复合体系方法测量液体力学谱

本文介绍了采用复合体系，测量得到凝聚态物质从固态到液态连续变化力学谱的一种新的实验方法。以簧振动为例，给出了解析的计算公式，以及应用条件。通过进一步综合分析，得到具有更广应用范围的近似公式，可以近似应用于其他不同的振动模式，如低频扭摆。应用新的测量方法，给出了典型小分子玻璃材料甘油和碳酸丙稀从玻璃态到液态的力学谱，观察到甘油和碳酸丙稀玻璃化转变、碳酸丙稀的再结晶、熔化和挥发的过程；测量得到挥发过程中水的质量随时间精确变化的曲线。最后，本文给出了新方法的一些应用展望。     

邻苯二甲酸二甲酯系材料的液态簧振动力学谱测量

用液态簧振动力学谱方法对邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯的系列样品进行了测量. 在升温过程中所测温区范围内，结果表明邻苯二甲酸二甲酯样品相继发生了动力学玻璃化转变、过冷液态的结晶、晶体—液态相变和挥发过程，而在邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯样品中仅仅发生了动力学玻璃化转变和挥发过程. 上述实验结果与分析表明，液态簧振动力学谱方法是研究拥有液态过程的可靠和有效的方法，并且能够提供物质变化的丰富信息.     

非晶态物理讲座 第三讲 非晶态金属的结构转变与动力学

在本文中我们将讨论从液态到非晶态(玻璃态)的转变,非晶态金属的结构弛豫、结晶及其动力学. 一、从液态到非晶态的转变 由熔体淬火凝固而形成的玻璃态金属可以认为是一种冻结的液态结构,它的性质和结构与其热历史有关.为了说明液态金属-非晶态金属的转变,图1给出了容易形成玻璃     

“飞溅”对力学效应影响实验研究

激光辐照液态工质,在激光能量密度较高时将出现特有的"飞溅"现象,该过程消耗了大量的工质。选取室温下甘油作为实验研究对象,针对烧蚀甘油发生飞溅过程中产生的力学效应,设计了流场显示和推力测量集成装置,使用YAG激光作为能量源,对甘油进行烧蚀。将得到的流场测量结果与推力曲线比对,找到发生飞溅对应的推力曲线部分,积分计算甘油发生飞溅对烧蚀总冲量贡献的比例。结果表明飞溅所消耗的大量甘油工质使用效率极低,未带来相应的冲量,是液态工质比冲过低的主要原因。因此,在以液体为工质的激光烧蚀推进技术中必须克服飞溅现象。最后给出一种通过碳掺杂来控制液体飞溅的方法,结果表明碳掺杂可以有效减少液体飞溅。     

金属玻璃流变的扩展弹性模型

玻璃-液体转变现象,简称玻璃转变,被诺贝尔物理学奖获得者安德森教授评为最深奥与重要的凝聚态物理问题之一.金属玻璃作为典型的非晶态物质,具有与液体相似的无序原子结构,因此又称为冻结了的液态金属,是研究玻璃转变问题的理想模型材料.当加热至玻璃转变温度,或者加载到力学屈服点附近时,金属玻璃将会发生流动.由于热或应力导致的流动现象对金属玻璃的应用具有重要意义.本文简要回顾了金属玻璃流变现象,综述了流变扩展弹性模型的研究进展和未来发展趋势.     

纳米孔隙聚合物光学薄膜透过率谱线的数值计算

用时域有限差分（Finite Difference Time Domain－FDTD）算法模拟了光从真空垂直入射到表面覆盖有一层纳米孔隙聚合物薄膜的玻璃介质,得到了在不同波长下的纳米孔隙薄膜的透过率谱线.将FDTD模拟结果的透过率谱线与理论谱线相对照,估算出了该薄膜的等效折射率.我们分别模拟了孔隙率为5%、10%、15%、20%和30%的薄膜,得到了它们的透过率谱线,而且利用这些谱线得到了它们不同的等效折射率值.文末给出了只有两层薄膜构成的纳米孔隙宽带增透薄膜的结构,而且利用FDTD算法模拟了光经过这种增透膜入射到玻璃介质的过程,结果显示这种增透膜在可见光波长范围的透过率高达99.5%.     

二甲酸二脂系玻璃化转变的力学谱研究

本文用最近发明的液态低频力学谱方法对二甲酸二脂系列样品进行了测量,验证了该方法的可信性与有效性,并且表明它能够提供物质变化的丰富信息.研究结果还表明,随着分子内部自由度的增加、二甲酸二脂系列的玻璃化转变温度表现出先减小然后又增加、但脆性是先增加后减小的有趣又难以理解反常趋势.     

高压^4He在Vycor玻璃中的吸热过程与相应的物理特征

本文测量了~4He 在 Vycor 玻璃中压强从6到10MPa 范围内,温度从0.6K 变化到4.2K的吸热曲线.并且在测量吸热曲线的同时也测量了压强变化曲线.其后利用一条吸热曲线与对应压强变化曲线变化规律,讨论了~4He 在 Vycor 玻璃中的物理特征.     

