4H-SiC同质外延生长Grove模型研究

本文通过对4H-SiC同质外延化学反应和生长条件的分析,建立了4H-SiC同质外延生长的Grove模型,并结合实验结果进行了分析和验证.通过理论分析和实验验证,得到了外延中氢气载气流量和生长温度对4H-SiC同质外延生长速率的影响.研究表明:外延生长速率在衬底直径上为碗型分布,中心的生长速率略低于边缘的生长速率;随着载气流量的增大,生长速率由输运控制转变为反应速率控制,生长速率先增大而后逐渐降低;载气流量的增加,会使高温区会发生漂移,生长速率的理论值和实验出现一定的偏移;随着外延生长温度的升高,化学反应速率和气相转移系数都会增大,提高了外延速率;温度对外延反应速率的影响远大于对生长质量输运的影响,当温度过分升高后,外延生长会进入质量控制区;但过高的生长温度导致源气体在生长区边缘发生反应,生成固体粒子,使实际参与外延生长的粒子数减少,降低了生长速率,且固体粒子会有一定的概率落在外延层上,严重影响外延层的质量.通过调节氢气流量,衬底旋转速度和生长温度,可以有效的控制外延的生长速度和厚度的均匀性.     

等离子体辅助同时催化去除柴油机NOx和碳烟的试验研究

采用程序升温反应(TPR)技术,对比研究了复合金属氧化物催化剂La0.8K0.2MnO3,La0.9K0.1CoO3和Cu0.9K0.1Fe2O4同时催化去除柴油机NOx和碳烟(soot)的反应。研究结果表明, La0.8K0.2MnO3催化剂具有显著的同时催化去除NOx-soot催化反应特性,其降低碳烟的燃烧温度活性最强,而选择还原NOx为N2的效率居中。借助等离子体技术辅助La0.8K0.2MnO3,进一步研究了NOx-soot同时催化去除的有效性。结果证明,由于等离子体的作用, 提高了La0.8K0.2MnO3同时催化去除NOx-soot的催化反应活性,降低了碳烟燃烧温度,使碳烟起燃温度从300℃降到280℃,最大燃烧点温度从357℃降到335℃,燃尽温度从425℃降到380℃,也提高了:NOx转化为N2的效率。     

测量层流扩散火焰温度与烟黑浓度分布的实验研究

本文提出了一种通过线性规划中的内点法(仿射变换法)来计算烟黑浓度和温度分布的模型.根据烟黑辐射特性,利用火焰单色辐射强度图像信息采用此模型同时重建轴对称含烟黑火焰的温度与烟黑浓度分布,对层流乙烯扩散火焰的温度与烟黑浓度进行测量,得到了较好的结果.     

沉积粒子能量对薄膜早期生长过程的影响

利用Monte Carlo(MC)模型研究了能量粒子对薄膜生长的初始阶段岛膜的形貌和岛的尺寸的影响,沉积粒子的能量范围为:0—0.7eV.在模型中考虑了原子沉积、吸附原子扩散和蒸发等过程,并详细考虑了临近和次临近原子的影响.结果表明,在所采用的参量范围内不同的基底温度情况下,能量粒子的影响有很大的区别.低基底温度情况下,沉积粒子强烈地影响着薄膜的生长过程中,岛膜的形貌、数量和尺寸随能量粒子的能量增加而有很大的变化.分析表明,这些变化都是由于能量粒子的介入使得表面吸附粒子的扩散能力增强所致 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo方法 扩散     

YBCO液相外延生长初始阶段的研究

通过液相外延生长的方法能制备高质量的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导厚膜.利用高温金相显微镜,在大气气氛下实时观测了沉积在MgO基片上的YBCO薄膜熔化过程以及随后冷却过程中的液相外延生长初始阶段.通过对包晶分解过程的控制,留下部分微米级YBCO晶粒,并以此作为外延生长的种子.实验结果表明,通过包晶反应Y2BaCuO5+Liquid→YBa2Cu3O7-δ,能在这些剩余的YBCO晶粒周围快速外延生长出YBCO晶体.本文探讨了初始阶段的生长动力学以及外延生长取向问题.     

