原子力显微镜形貌测量偏差的机理分析及修正方法

采用原子力显微镜测量样品表面形貌时, 针尖与样品间的相互作用力会使样品表面不同力学性质的区域变形量不同, 从而使得形貌测量结果产生偏差. 首先研究了引起形貌测量偏差的机理, 进一步通过数值计算发现通过引入高频信号与低频信号叠加作为新的形貌测量信号可以近似避免这一类形貌测量偏差. 但是对于普通的矩形截面悬臂梁提取高阶信号是比较困难的, 通过外加弹簧的结构设计来调节悬臂梁各阶本征频率相对值, 使得在实验测量过程中可以较方便地提取悬臂梁振动的高频信号.      

《力学进展》四十年

《力学进展》自1971年9月创刊以来至今已经历40年.在20世纪十年文革动乱期间, 虽然条件困难,但一些有识之士凭着他们对社会发展的深刻洞察和对国家和民族的强烈的社会责任感,依然为中国科学的未来发展进行了 认真的谋划和准备.当时在中国科学院力学研究所情报室的董务民等人, 决心要干点实事来迎接未来力学的发展,于是他们于1971年9月在力学所创办了内部刊物《科技情报》(后于1972年下半年改名为《力学情报》),向我国力学界介绍国内外 力学发展的状况. 在当时的情况下,信息来源、组稿、出版都非常困难, 最早的几期甚至是油印本. 但是,这些油印的科学信息,向读者传递了科学技术发展的那种不可阻挡的充满朝气的巨大力量, 鼓舞和帮助了一批人, 有老年人也有年轻人, 潜心投入科学研究. 当1978年科学的 春天到来时, 《力学情报》的社会需求大增, 于是及时改名为《力学进展》, 并于1982年被批准为公开发行的刊物, 由著名力学家谈镐生任第一任主编, 并明确其内容集中于力学的综述评论性文章. 1992年《力学进展》入选中文 核心期刊.近年来, 《力学进展》在文章的权威性、影响面、 导向性和及时性方面提高甚大. 影响因子近五年来连续居中国力学学科第1名;总被引频次和网络传播趋势近五年逐年增加;网络下载量近五年来提高了九倍. 基于这些成功, 自2006年中国科协设立精品科技期刊工程项目以来, 《力学进展》每年都获得该项目的资助, 并且每年都经中国精品科技期刊遴选指标体系综合评价, 被评为中国精品科技期刊, 还多次入选中国百种杰出学术期刊.回顾这40年历程《力学进展》可谓是中国力学发展的推波助澜器. 研究生们反映, 《力学进展》是他们论文选题的重要指南和参考;专家们反映, 从《力学进展》上他们看到了深具启发性的学术观点和点评;本届中国力学学会理事长胡海岩院士在该届第一次理事会上, 赞扬《力学进展》在面向国家重大需求和热点问题上做出了表率.上述成绩的获得, 应该感谢广大作者、读者、审者、历届编委会和编辑部的努力, 中国科学院力学研究所、中国力学学会、国家自然科学基金委员会数理学部力学处和中国科协的大力支持. 在大家的共同努力下, 《力学进展》才得以提高了稿源质量和审稿质量, 并组织了针对学科前沿和国家需求的专刊专辑, 由季刊改为了双月刊、改进了封面、保证了稿件内容和出版的及时性, 从而才获得了上述广泛影响和诸多荣誉.希望《力学进展》的广大作者、读者、审者以及编委会和编辑部继续同心协力, 努力提高《力学进展》的学术质量, 继续发挥中国力学发展的推波助澜器的作用, 并推动造就出更多的新力学潮流的弄潮儿.我们相信《力学进展》一定能够越办越好, 为力学的发展作出更大的贡献！      

高效率窄带隙聚合物太阳能电池材料

太阳能电池能够将太阳能直接转化为电能,是利用太阳能资源的一种非常有效的手段。聚合物太阳能电池因成本低、重量轻、制备方便和可制成柔性器件的优点,已经成为该领域的研究热点之一。基于窄带隙共轭聚合物给体/富勒烯受体复合材料体系制得的太阳能电池的最高转换效率已经达到8.3%,而寻找性能更优异的聚合物给体材料是进一步提高光伏性能的关键因素。本文综述了近几年关于高效率窄带隙聚合物太阳能电池给体材料的研究进展,着重介绍了苯并噻二唑类共聚物、稠环噻吩类共聚物和吡嗪类共聚物等窄带隙聚合物给体材料体系及相应光伏器件的性能,分析了各种材料的优点和不足,并对今后这一领域的发展做了展望。     

高介电常数、低介电损耗的聚合物基复合材料*

考虑到高介电常数、低介电损耗聚合物基复合材料在电气、电子行业的广泛重要应用,本文对其研究进展进行了回顾。重点讨论了功能填料、聚合物基体及它们两者的相互作用等因素对聚合物基复合材料介电性能的影响规律,试图为建立高介电常数、低介电损耗的聚合物基复合材料的设计和制备原理理清思路。指出该领域在未来的主要发展方向是涉及制备结构、形貌、尺寸可控的新的功能填料,探索新型简单的复合工艺和界面控制技术,从理论上分析建立功能填料的结构和介电性能的关系模型等。     

Structure–antioxidant activity relationships of dendrocandin analogues determined using density functional theory

Structural Chemistry - Quantum-chemical calculations based on the density functional theory (DFT) at the B3LYP/6–311?+?+?G(2d,2p)//B3LYP/6–31G(d,p) level were employed...     

