固体的弹性和范性

引言本文企图从物质的微观结构来对固体的弹性和范性现象以及这些现象间的联系作一个浅近的介绍和说明。为了要了解固体的弹性与范性,必先具备晶体结构的基本知识,关于这方面的准备知识,读者可以参看钱临照先生发表在本刊1955年4月号上的专论:“固体的性质和它的微观结构”一文,本文不拟重述了。在工程技术上和实验室里,如大家所熟知的,通常分别用胁强和胁变这两个量来描述物体受外力作用后变形的宏观状态(这里所谓胁强就是物体单位面积所受的外力而胁变就是物体尺寸改变对原来尺寸之比)。如果我们用一条均匀的金属棒作拉伸实验,像图1表示的那样,逐次增加棒的负载——重量W,并测量它的     

有液层负载时各向异性薄板中Lamb波的传播

研究各向异性板有液层负载时板中Ｌａｍｂ波的传播．以微传感领域常用的ＺｎＯ等为例,从弹性波传播理论出发,结合边界条件,导得了各向异性薄板有液层负载时板中Ｌａｍｂ波传播的色散方程,这也同样适用于正交晶体系,正方晶体系和立方晶体系的晶体．数值计算结果表明,各向异性板中Ｌａｍｂ波相速度随液层厚度增加呈周期变化．当单面有液层负载的薄板厚度２ｄ很小时,Ａ０模式的类Ｌａｍｂ波的微质量传感特性也作了讨论．     

液晶丝——新的一维系统

液晶是指介于晶体和液体之间的一种新的物质状态.液晶的一些光学、电学和磁学性质呈各向异性,这与晶体类似.液晶不能承受切胁强,它具有液体的特征.目前所知道的液晶,其分子形状有“长形”和“盘形”两种.它们都可形成向列相和胆舀相液晶态,不同之处是前者还可形成近晶相,而后者     

电场作用下5CB液晶分子的近壁面层黏弹性的QCM研究

利用石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)研究了电场对5CB液晶分子的近壁面层黏弹性的影响.对QCM结果的分析发现,电场作用对液晶的黏度影响分为两部分,通过建立含吸附膜的双层膜模型,分析了QCM的两部分结果,发现电场对近壁面吸附层及体相层的影响是不同的.根据QCM的双层膜模型,对近壁面层液晶分子的黏弹性及膜厚进行了定量的分析计算,结果表明5CB在石英晶体上电极附近有一层约100nm厚的近壁面吸附层,其复剪切黏度随电场强度的增加而减小,这与5CB液晶的体相黏度变化规 关键词： 5CB液晶 石英晶体微天平 近壁面 黏弹性     

体心立方Fe中<100>位错环对微裂纹扩展影响的分子动力学研究

在辐照环境下,载能粒子与材料相互作用导致材料中原子移位,造成辐照损伤.其中,由辐照形成的过饱和自间隙原子团簇形成的间隙型位错环,是体心立方Fe为基的材料中常见的辐照缺陷之一,其与材料中其他缺陷之间相互作用,是导致辐照硬化、脆化、肿胀及蠕变等辐照损伤的原因之一.除此相互作用外,在材料表面或内部沿晶界、沉积相、惰性气体形成的气泡所导致的微裂纹,是诱发辐照促进应力腐蚀开裂的重要原因.因此,理解辐照条件下间隙型位错环与微裂纹之间的相互作用,是理解辐照促进应力腐蚀开裂微观机制的重要一步.在本研究中,利用分子动力学方法,模拟了原子尺度微裂纹与间隙型位错环之间的相互作用,研究了位错环与微裂纹之间的距离、相对位置及位错环尺寸对二者相互作用的影响,揭示了位错环对微裂纹是否沿滑移面扩展的影响,发现当二者的相互作用起主导作用时(如在临界水平或垂直距离之内),形成的以100为主或高密度的1/2111位错网络可以抑制微裂纹沿滑移面的扩展.当位错环尺寸发生变化时,只有当位错环位错核与微裂纹尖端相互作用时,才能抑制微裂纹沿滑移面的扩展.这些结果为进一步理解辐照应力开裂提供了新的参考.     

