药物从柱型高聚物基体内扩散释放的活动边界问题

采用修正积分法,得到了药物从柱形高聚物基体内扩散释放的活动边界问题的近似解析解,给出了扩散边界和药物释放分数的计算公式及其在不同初装浓度下的计算结果。计算结果与实验结果是一致的。进而,对药物从片形、柱形、球形等不同几何形状的基体内的释放问题进行了对照,分析了基体的不同几何形状对药物释放的影响。还给出了药物从柱形基体内扩散释放的有效时间的近似计算公式。这对临床实验具有一定的指导意义,也为进一步研究药物从柱型高聚物基体内扩散释放问题以及缓释制剂的设计提供了理论工具。     

广义二阶流体分数阶反常扩散速度场、应力场及涡旋层的理论分析

研究了在广义二阶流体中,由于平板在自身所在平面运动而引起的时间分数阶反常扩散速度场,以及由此所产生的应力场及涡旋层的反常扩散问题.许多经典的和前人所得到的结果,都可作为本文结果的特例而出现.例如,Wyss有关分数阶扩散方程的解;经典的Rayleigh时空相似性解;Bagley等人有关应力场和速度场之间的关系式;以及Podlubny所做的有关分数阶平板运动方程的解等.此外,还获得了许多有意义的理论结果.例如,时间分数阶扩散指数β大于广义二阶流体指数α是涡旋层生成的必要条件.涡量分布函数的建立依赖于流场该点速度剖面的时间历程, 而这种历程是可以用分数阶微积分来刻画的等.     

外扩型电磁场控制筒形阴极内等离子体放电输运特性的仿真研究

筒形阴极由于具有向内放电的特性,可改善高功率脉冲磁控溅射技术放电不稳定、溅射材料离化率差异大等缺陷.然而其产生的等离子体仅能依靠浓度差扩散的方式向基体运动,沉积速率并没有明显改善,尤其是在远离阴极区域.使用外扩型磁场对离子运动进行引导,可实现等离子体的聚焦和远距离输运,从而减少离子损失,提高沉积效率.本文从模拟和实验的角度对磁场的布局与设置进行研究,并获得不同磁场条件下的等离子体空间和时间输运特性及其对薄膜沉积的影响.结果表明电磁场的引入不仅可以大幅提高筒形阴极内等离子体的引出效率,实现不同程度的引出或聚焦,而且对等离子体放电也产生明显的增强或减弱,可根据不同的需求或材料进行精确调控.通过控制磁场,可获得较强的Hi PIMS放电和较高的沉积速率,实验结果与仿真预测相符合.该工作完善了Hi PIMS沉积技术在沉积效率上的不足,拓宽了筒形阴极的溅射工艺窗口和适用范围,有助于Hi PIMS更进一步的推广与应用.     

Decay of vortex velocity and diffusion of temperature in a generalized second grade fluid

The fractional calculus approach in the constitutive relationship model of viscoelastic fluid was introduced. The velocity and temperature fields of the vortex flow of a generalized second fluid with fractional derivative model were described by fractional partial differential equations. Exact analytical solutions of these differential equations were obtained by using the discrete Laplace transform of the sequential fractional derivatives and generalized Mittag-Leffier function. The influence of fractional coefficient on the decay of vortex velocity and diffusion of temperature was also analyzed.     

研究鼻道的分流作用对嗅觉反应的影响

考虑了中、下鼻道的分流作用,把总鼻道内气流的截面平均速度描述为轴向位置的函数,建立了不定常的二维嗅觉模型,并得到了该模型的精确解,精确解揭示了各生理参数之间的内在联系。计算结果表明理论结果与实验结果是一致的,这对进一步研究嗅觉机理具有一定的参考价值。     

一种选择性增强光谱吸收比/发射率的薄膜结构

本文利用严格耦合波分析(RCWA)的方法数值求解并分析了一个半导体硅和金属银组成的复合薄膜结构,该结构的界面处具有一维周期性的微槽结构.结果显示,微槽结构的存在大大增强了该复合薄膜结构在硅能隙对应波长附近的光谱吸收比/发射率,而在波长大于能隙波长区域仍然保持较低吸收比/发射率.增强原因是由于界面处的电磁表面波(electromagnetic surface wave)被激发以及微槽多阶衍射波的相互作用的结果.通过调整微槽的几何尺寸可对该复合薄膜结构的吸收比/发射率进行优化.这种结构在光电能量转换系统中有潜在用处.     

筒内高功率脉冲磁控放电的电磁控制与优化

高功率脉冲磁控溅射(Hi PIMS)技术被提出以来就受到广泛关注,其较高的溅射材料离化率结合适当的电磁控制,可产生高致密度、高结合力和高综合性能的涂层,但其沉积速率低、放电不稳定、溅射材料离化率差异较大.我们设计了一种筒形溅射源,通过对结构的设计优化,利用类空心阴极放电效应,使问题得到解决.然而其靶面切向磁场不均匀,电子逃逸严重,进而造成等离子体密度偏低,且放电不均匀.本文通过对其放电和等离子体分布进行仿真,提出电场阻挡和磁铁补偿两种方案,研究了不同电场控制条件下的放电行为和等离子体分布.结果表明:增加电子阻挡屏极可以生成势阱,从而有效抑制电子从边缘的逸出;优化后的磁铁补偿可以显著提高靶面横向磁场的均匀性及靶面利用率.两种方案同时作用时,Hi PIMS放电刻蚀环面积更大、且更加均匀.