FP-1装置铝套筒内爆动力学过程的一维磁流体力学模拟

作为一种重要的柱面会聚冲击和准等熵压缩加载源,磁驱动固体套筒内爆技术已广泛应用于高能量密度物理实验研究.针对FP-1装置驱动的固体套筒内爆动力学过程,建立了含强度的一维磁流体力学模型,并对典型实验进行了模拟.计算获得的套筒内爆速度同实验结果较为相符.模拟结果显示,该装置在40 kV充压条件下,可以将直径3 cm,厚0.5 mm的铝套筒加速至1.1 km/s,内壁速度超过1.5 km/s,同时保持大部分材料为固体状态.内爆套筒与相同材料靶筒碰撞产生的冲击压力约9 GPa.改变靶筒内部填充气体的压力,可以获得不同的靶筒运动速度、轨迹以及反弹半径,以满足不同类型实验的研究需要.     

泡沫金属内相变材料融化传热过程的数值模拟

以泡沫金属为基体,孔隙中填充相变材料能有效改善相变传热性能.考虑金属骨架与流体之间的不同的传热特性,建立了泡沫金属内融化相变传热的双温度模型.运用显热容法模拟了泡沫铝内融化相变的温度分布与流场.计算结果显示对比纯相变材料,加入泡沫铝能显著强化传热性能.固体骨架与储能材料之间在其相变时有较大的温差.     

液态金属填充型硅脂导热性能实验研究

目前,市售热界面材料一般由固体颗粒和硅油复合制备而成,其普遍存在导热性能差的问题。本文首次提出了一种以室温液态金属流体作为导热填充材料、硅油为基体的新型复合导热硅脂。在前期研究的基础之上,采用对照实验的方法研究了在四种不同的热流密度下,液态金属填充型导热硅脂的实际导热性能。实验结果表明,该新型导热硅脂可大幅降低热源与热沉之间的接触温差,有望实际应用于各类高功率密度电子设备之中。     

光弹材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算分析

基于材料的热力学关系和能量守恒定律,给出弹性体形变过程中红外辐射温度改变量和辐出度变化的物理计算方程.并结合有限元方法进行物理建模,对光弹材料三点弯载荷实验过程中的红外辐射出射度的分布进行数值计算和模拟.结果与实验结果吻合较好,表明模型及其相关理论是合理的,可以用来量化揭示实验中的红外辐射特征.从而得到一种能够利用计算机量化分析固体材料载荷过程中红外辐射特征机理的计算方法.     

掺闪烁体PMMA的超荧光发射

激光技术的出现,使掺稀土离子的晶态和非晶态固体无机材料得到发展.而以非晶态固体有机材料为基质的工作物质,至今未见报导.许多有机高分子材料,是良好的介电质材料,但是,用作光学材料,近年来才开始.如用作镜片、光纤和某些功能材料.有关掺杂发光物质的有机高分子材料,除少量用于装璜的发光塑料外,也研究得极少.基于把基质有机高分子视为刚性溶剂的考虑,我们在进行闪烁体染料溶液体系研究的同时,进行了掺闪烁体PMMA体系的发光和发光稳定性的实验研究,作为对这一领域进行初步探索,得到了有意义的实验结果.     

4～20 K温区固体界面导热填料接触热阻实验研究

超导量子干涉仪、超导光子探测器等深空探测器需要液氦温区制冷技术提供极低温温度,固体界面接触热阻的存在会增大耦合界面温度差,进而增加制冷机系统冷损.为定量探究4～20 K深低温区固体接触热阻,采用GM作为冷源,设计了一台可同时调节压力和低温温度的固体界面接触热阻测试实验台.利用感压纸进行接触界面压力校核,并对温度重复性进行验证.实验测试了不同导热介质填充情况下,温度和压力变化时固体接触热阻的变化规律.基于最小二乘法对实验数据进行半经验公式拟合,获得4～20 K温区不同压力加载条件下的接触热阻的定量参考.     

固体材料中快重离子辐照损伤建立过程中的离子速度效应

快重离子辐照损伤建立过程中的离子速度效应是近年来才发现的,离子速度效应是指快重离子在固体材料中引起辐照损伤的损伤截面, 损伤效率和损伤形貌的离子速度相关性, 简要介绍了固体材料中快重离子辐照损伤建立过程中离子速度效应的发现、研究现状和主要实验结果, 并进行了尝试性评价.     

基于声卡和Audacity软件的固体声速测量

基于时间差法原理设计了利用电脑声卡和Audacity软件测量固体声速的实验.利用电脑声卡收集左右声道的声音并实时呈现在Audacity软件界面,可准确测得左右声道收集到声音的时间差,计算得到声音在固体材料中的传播速度.实验现象直观,可用于中学课外拓展实验.     