声波除灰技术的理论及应用

声波除灰技术是近年来发展起来的一项新技术，已广泛用于电厂、石化及一般工业锅炉。该技术有很多优于其他除灰技术的优点，但有些作用机理尚需进一步研究。本文重点介绍声波除灰技术的物理声学基础、除灰机理、技术特点及应用情况，并提出具体的结论和建议。     

电场对火焰形状及碳烟沉积特性的影响

建立了三种类型的直流电场分别作用于层流扩散火焰,研究了电场类型、电场强度对火焰形态及所产生的碳烟颗粒在电极上的沉积特性的影响.实验表明,针状电极由于离子风的作用会使火焰高度变短;平板状电极由于电场力的作用可使火焰顶部向阴极板倾斜,证明了有一部分碳烟颗粒本身荷正电.同时,由于环形电极同时产生离子风和电场力,影响火焰形态.而荷正电的中心电极对碳烟颗粒的排放起到抑制作用.     

薄膜生长中的表面动力学(Ⅰ)

本文较全面地从理论上研究了薄膜生长过程中原子在表面上的和种动力学表现，涉及的内容包括亚单层生长时，原子在表面上的扩散，粘接，成核，以及已经形成的原子岛之间的相互作用，兼并，失稳，退化等一系列过程，作为研究的基础。在本文的第一部分（即0-6章）中，我们首先介绍了目前这方面理论研究中所主要使用的各种方法。例如，第一性原理计算，分子动力学模拟。蒙特卡罗模拟。速率方程和过渡态（TST）理论等。基于这些研究。我们介绍给读者为什么原子成岛时在低温下选择分形状，而在高温时则选择紧致状。这一过程可以用经典的扩散子限制集聚理论（Diffusion-Limited Aggregation,DLA)。然而当有表面活性剂存在时形核的规律安全相反，由此提出了一个反应限制集聚理论（Reaction-Limited Aggregation,RLA)，这两个理论目前可以很好的解释亚单层生长时的一般形核规律。接下来我们讨论了长程相互作用对生长初期原子形核的影响。并进一步得出了相应的标度理论。在第6章我们系统地研究了分了吸附对二维原子岛形状的控制性，从而提出了边-角原子扩散的对称破缺模型。     

直喷式柴油机燃烧过程及碳烟生成的初步计算

依据已简化的包含多环芳烃生成的正庚烷气相详细化学反应机理,基于专业流体解析软件FLUENT6.3对直喷式柴油机压缩、膨胀冲程内的自燃和燃烧过程进行了动态模拟,得到了缸内平均温度、主要反应物以及中间产物多环芳烃生成量随转角变化的特性曲线.在数值上,计算得到以苯环质量为主的多环芳烃总生成量水平比试验测量结果约高出1~2个量级,但是在随转角变化的特性上,计算与试验测量曲线定性趋势一致.针对特定转角时刻主要火焰结构参数的截面分布,分析研究了柴油机缸内化学反应特性与流体流动相互作用下的空间分布特征.通过耦合详细碳烟粒子动力学模型,对碳烟表象尺寸进行了初步模拟.     

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。     

高温下金属薄膜生长初期的模拟研究

采用实际的生长模型和物理参量,用Monte Carlo方法对高温下金属薄膜的生长过程进行了模拟研究.综合考虑了原子沉积、扩散、成核、生长和扩散原子的再蒸发、原子沿岛周界扩散和岛的合并等众多过程后,模拟得到与实验结果相当一致的薄膜生长形貌及其相应的定量结果.通过动态统计薄膜生长过程中的岛数目及薄膜生长率,得到实验中不易直接获得的高温下薄膜生长的许多细节,如岛数目和薄膜生长率随表面温度、覆盖度变化的详细情况等 关键词： 薄膜 Monte Carlo模拟 成核 岛密度 薄膜生长率