Ca_3NbGa_3Si_2O_(14)晶体的介电和压电特性

利用Y切和 (yxl) 30°切两种样品测量了Ca3NbGa3Si2 O1 4晶体的介电、压电和部分弹性参数 .计算了 (yxl)θ切型相关压电常数随切角的变化 .与La3Ga5SiO1 4晶体相比 ,Ca3NbGa3Si2 O1 4晶体具有更优良的压电性能 ,其压电常数d1 1=7 93× 10 - 1 2 C N ,d1 4=- 5 88× 10 - 1 2 C N .     

金属高温弹性模量的測量問題

引言金属和合金的弹性模量是金属和合金中最重要的物理常数之一。根据胡克定律,金属与合金在弹性范围内,胁强(应力)与胁变(应变)成正比,并可以用下面关系式来表示: σ=Eε. (1) 式中σ——胁强;ε——胁变;E——弹性模量。弹性模量是表示材料物理力学的一个最重要特性之一,例如确定合金钢锻件和钢锭容许的加热速度,设计高温下工作仪器及零件,均要求知道材料的弹性模量。同时精确地进行测量高温时金属和合金的弹性模量的变化,可以用来研究金属和合金原子间的作用力关系、相变     

信息时代的多面手——压电效应

 轻轻一揿煤气灶按钮,蓝色火焰迅即燃起;轻轻一按电视遥控器,精彩节目任您挑选。这就是压电效应带给您的便利。所谓压电效应,是指某些各向异性的晶体,在外力作用下产生机械形变(如压缩或伸长),从而在加压面或拉力面的两侧出现异号束缚电荷,这种现象称为正压电效应。反之,在晶体的两侧面加一交变电压,晶体就会发生厚薄的机械变化,这叫做逆压电效应。这两种效应统称为压电效应。压电效应是居里兄弟(JacquesCurie、PirreCurie)于1880年首先在α-石英晶体上发现的。除了石英这种天然压电晶体外,还可以人工合成具有压电性能的多晶体材料,即通常所说的压电陶瓷。     

求晶体位错自能的离散弹性方案

考虑到晶体的离散点阵结构,滑移只能在原子之间进行,因此位错中心永远没有原子,位错中心附近分摊到每个原子的离散弹性能量处处有限。在刚性位错假定下,直接应用位错弹性理论解析结果,求出了晶体直奇异位错等效内切半径及其随位错中心位置的周期变化。对于简单四方晶体中奇异螺型位错,一级近似与Peierls模型结果巧合。计算了fcc和bcc两种晶系中各种位错的自能和等效位错内切半径,并初步考虑了各向异性弹性效应。结果表明:位错滑移面不是几何平面,bcc螺型位错滑移面类似于蜂巢结构。指出了用这种离散弹性方法进一步估算各种次级效应的可能。 关键词：     

浅谈铌酸锂换能器质点偏振方向问题

文章从理论上分析了X切铌酸锂换能器质点偏振方向与横渡二氧化碲晶体的[110]轴不平行,则晶体中将存在两种剪切波,且同时发生声光衍射,还分析了上述情况下对声光衍射效率的影响。实验结果与理论分析相吻合。     

磁驱动准等熵加载下Z切石英晶体的折射率

基于CQ4脉冲功率实验装置开展了Z-切石英晶体在磁驱动准等熵加载下的窗口折射率修正关系研究. 实验中采用激光波长1550 nm的双源光外差测速仪测量获得了LiF窗口和Z-切石英晶体窗口与不同厚度极板界面的粒子速度. 利用反积分方法由实验测得的LiF窗口与极板界面粒子速度计算得到了极板的加载磁压力历史; 以获得的磁压力为输入条件, 采用LS-DYNA计算软件正向计算得到石英晶体窗口与极板界面的真实粒子速度历史. 由实验获得的Z-切石英晶体窗口/极板界面表观粒子速度和计算得到的真实粒子速度, 获得了Z-切石英晶体弹性极限内的连续的折射率修正关系, 将其折射率修正关系的适用压力范围拓宽至14.55 GPa. 表观粒子速度与真实粒子速度关系采用线性拟合时, 折射率修正关系为n=1.087 (± 0.008)+0.4408ρ/ρ₀, 与冲击数据拟合的结果一致. 由折射率实验数据对Z-切石英晶体的极化率分析认为, 在其弹性极限压力范围内加载路径和温度对折射率的影响可以忽略.     