4~20 K 温区固体界面导热填料接触热阻实验研究

超导量子干涉仪、 超导光子探测器等深空探测器需要液氦温区制冷技术提供极低温温度, 固体界面接触热阻的存在会增大耦合界面温度差, 进而增加制冷机系统冷损. 为定量探究4~20 K 深低温区固体接触热阻, 采用GM 作为冷源, 设计了一台可同时调节压力和低温温度的固体界面接触热阻测试实验台. 利用感压纸进行接触界面压力校核, 并对温度重复性进行验证. 实验测试了不同导热介质填充情况下, 温度和压力变化时固体接触热阻的变化规律. 基于最小二乘法对实验数据进行半经验公式拟合, 获得4 ~20 K 温区不同压力加载条件下的接触热阻的定量参考.     

CO2和C2H4光催化合成丙烯酸的Cu/ZnO-TiO2催化剂

采用溶胶凝胶法制备了金属负载的复合型固体材料Cu/ZnO TiO2,并用X射线衍射、透射电子显微术、BET比表面测试、红外吸收光谱、紫外可见漫反射光谱以及光催化反应等实验技术对固体材料的表面结构、光响应性能、化学吸附性能以及光反应性能进行了表征和评价.实验结果表明,制得的固体材料粒径约为10nm,晶体结构以锐钛矿型TiO2 为主; ZnO和TiO2 复合后部分地形成了Zn-O-Ti键联,提高了对250~400nm光的吸收强度;金属Cu的负载扩展了材料在可见光范围的吸收,且使其紫外吸收限发生蓝移;反应物在固体材料表面的吸附态是影响光反应结果的主要因素; CO2 卧式吸附态和C2H4 非解离双点吸附态是光合成丙烯酸的有效吸附态,100℃以下合成丙烯酸的选择性大于87%.     

基于第一性原理分子动力学的填充方钴矿热输运性质及微观过程的研究

对于重要热电材料之一的填充方钴矿材料,其低热导率的成因存在两种观点:1)填充原子的局域振动引起共振散射降低热导率;2)填充原子的引入加强了三声子倒逆过程来降低热导率.本文采用含有限温度效应的第一性原理分子动力学方法模拟了YbFe_4Sb_(12)的动力学过程,并通过温度相关有效势场方法得到了充分包含非线性作用的等效非谐力常数,研究了微扰近似下的声子输运性质.结果显示,在填充原子振动全部参与三声子倒逆散射过程的近似下,相比于纯方钴矿体系,声子寿命大幅地降低,填充原子的振动是热阻的重要来源.但即便如此,理论计算结果与实验的晶格热导率之间仍存在明显偏离.不同填充原子振动之间的较弱关联性质也揭示其明显偏离经典的声子图像,表现为一种强烈的局域特征振动模式,并以此散射其他晶格声子,因而对热阻的贡献也超出了传统三声子的理论框架.通过将填充原子Yb振动模式的寿命进行共振散射形式的修正,可以使晶格热导率与实验结果符合较好.以上结果表明,YbFe_4Sb_(12)的低晶格热导率是由声子间相互作用以及具有局域振动特征的共振散射两方面因素导致.     

基础实验试题B:测量透明固体和液体材料的折射率以及柯西关系

第9届全国大学生物理实验竞赛珠海赛区基础实验试题B为测量透明固体和液体材料的折射率以及柯西关系,试题基于光学与光学实验基本知识,考查了学生以下4方面的能力：常见光学器件的应用操作能力;举一反三,对复杂光路的分析能力;使用最小二乘法拟合分析实验数据的能力;误差分析能力.考试中,考生需完成实验方案设计,并测量透明固体和液体材料的折射率以及拟合出对应的柯西关系.     

固体材料激光冷却的实验研究及其最新进展

近年来,基于反斯托克斯荧光制冷(Anti-StokesFluorescentCooling)的固体材料激光冷却技术得到了快速发展。本文首先简单介绍了固体材料激光冷却的基本原理及其技术;其次,详细介绍了各种固体激光冷却的新材料、新方案和新结果及其最新实验进展;最后,就固体激光冷却技术的应用前景及其未来发展方向等问题进行了简单讨论与展望。     

多光子光电发射

光电发射现象,是人们最早观察到的光与固体材料相互作用的基本物理现象之一.1887年,赫芝在研究火花放电实验中偶然发现了这一现象.1905年,爱因斯坦在总结已有的光电发射实验规律基础上,提出了著名的光的波粒二象性假说,并由此导出了固体材料光电发射公式:其中 Ekmax为发射电子的最大动能,hv为一个光子的能量,hvo为固体材料光电子逸出阈值能量.对金属,hvo=Eφ,Eφ为材料逸出功;对半导体和绝缘体,hvo=EA+Eg,Eg为禁带宽度,EA为电子亲和势.(1)式所表达的是单光子与单电子相互作用的过程.按照这一公式,人们基本上解释了已有的实验现象和规律.…     

