表面工程在摩擦学方面的应用

表而工程即应用表面技术改善零件表面性能从而提高产品质量的工程．本文概述了表面工程的基本概念和特点，表面技术的内容和分类，及其在摩擦学方面的几种主要应用：固体润滑涂层，超硬涂层；堆焊及热喷涂涂层，表面改性等．通过这些例子，可了解表面工程与摩擦学的关系，及其应用的重要意义．     

发光碳纳米点的带隙调控及应用

碳点作为一种新型的碳基荧光纳米粒子由于其可调谐发光、高光稳定性、生物相容性和低成本等独特优势而引起了很多关注。在过去的十几年中,碳点的制备和应用取得了巨大进展。然而,由于前体和合成方法的多样性,碳点的光致发光机理具有很大争议。现在人们普遍认为,碳点的光致发光源于电子在带隙的跃迁,并将荧光起源分别归结为碳核跃迁(π-π~*)、表面态跃迁(n-π~*)以及分子荧光团等。本文总结了碳点发光起源的几种可能和机制,分别讨论了通过调控碳点粒径以及进行表面工程处理的方法来实现碳纳米点带隙可调控的高效发光。介绍了通过表面工程、元素掺杂等手段提升碳纳米点光致发光量子产率及其在光电器件、信息存储、生物成像、光热治疗以及光动力治疗中的应用。     

氧在GaP()上的初级吸附阶段

采用多种表面分析手段,系统地研究了氧在GaP(Ⅲ)上的吸附,发现氧的初级吸附在1×10~4L时就已饱和,获得了有关这一阶段表面电子结构的变化、表面能带弯曲、化学吸附反应等方面的信息,发现这一吸附阶段与表面缺陷有关,适当地加热处理则可能将缺陷和氧一同去除,因此这有可能成为一种有效的、去除缺陷的表面工程手段。     

氧在GaP(111)上的初级吸附阶段

采用多种表面分析手段,系统地研究了氧在GaP(111)上的吸附,发现氧的初级吸附在1×10⁴L时就已饱和,获得了有关这一阶段表面电子结构的变化、表面能带弯曲、化学吸附反应等方面的信息,发现这一吸附阶段与表面缺陷有关,适当地加热处理则可能将缺陷和氧一同去除,因此这有可能成为一种有效的、去除缺陷的表面工程手段。 关键词：     

含氢碳膜的生长机制: 分子动力学模拟研究低能量CH基团的作用

探索等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术中含氢碳膜的生长机理, 制备出常态超润滑含氢碳膜是表面工程技术领域的目标之一. 基于REBO势函数, 采用分子动力学模拟方法, 通过对比研究CH基团在清洁金刚石和吸氢金刚石表面的沉积行为, 发现低能量CH基团在清洁金刚石(111)面上的吸附效率大于98%, 而在吸氢金刚石(111)面上的吸附效率低于1%. 结果表明PECVD法制备含氢碳膜时, 低能量CH基团对薄膜生长的贡献主要来自于其在表面非饱和C位置的选择性吸附.     

1989年第8期《物理》内容预告

浅谈微结构物理(阙伟明);SC相液晶性质和应用(工良御);μ子催化核聚变(何景棠);持续光谱烧孔和三维光信息存储(施履青);非晶半导体的局域结构有序(童莉泰);分子轨道图形理论方法及应用(唐教庆);稀土合金相图及相关系的研究(庄应烘);静电技术在生物领域中的应用(陈加兴);表面工程的发展及其摩擦学方面的应用(刘家 浚); 软X射性光栅光谱仪研究进展(Ⅰ)(冯贤平等); 光学介质膜引进的附加光程的测量(杨之昌等); 半导体电子态理论简介(Ⅲ)(夏建白); 赵忠尧对正负电子对研究的开创性贡献(何艾生等); 理查德·费因曼的科学洞察力(吴自勤编译); 静…     

表面低配位原子对声子的散射机制

由于纳米结构具有极高的表体比,声子-表面散射机制对声子的热输运性质起到关键作用.提出了表面低配位原子对声子的散射机制,并且结合量子微扰理论与键序理论推导出该机制的散射率.由于散射率正比于材料的表体比,这种散射机制对声子输运的重要性随着纳米结构尺寸的减小而增大.散射率正比于声子频率的4次方,所以这种散射机制对高频声子的作用远远强于对低频声子的作用.基于声子玻尔兹曼输运方程,计算了硅纳米薄膜和硅纳米线的热导率,发现本文模型比传统的声子-边界散射模型更接近实验值.此发现不仅有助于理解声子-表面散射的物理机制,也有助于应用声子表面工程调控纳米结构的热输运性质.     