基于热质理论的Hamilton原理

基于热质理论,类比经典力学,给出了热质运动遵循的Hamilton原理以及相应的导热Lagrange方程.由于考虑了热质动能,热质运动的Hamilton原理有望应用于非Fourier效应的讨论,在忽略热质动能时,回归到Fourier热学.应用Lagrange方程对含内热源一维瞬态导热问题进行了近似求解,计算结果与解析解符合较好.从分析力学的角度对传热理论以及热学与力学的统一做了新的阐释,指出了现有文献中采用分析力学方法讨论导热问题时存在的某些不足,为导热问题的近似求解提供了新的思路,同时也说明了热质和热质能     

晶体硅太阳电池金属电极光学损失的理论分析与实验研究

本文基于丝网印刷和丝网印刷后光诱导电镀太阳电池,分析了太阳电池前表面金属电极引起的光学损失的各种情况.考虑到空气-玻璃界面和金属电极两侧边缘区域的反射,通过将金属电极截面近似为半椭圆形模拟了电极的光学损失,计算得到的有效宽度比约为金属电极几何宽度的40%.通过对不同类型样品反射谱的测量计算,同时在理论模拟和实验测量上得到了太阳电池前表面金属电极的光学损失,相应的理论与实验结果相符合. 关键词： 光学损失 有效宽度比 光诱导电镀 反射谱     

液态簧振动力学谱在蛋白质水凝胶脱水变性过程的应用研究

本文用液态簧振动力学谱(RMS-L)方法, 对典型蛋白质水凝胶鸡蛋清的脱水变性过程进行了测量, 结果表明, 随水含量的减少, 鸡蛋清至少存在4个力学谱的显著变化过程. 基于此结果并结合力学谱的理论分析, 作者推测, 随水含量的减少, 鸡蛋清可能依次存在下述4个状态: 1) 类体水(bulk-likewater) 的蛋白质水凝胶态; 2) 键合水 (bond water) 的蛋白质水凝胶态; 3) 键合水和键合蛋白质(bonding protein) 的混合态; 4) 键合蛋白质态. 而蛋白质的空间构型(spatial configuration)转变即变性, 主要发生在拥有键合水的蛋白质通过失水向键合蛋白质转变的混合态. 这表明RMS-L对鸡蛋清脱水变性过程的检测是有效的, 所得结果对蛋白质变性机理、以及蛋白质水凝胶态的深入研究也应具有参考价值. 关键词： 力学谱 蛋白质水凝胶 蛋白质变性     

力学共振吸收谱探测耦合振动模式

提出探测复杂力学振动系统耦合振动模式的方法:通过测量力学振动系统中某一易于探测的振动模式对外力的响应行为,在该振动模式应变落后于应力的相位差-频率谱(表观机械能耗散-频率谱)中,除了能观察到与被测量振动模式本征频率所对应的相位变化外,与被测量振动模式耦合的其他振动模式也表现为共振吸收峰;从共振吸收峰的性质,如峰位、峰宽、峰高等可以得到相应耦合振动模式的本征频率、损耗以及耦合强度等信息.以倒扭摆力学系统为例,通过测量扭摆的扭转振动模式应变落后于应力的相位差-频率谱研究了扭摆系统中摆杆的进动振动模式.     

二次彩虹法测量高折射率玻璃微珠折射率研究

基于米氏散射理论解释了激光照明下玻璃微珠的二次彩虹精细结构的成因,发现折射率的差异将直接影响二次彩虹精细结构的位置.对于实验中玻璃微珠半径变化引起二次彩虹精细结构间距变化的现象亦用米氏散射理论进行了模拟分析和实验研究.利用米氏散射的近似理论——艾里理论对玻璃微珠的折射率进行了测量.在对玻璃微珠二次彩虹精细结构所计算得到的折射率的统计分析基础上,通过校正测量误差后得到了玻璃微珠折射率的准确数据.     

宽带相关噪声中窄带信号的高分辨率谱估计法

本文提出在宽带相关噪声中,提取窄带信号谱分量的一种高分辨率谱分析方法.基于宽带噪声的相关半径远小于窄带信号分量的相关半径,在输入时间过程的相关函数的大延时部份,宽带噪声的影响已相当弱.因而可利用测量到的大延时部份的相关函数来估计窄带信号的谱分量.本文首先用复指数近似方法,将大延时相关函数内插,得到窄带信号分量的小延时部份的相关函数的估计值.利用大延时相关函数的测量值,加上小延时相关函数的估计值,构成完整的相关函数。其次,按最大熵方法外推相关函数,得到高阶的最大熵预测系数,由此得到窄带信号分量的频率、功率和带宽的精确估计.为了达到高分辨率而采用高阶相关矩阵,谱估计的运算量十分大.本文提出节省运算量的有效方法,可避免同时解出全部谱分量,而仅选出功率较大的谱分量来对其频率作精确估计.最后,以宽带相关噪声中的多个正弦信号为例,给出了线谱分量的各参量估计的计算机模拟结果.本文提出方法的谱分辨率较常规谱分析法的谱分辨率提高很多倍.     