局部固体填充的水中复杂目标声散射计算与实验

利用二维有限元方法研究水中局部填充的带球冠柱体目标声散射特性,所采用的数值方法可高效地实现精细化、宽带、复杂轴对称模型散射声场计算.根据数值结果解释壳体、填充物以及入射方位对目标散射远场的影响,确定复杂目标散射研究中所必须考虑的重要物理和几何构成.完成水中悬浮目标自由场声散射实验,收发合置条件下将目标旋转360?接收并测量不同传播路径回波到达时刻得到距离-角度伪彩色图像.以表面环绕波和"回廊波"产生理论为基础,解释内真空和局部填充模型正横入射时目标散射信号中几何回波和各种弹性波成分产生的机理.由于固体填充与弹性壳的耦合作用,频率-角度谱的正横方向两侧呈现外八字"碗"形共振曲线.通过对比,理论计算和实验得到的散射函数关键频谱峰值特性符合较好.     

实验靶对半黑腔辐射源辐射温度的影响

间接驱动惯性约束聚变和高能量密度物理实验中使用黑腔作为强X射线辐射源,黑腔源靶的等效辐射温度受安装在辐射出口的实验用靶的影响而与单独进行辐射源特性研究时有所不同。通过对几种不同辐射输运靶对半黑腔辐射源的影响进行的实验研究发现,添加不同填充材料的输运管能够使测量到的黑腔辐射源的辐射温度升高3~8 eV。实验结果的统计显示,输运管越长,填充材料密度越大,辐射温度越高。     

带玻璃衬垫的硅泡沫薄膜压痕理论的近似解析与数值研究

基于弹性和多胞/泡沫固体理论,用近似解析和数值方法研究了带玻璃衬垫的硅多胞/泡沫薄膜压痕问题.研究的重点在于考察接触区的压力分布和压痕临界深度ε_c,并将计算得到的理论结果与实验结果进行了对比,两者基本一致.为了对这类薄膜结构系统完整性作合理的评估,分析了多胞/泡沫材料变形和破损机理,由此提出了压痕能概念并给出了相应的解析表达式. 关键词： 薄膜 材料试验 固体的力学性质     

固体氧化物燃料电池体系掺杂氧化锆的理论研究:从结构到导电性（英文）

固体氧化物燃料电池是一种将化学能(如H_2和O_2)转化为电能的清洁能源系统,它具有高效、低碳以及燃料适应性广的特点.作为燃料电池的"心脏",电解质决定了整个电池的性能,其中掺杂氧化锆是最为典型的燃料电池电解质材料.氧化钇稳定氧化锆在高温下具有优良的离子电导率,广泛应用在固体燃料电池中.电解质材料的组成和使用温度对电导率的影响在实验和理论上已得到了充分研究.复合氧化物的原子结构的表征是阐明其导电行为的关键,本文综述了氧化钇稳定氧化锆电解质的结构和导电性研究的最新理论进展,比较了研究该材料所采用的不同的理论方法及其相应结果,并总结了各种方法的优缺点.重点介绍了利用随机表面行走-神经网络方法取得的最新成果,这些成果和实验结果相吻合.结果表明,采用机器学习进行原子模拟为理解固体电解质中遇到的复杂物质现象提供了一种经济、高效和准确的方法.     

流体-镀层基底界面波的传播特性

理论分析了脉冲激光激发的流体-分层固体结构声场,在此基础上数值计算了流体-慢层快底固体和流体-快层慢底固体结构液-固界面Scholte波的频散特性与瞬态响应.数值结果显示,对于流体-慢层快底结构,Scholte界面波呈现出正常频散特性;而对于流体-快层慢底结构,Scholte波在较小的频厚积范围呈反常频散特性.理论瞬态信号也显示了同样的特性.采用脉冲激光激励,用水听器接收的方式进行了Scholte界面波的实验测量.实验测量和分析结果与理论结果有很好的一致性.此工作可为水浸检测条件下镀层与薄膜材料参数的超声无损表征、海底沉积物参数反演等应用提供理论基础.     

高温填充床蓄热过程传热特性的实验研究

高温蓄热是太阳能热发电、高温热利用等的重要组成部分.本文建立了高温填充床蓄热系统实验装置,采用高温三元熔盐作为传热流体介质,分别采用陶瓷球颗粒和相变球颗粒作为填充材料对蓄热系统进行了实验研究,对蓄热系统进行了整体性能测试.分别得到了显热蓄热和相变蓄热过程中不同时刻、不同测点的温度变化和蓄热量的变化规律,可为蓄热系统的设计提供实验参考.