引张线技术在加速器准直测量中应用概述

为研究引张线技术在加速器准直测量中的应用和发展,首先简介了引张线技术原理,然后回顾了引张线准直法在加速器工程中的发展历史,接着介绍了引张线在加速器准直测量中的最新发展动态。最后讨论了各种引张线准直法的优缺点及其适宜环境,比较了国内外引张线准直法的发展与区别。指出引张线准直法的发展方向,给出了加速器准直测量的努力方向。     

国外间歇式速摄影高机发展概况

间歇式高速摄影机已有几十年的发展史了,开始是在电影事业的基础上发展起来的。在二十世纪初期,为了满足电影制片厂的特技摄影的需要,摄影机的摄影频率一般为普通电影摄影频率韵四倍到五倍,即90～120幅/秒就可以满足需要了。但随着科学技术的发展,特别是军事技术的发展,如火箭技术的出现和发展,航空和导弹,火炮武9S的发展和研制,开辟了间歇式高速摄影机发展的新纪元,到了五十年代,间歇式高速摄影机得到了相当大的发展。     

国防光学计量技术的发展与展望北大核心CSCD

随着光学理论的发展和科技的进步,光学技术得到了迅速发展,对光学计量技术提出了新的要求和挑战。针对光学计量在国防军事中的重要性,分析了我国装备保障的发展对国防光学计量的新要求,介绍了国防科技工业光学一级计量站在光学成像和光辐射基础物理量计量、武器光电装备综合参数计量保障、光学前沿技术计量以及军用光电测试仪器研发方面的发展现状,提出了国防光学计量面临的主要问题及未来的发展方向。     

Laser-based Surface Modifications of Aluminum and its Alloys

Aluminum (Al) and its alloys have widespread engineering applications because of their higher strength to weight ratio, ductility, and formability. However, in various applications, mechanical properties such as hardness, corrosion, wear, and fatigue resistance are prerequisite at near surface regions. Such localized modification without affecting the bulk phase can be performed by various surface-engineering approaches including electro-deposition, physical and chemical vapor depositions, thermal spraying, plasma spraying, and organic polymeric coatings. Delamination failure of such coatings from the substrate is often inevitable due to the difference in film-to-substrate elastic modulus associated with the aforementioned processes. Recently, researchers have adopted a new approach of laser surface engineering to modify the near surface regions of metallic substrate by laser beams resulting in superior mechanical properties with the formation of novel microstructures. In this article, the recent developments in the surface modification of Al and its alloy by laser treatment are reviewed. Processing parameters and resulting microstructures of Al and its alloys are briefly summarized, along with their impact on mechanical properties. Finally, this article concludes future research directions.     

工业CT在反求工程上的应用

首先介绍了基于工业CT的反求工程技术的基本原理和基本步骤。然后分别从基于曲面分割和基于体素分割这两条基本工业CT的反求技术路线,就近年来国内外相关技术的研究进展,进行了阐述、分析和总结。同时,以一实例来展现两条技术路线的反求结果。最后,对基于工业CT的反求工程技术在实际应用中尚未有效解决的问题进行描述和未来的发展进行了展望。     

一种自由曲面光学视觉重构方法研究

通过对物体摄像来提取表面 3D信息正成为一种新兴的反求建模方法。传统的视觉算法是基于特征对应的 ,要求物体表面具有几何特征或色彩纹理 ,不适于无纹理自由曲面的重构。将计算机视觉方法与CAGD技术紧密结合 ,对无纹理自由曲面提出了一种新的视觉重构方法。首先将物体表面分割为N边域曲面片 ,经由边缘线提取、匹配 ,重构出曲面片的边界曲线 ;然后通过反射模型、图像光亮度分析求出曲面片的跨界切矢 ;最后综合上述信息 ,构造出光滑的曲面模型     

Nature-inspired surface topography: design and function

Learning from nature has traditionally and continuously provided important insights to drive a paradigm shift in technology.In particular,recent studies show that many biological organisms exhibit spectacular surface topography such as shape,size,spatial organization,periodicity,interconnectivity,and hierarchy to endow them with the capability to adapt dynamically and responsively to a wide range of environments.More excitingly,in a broader perspective,these normally neglected topological features have the potential to fundamentally change the way of how engineering surface works,such as how fluid flows,how heat is transported,and how energy is generated,saved,and converted,to name a few.Thus,the design of nature-inspired surface topography for unique functions will spur new thinking and provide paradigm shift in the development of the new engineering surfaces.In this review,we first present a brief introduction to some insights extracted from nature.Then,we highlight recent progress in designing new surface topographies and demonstrate their applications in emerging areas including thermal-fluid transport,anti-icing,water harvesting,power generation,adhesive control,and soft robotics.Finally,we offer our perspectives on this emerging field,with the aim to stimulate new thinking on the development of next-generation of new materials and devices,and dramatically extend the boundaries of traditional engineering.     