非晶材料玻璃转变过程中记忆效应的热力学

低温下处于非平衡态的非晶材料升温到玻璃转变以上,要先后发生弛豫和回复最终达到平衡过冷液态,其中弛豫过程中释放的能量在回复过程中以等量的方式获取,表现出明显记忆行为.本文基于氧化物、金属与小分子等多种非晶形成体系,全面探讨了在围绕玻璃转变的一个冷却加热循环过程中的焓弛豫特征,建立了弛豫谱,发现弛豫焓在数值上与熔化焓密切相关.基于弛豫焓与非晶材料动力学Fragility之间的关联,展示了非晶体系在动力学极限(m=175)条件下的玻璃转变热力学基本特征,与热力学二级相变进行了对比.研究深化了对非晶弛豫与玻璃转变热力学的理解.     

钇掺杂钨酸铅晶体中的极化子和导纳谱

在室温至160 ℃范围内测量了掺钇钨酸铅(PWO∶Y)晶体的直流电导率,证明此时的载流子为极化子.观察到极化子由能带导电到跳跃导电转变引起的电导率极小.在此温区的交流导纳分析给出的交流电导率比直流电导率大三个数量级,说明此时的交流电导率主要是复介电常数的贡献.当样品的电导率和介电常数均随频率而变化时,从交流测量只能得到样品的总的导纳谱，而不能将其中的电导谱和介电谱分开. 关键词： 钨酸铅 电导谱 介电谱 导纳谱 极化子     

低频力学谱仪在高Tc超导体磁通钉扎研究中的应用

本文扼要介绍了我们研制成功的低频力学谱测试系统的原理与结构,并指出:力学谱(或力学耗散谱)能揭示材料的结构和缺陷的特征,能对材料的力、电、磁、光及其它性能进行深入探测,给出有益启示.该仪器对力学耗散谱最小分辨率达10-5,测量的最低频率达10-3Hz.本文着重讨论高Tc超导体磁通钉扎与力学谱的关系,在T以下,绝大部分已测得的力学谱峰(包括超声衰减突变和振动簧力学耗散峰)都属于滞弹性弛豫峰,由被钉扎的磁通线由热激活而运动.而真正用低频力学谱仪(现代的"葛氏扭摆")测量在Tc以下高Tc超导体力学谱实验尚未见报道.D.E.Farrell等在非孪生单晶的YBa2Cu3O7-δ试样(Tc＝90K及其以上)使用扭摆磁量计来测量,在Tc以下扭动振荡频率1.1×10-1Hz和磁场2.3特情况下,峰温Tp=85K左右.但是这个实验结果所得出的峰温和频率的关系与相变峰的规律有矛盾.在Tc附近的力学谱峰的机理是有争议的,有待实验进一步证实.本文还探讨磁通钉扎与临界电流的关系.     

电磁感应式液固态金属电阻率定性测量装置及应用

介绍了一种自主研制的非接触式电阻率测量装置,该装置基于电磁感应原理,可实现降温过程中金属从液态到固态各阶段电阻率的定性测量,为实时表征金属材料的结构变化提供了一种有效的测量工具.详细介绍了该装置的设计原理及其结构,同时利用该装置,测量了金属Zn,Sb以及过共晶Zn-70 wt.% Sb合金降温过程中电阻率随温度的变化情况,验证了该装置的可靠性. 关键词： 电阻率 电磁感应 液态金属 结构转变     

光纤模斑谱复合材料固化传感器研究

本文报道了一种新型光纤传感器,其原理为通过测量光纤末端近场模斑谱来反映埋置在周围的树脂折射率的变化。计算了随着在树脂固化过程中折射率变化的功率谱密度分布,给出截止频率与折射率的近似关系。通过测量折射率匹配液,对传感器误差进行了估计。给出了利用这种传感器进行复合材料树脂固化监测的实验结果。发现这种光纤传感器的信号可以用来反映固化凝胶点和固化结束点。指出由于固化后光纤仍保持光波导特性,该光纤还可以用来监测受环境扰动的结构,如温度变化、振动等     

两种延迟线玻璃材料的超声衰减

本文应用超声脉冲回波技术,测量了两种延迟线玻璃材料SiO_2和FO_5的超声衰减,给出15K至300K温度条件下、10MHz至250MHz频率范围内两种材料的超声衰减系数随频率和温度的变化关系。实验结果表明。在50K温度附近出现一个大的吸收峰,在150K以上温区衰减系数与频率的关系近似成平方规律。最后,对实验结果进行了讨论。