亚稳相的纳米尺度稳定化:热力学模型与实验研究

建立了亚稳相合金的热力学模型,描述亚稳相的各种热力学物理量及其随成分、温度、晶粒尺寸等因素的变化.结合模型计算和系列实验,揭示了亚稳相的热力学性质、变化特征及其纳米尺度效应.以亚稳相SmCo₇合金为例,定量研究了亚稳相以单相形式稳定存在的条件及失稳发生的相分解行为.研究结果对亚稳相合金应用过程中相稳定性和相变的调控具有定量化指导意义.     

纳米尺度上的可逆开关

 电路中的机械开关通过引入一个缺口来工作,美国帕萨迪纳市(Pasadena)加州理工学院(CaliforniaInstituteofTechnology)的马可·伯克拉斯(MarcBockrath)与同事们在纳米尺度上进行了这样的实验。研究者以多壁碳纳米管连接两个电极,用高电压打断碳纳米管,使这个系统处于“关”的状态。他们发现打断的两端能够通过充电重新连接起来。同轴多层的碳纳米管壁之间存在静电排斥,导致内部的碳纳米管向外移位。缺口随后被连接上,回路再次畅通。     

纳米尺度上的表面电子动力学

揭示物质结构、物质间相互作用及其运动规律是物理学永恒的主题。经过百多年来的努力,人们已明确了常见物质的基本结构：普通物质是由分子、离子、原子等组成。而作为基本单元的原子又是由电子和原子核两部分结合而成;欲了解物质结构和运动规律就不得不深入地认识原子核周围的电子分布和电子运动形式。原子的运动在相当程度上也是由它们的电子结构和运动规律所决定和驱动的。所以,电子动力学的研究对于理解基本物质组成和动力学规律、探索新奇的物理现象、发展新材料有着举足轻重的影响。     

微、纳米尺度下基于构形理论的树状圆盘整体导热性能优化

基于构形理论,以(火积)耗散率最小为优化目标,在微、纳米尺度下对树状圆盘导热问题进行构形优化,得到整体导热性能最优的树状圆盘最优构形.结果表明:在微、纳米尺度下,尺寸效应影响下的树状圆盘构造体最优构形与无尺寸效应影响时的树状圆盘构造体最优构形有明显区别.存在高导热材料最佳单元体占比使得树状圆盘无量纲平均传热温差取得最小值.对于3种结构形式(nn、nb和bb)的树状圆盘,其无量纲临界半径分别为1.16、1.45和1.75.当树状圆盘半径大于临界半径时,圆盘高导热材料需采用树状布置,反之则采用辐射状布置.基于(火积)耗散率最小的树状圆盘导热构形优化能够降低圆盘构造体的平均传热温差,提高其整体传热性能.