复杂轮廓表面激光检测及三维重构技术的研究

基于零件实物样件的几何模型反求技术已成为CAD/CAM领域中的研究热点之一。以航空航天用MJ螺纹为对象 ,对逆向工程中的两大关键技术———表面数字化及三维重构技术进行了分析和研究。提出了用一种新型激光光纤传感器实现复杂轮廓表面的非接触数字化检测方法 ,描述了测量原理。通过二维截面轮廓图重构三维面型 ,初步的实验结果验证了此方法的有效性和实用性     

氧化锌基材料、异质结构及光电器件

Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体氧化锌（ZnO）的禁带宽度为3.37 eV,室温下激子束缚能高达60 meV,远高于室温热离化能（26 meV）,是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。历经10年的发展,ZnO基半导体的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。本文主要介绍了以国家“973”项目（2011CB302000）研究团队为主体,在上述方面所取得的研究进展,同时概述国际相关研究,主要包括衬底级ZnO单晶的生长,ZnO薄膜的同质、异质外延,表面/界面工程,异质结电子输运性质、合金能带工程,p型掺杂薄膜的杂质调控,以及基于上述结果的探测、发光和激光器件等的研究进展。迄今为止,该团队已经实现了薄膜同质外延的二维生长、硅衬底上高质量异质外延、基于MgZnO合金薄膜的日盲紫外探测器、可重复的p型掺杂、可连续工作数十小时的同质结紫外发光管以及模式可控的异质结微纳紫外激光器件等重大成果。本文针对这些研究内容中存在的问题和困难加以剖析并探索新的研究途径,期望能对ZnO材料在未来的实际应用起到一定的促进作用。     

粗糙表面接触模型的研究现状和展望

工程表面在微观尺度上都是粗糙的.研究粗糙表面的接触行为,有助于更好地理解表面的微观结构影响其功能属性的机理,以便为特定的工程应用设计表面形貌.总结了粗糙表面接触模型的研究现状,并从基体的塑性应变和材料力学行为的尺度效应两个方面对未来的工作进行了展望.     

360°三维测量系统在逆工程中的应用研究

本文介绍了一种面向逆工程的快速 360°三维测量系统,论述了其原理、结构,并详细讨论了其中的关键技术,包括激光扫描、数据的实时提取与校正、三维曲面拟合、图象渲染等逆工程用于制造前的若干关键技术问题并对其提出了相应的解决方法.本系统与逆工程概念相结合,具有结构简单、实时性好、适用范围广等优点.     

高精度中小11径非球面修抛技术研究

为实现高精度中小口径非球面的加工，介绍了一种非球面修抛技术。基于Preston假设，将抛光过程描述成一个线性方程，计算得到材料的去除量与抛光时间、抛光压力和零件转速之间的函数关系。设计了整体修抛法和环带修抛法两种方法，在数控抛光的基础上，对口径为Ф117mm的凹抛物面和口径为Ф17mm凸双曲面进行修抛，修抛后非球面的面形精度PV值为0．184μm，RMS均小于0．032μm，达到了工程化应用要求，实现了中小口径非球面的高精度加工。     

电火花放电通道蚀除绝缘工程陶瓷的热力学特性研究

 研究开发出一种绝缘工程陶瓷电火花加工新技术,它是利用电火花放电通道流经绝缘工程陶瓷表面时产生的瞬时高温作用进行蚀除加工的。建立了电火花放电通道热蚀除加工绝缘工程陶瓷的温度场和热应力场数学模型,对绝缘工程陶瓷表面上的温度梯度和热应力场进行了数值模拟,给出了火花放电通道在绝缘工程陶瓷表面上形成的温度梯度和热应力分布规律。模拟结果为揭示绝缘工程陶瓷的电火花微观去除机理、预测绝缘工程陶瓷表面的微观形貌和电加工参数的选择等奠定了理论基础。