晶体双折射问题的教学探讨

光在晶体中传播产生双折射的现象是光学课程中的一个重要组成部分,考虑到学生数学基础的限制,一般课程教学中在讲授此部分内容时采用唯象的方法,从惠更斯关于单轴晶体中的波面假设出发,根据惠更斯作图法确定两束折射光在晶体中的传播方向,由此给出两束光在晶体中的传播性质,此方法虽简单易解但缺乏系统的理论支撑,学生感觉对这部分内容理解得不深不透.针对此问题我们对这部分内容作了精心梳理,在讲授过程中采用3个层次由浅入深,从现象描述到数学表达再到理论支撑,这种循序渐进从现象到本质的讲授方法学生易于接受,教学效果明显.     

二维X射线衍射光谱原位检测单轴拉伸过程中等规聚丙烯晶体的结构演变

聚合物制品在使用过程中，人们最关心的是它的使用失效条件，失效的重要体现就是材料的屈服。目前为止，人们普遍利用位错理论来解释聚合物材料的屈服现象，该理论关注的是晶体的取向和破坏现象，而忽略了晶体的形变和受力情况。事实上，晶体的取向和破坏只是屈服的结果，晶体承受应力的能力才是屈服的直接原因。因此，从晶体的受力和非均匀形变入手研究了聚合物制品的屈服行为，期望为理解聚合物材料的失效行为提供新思路。这里选取被人们广泛使用的等规聚丙烯(iPP)材料作为研究对象，将iPP熔体在不同温度下等温结晶制备出具有不同片晶厚度iPP样品，利用二维广角X射线衍射光谱原位监测了拉伸过程中iPP样品的晶体破坏和晶体取向过程。首次利用“覆盖法”对二维X射线衍射图进行了处理，原位观察了(110)晶面在拉伸过程中的2θ角的变化，区分出了两个方向上(平行于拉伸方向和垂直于拉伸方向)晶体形变的非均一性。结果表明：对于不同片晶厚度的iPP晶体，在单轴拉伸过程中，晶体在不同方向上的受力和形变均是不同的，即晶体的非均一形变是一种普遍现象；晶体的破坏和取向总是同时发生，都是从屈服点位置处开始，这和片晶厚度无关；而晶体破坏时对应的临界...     

X射线在棕榈藤纤维细胞壁结构研究上的应用

棕榈藤(rattan)是热带森林中仅次于木材和竹材、重要的非木材林产品,具有很高的经济价值和开发前景。由于目前对棕榈藤的细胞结构,尤其是藤纤维的细胞壁结构知之甚少,严重限制了对棕榈藤材的研究和加工利用。因此,为构建棕榈藤材纤维细胞壁结构模型、探索棕榈藤强韧机理,选择高地钩叶藤为研究对象,采用X射线衍射法(XRD),分别测量并计算藤纤维微纤丝角、结晶度及微晶体尺寸等结晶参数;其中微纤丝角计算选用0.4 T法。微纤丝角测试时,试样沿直径方向由一侧藤皮开始依次切取尺寸为L(长)×T(厚)×W(宽)=25 mm×0.5 mm×W的试件8片,然后放置在温度为(20±2)℃、相对湿度为65%±5%的调温调湿箱中平衡处理至少一周。结晶度及微晶体尺寸测试时,每个试样再分藤皮、藤中和藤芯三个部分,使用球磨机磨成粉末后放入烘箱中在(103±2)℃下烘至绝干。研究结果表明:高地钩叶藤微纤丝角在22.53°～49.47°间变异,平均值为36.50°。径向上藤皮处微纤丝角最小,藤芯处微纤丝角最大,说明藤皮强度比藤芯好;轴向上微纤丝角为2 m处梢部中部基部,微纤丝角与藤龄间规律性不强。藤茎结晶度在21.40%～36.45%间变异,平均值为29.99%。径向上纤维素结晶度为藤皮藤中藤芯;轴向向上随藤龄减小,结晶度呈先升后降变化趋势,且最大值在中部、最小值在基部。纤维素微晶体宽度在5.72～6.19 nm间变异,平均值为6.03 nm。藤皮处微晶体宽度最小,藤芯最大;藤茎平均微晶体宽度与藤中、藤芯一样,随着藤茎高度的升高呈先下降后至中部达最小值后又上升的变化趋势。微晶体长度在13.07～19.34 nm间变异,平均值为15.59 nm。径向上微晶体长度为藤皮藤芯藤中;微晶体长度轴向随着藤茎高度上升,均呈"降—升—降"趋势,总体上微晶体长度基部高于梢部,呈下降趋势。高地钩叶藤藤茎中段比基部和梢部材质好、藤皮比藤芯质量高。     