CHARACTERISTIC DIMENSIONLESS NUMBERS IN MULTI—SCALE AND RATE—DEPENDENT PROCESSES

Multi-scale modeling of materials properties and chemical processes has drawn great attention from science and engineering. For these multi-scale and rate-dependent processes, how to characterize their trans-scale formulation is a key point. Three questions should be addressed:*How do multi-sizes affect the problems? *How are length scales coupled with time scales?*How to identify emergence of new structure in process and its effect? For this sake, the macroscopic equations of mechanics and the kinetic equations of the microstructural transformations should form a unified set that be solved simultaneously. As a case study of coupling length and time scales, the trans-scale formulation of wave-induced damage evolution due to mesoscopic nucleation and growth is discussed. In this problem, the trans-scalina could be reduced to two independent dimensionless numbers:the imposed Deborah number De*(ac)^*/(LV^*) and the intrinsic Deborah number D^*=(nN^*C^*5)/V^*,where a,L,c^*,V^* and nN^* are wave speed, sample size, microcrack size, the rate of micro-crack growth and the rate of microcrack nucleation density, respectively. Clearly, the dimensionless number De^*(ac^*)/(LV^*) includes length and time scales on both meso- and macro- levels and governs the proqressive process.Whereas, the intrinsic Deborah number D^* indicates the characteristic transition of microdamage to macroscopic rupture since D“ is related to the criterion of damage localization, which is a precursor of macroscopic rupture. This case study may highlight the scaling in multi-scale and rate-dependent problems.Then, more generally, we compare some historical examples to see how trans-scale formulations were achieved and what are still open now. The comparison of various mechanisms governing the enhancement of meso-size effects reminds us of the importance of analyzing multi-scale and rate-dependent processes case by case. For multi-scale and rate-dependent processes with chemical reactions and diffusions, there seems to be a need of trans-scale formulation of coupling effect of multi-scales and corresponding rates. Perhaps, two trans-scale effects may need special attention. One is to clarify what dimensionless group is a proper trans-scale formulation in coupled multiscale and rate-dependent processes with reactions and diffusion. The second is the effect of emergent structures and its lenath scale effect.     

关于撰写科普文章,宣传力学贡献的倡议信

本期新设立的这一“科学家谈力学”小栏目,是响应曾先后担任过中国力学学会理事长的钱令希、郑哲敏、王仁、庄逢甘、白以龙等５位院士“关于撰写科普文章,宣传力学贡献的倡议信”,为两院院士和资深教授用深入浅出的方式宣传力学对科学、技术、国防和经济建设所做的贡献,提供一个发表的园地．下面刊登的“倡议信"和王仁院士的文章,就作为本栏目的开篇．     

一种铝合金层裂破坏的分形形貌与微结构的相关性

针对高速冲击下材料的层裂破坏，用盒子计数法和码尺法计算了一种铝合金的层裂剖面的分形维。结合层裂破坏形貌的微观观测讨论了分形标度区范围。测定了材料的微结构分布，对材料中的二相粒子尺寸，晶粒尺寸以及相邻的二相粒子间距的分布，层裂破坏形貌展示的自相似范围和计算分形维数时的标度区范围进行比较，发现相邻的二相粒子间距的分布范围和层裂破坏形貌的自相似范围以及分形维的标度区范围是相当的。     

Spallation analysis with a closed trans-scale formulation of damage evolution

A closed, trans-scale formulation of damage evolution based on the statistical microdamage mechanics is summarized in this paper. The dynamic function of damage bridges the mesoscopic and macroscopic evolution of damage. The spallation in an aluminium plate is studied with this formulation. It is found that the damage evolution is governed by several dimensionless parameters, i.e., imposed Deborah numbersDe ^* andDe, Mach numberM and damage numberS. In particular, the most critical mode of the macroscopic damage evolution, i.e., the damage localization, is determined by Deborah numberDe ^*. Deborah numberDe ^* reflects the coupling and competition between the macroscopic loading and the microdamage growth. Therefore, our results reveal the multi-scale nature of spallation. In fact, the damage localization results from the nonlinearity of the microdamage growth. In addition, the dependence of the damage rate on imposed Deborah numbersDe ^* andDe, Mach numberM and damage numberS is discussed. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10172084, 10232040, 10232050, 10372012, 10302029) and the Special Funds for Major State Research Project (G200077305)