二维硅基平板光子晶体器件

硅材料在红外通讯波段具有低损耗和高折射率的特性,使得其成为集成光学领域中应用最广的材料之一.主要介绍了本课题组在二维硅基平板光子晶体中实现微纳尺度上光调控的研究进展,讨论了利用光子晶体的缺陷态实现各种集成光学器件,包括光子晶体波导、微腔和利用光子晶体波导和微腔形成的滤波器.还介绍了光子晶体中特殊的光折射现象,包括红外波...     

潮解晶体的加工

<正> 一、潮解晶体简介潮解晶体是品种浩繁的光学晶体中的一类。这种晶体是在水溶液中生长的。潮解晶体暴露于大气中,其表面容易受潮气侵蚀溶解而发生所谓潮解现象。潮解后晶体抛光面就会因变得模糊而失透。     

原子力显微镜微探针与光束偏转法在纳米振动检测中的应用

本文探讨了表面弹性波传播的机制,提出了一种利用原子力显微镜微探针与光束偏转法检测纳米振动的新方法,并利用这种方法对表面波质点的纳米振动进行了实时检测.当LiNbO₃晶片被施以13MHz的超高频激振电压时,在原子力显微镜示波器监视端观察到了质点的纳米振动,幅值为6.7nm,频率和驱动电压的频率一致.     

二元晶体中缺陷所引起的位移畴

借助于应变晶体的弹性偶极子模型,把二元晶体中的每一个原子都视为一弹性偶极子。它们有不同的等效偶极矩,在晶体内其他强内应力源,如位错、包裹物等所产生的应力场中受到不同的作用力,因而产生不同的位移,形成了不同形状的畴。它决定于永久偶极矩及感生偶极矩的相对大小和内应力源所产生的应力场的分布。本文分别给出了二元晶体中在刃位错、螺位错、包裹物和挤列等的应力场作用下出现的畴图样。它们呈各种形式排列的花瓣状图形。在适当的条件下,它们可以被观察到。结果还表明了压力对相变的影响。 关键词：     

压电晶体半空间弹性波场的表面激发的分析(Ⅰ)——弹性波场表面激发的一般公式

本文发展了在压电晶体半空间,对于自由表面和金属化表面两种情况下,弹性波场表面激发的普适理论。可以证明广义弹性波场U是广义Green函数G和广义力T的卷积。 U=GT这里符号表示点乘卷积。 广义Green函数与激发条件无关,而只取决于材料参数和取向。 对于压电晶体,不仅表面力源,而且表面电源分布也能激发弹性波场。我们给出了对于力源和电源分布的广义力完整表示。特别对自由表面上电源分布,它可由表面法向电位移不连续,也可由切向电场不连续来构成。     

端面抽运激光晶体热形变及温度场分布研究

用有限元方法研究了端面抽运Nd∶YAG激光器中激光晶体的温度和端面热形变分布规律.研究表明,激光晶体的端面热形变分为端面伸长形变和鼓出形变两种,晶体的热形变透镜效应是由鼓出形变引起的.在端面抽运的Nd∶YAG晶体中采用第三类热传导边界条件,实验测量了晶体的端面伸长和端面鼓出形变,结果与理论分析相一致.