多级复合半导体纳米材料的制备

金属氧化物、Ⅲ-Ⅴ、Ⅱ-Ⅵ等半导体纳米材料由于其独特的功能性质已广泛应用于光学、电子、太阳能转化、催化等领域,是当今先进材料领域的研究前沿与热点。随着科技的发展,人们对材料的高效、多功能要求已成为必然,对半导体材料发展要求亦如此。多组分复合、多层次结构协同是实现半导体纳米材料多功能化与高效化的有效途径。构筑多级结构组合纳米半导体,不但可以调控其能带结构而提高半导体材料的光电与催化性能,而且由于多级低维纳米结构聚集时形成的空间位阻效应可以有效克服纳米晶“易团聚”难题。本文提出多级结构组合纳米晶的概念、分类,结合近年来该领域的研究实践,较系统地综述了多级复合半导体纳米结构制备的最新研究进展。首先简要介绍了多级复合半导体纳米材料的概念与典型结构; 其次对典型多级复合半导体纳米材料的制备方法进行了重点评述,分别综述了液相法、气相法以及最新发展起来的静电纺丝等方法在多级结构半导体复合纳米材料制备中的应用实践。再其次,对以具有半导体特性的石墨烯及其功能化衍生物为基体的新型多级复合半导体纳米材料的制备做了综述。最后对半导体/半导体多级结构复合纳米材料的发展方向做了展望。     

一种基于高斯混合模型的改进EM算法研究

针对传统EM算法存在估计参数不具有最优性,以及在参数估计中需要人工参与等问题,提出一种基于高斯混合模型的改进EM算法。采用无人工参与的无监督思想,获取高斯混合模型对直方图拟合的最优参数组合。实验表明,该算法不仅能够快速地估计模型参量,而且能够给出最优参数,并在图像增强中使细节更明显,对比度更适中。     

复合材料修补结构腐蚀扩展特性实验研究

为了研究腐蚀环境对复合材料修补结构疲劳特性的影响,开展以某型飞机加速环境谱为基础的预腐蚀试验,并采用递进式的试验方法分别完成对未修补未腐蚀、修补但未腐蚀、又修补又腐蚀的试样疲劳裂纹扩展试验。利用试验数据计算了复合材料修补构型、腐蚀环境对裂纹尖端应力强度因子影响的修正系数,并确定了通过试验验证的修补结构疲劳裂纹扩展修正模型。该模型预测腐蚀环境下修补结构的疲劳寿命与试验值一致。试验数据和预测模型可为海军飞机复合材料修补结构的损伤容限设计提供参考。     

不同部位矿质元素与红外光谱数据融合对美味牛肝菌产地溯源研究

野生食用菌产地溯源研究中,采用单一有机成分或矿质元素指纹存在一定局限性。利用不同指纹分析技术的互补性与协同性,将不同部位与类型的化学信息进行融合,探讨此方法对野生食用菌产地溯源的可行性,以期为野生食用菌溯源提供新的思路与科学依据。通过测定云南7个产地、124个美味牛肝菌(菌柄、菌盖)中15种矿质元素的含量,以及子实体傅里叶变换红外光谱(FTIR)。标准正态变换(SNV)、二阶导数(2D)等算法对原始光谱进行预处理。基于低级与中级数据融合策略,将预处理后的FTIR光谱与菌柄、菌盖矿质元素数据进行融合,结合支持向量机(SVM)分别建立菌柄、菌盖、FTIR、低级数据融合(菌柄+菌盖,菌柄+菌盖+FTIR)与中级数据融合(菌柄+菌盖+FTIR)判别模型;分析比较模型参数,确定快速甄别美味牛肝菌产地的可靠方法。结果显示：(1)菌盖中Cd,Cr,Cu,Li,Mg,Na,P和Zn元素平均含量高于菌柄,Ba,Ca,Co,Ni,Rb,Sr和V元素在菌柄中平均含量高于菌盖。美味牛肝菌中人体必需矿质元素Ca,Cu,Mg,P和Zn平均含量远高于小麦、水稻干品和新鲜蔬菜,与动物干制品含量相似;(2)FTIR光谱数据最佳预处理方法为3D+SNV,其Q2和R2Y分别为76.64%,88.91%;(3)菌柄、菌盖、FTIR、低级数据融合与中级数据融合SVM模型,c值分别为8 192,4 096,1.414 2,11.313 7,1和0.7071 1,菌柄和菌盖模型c值较大,表明采用单一菌柄或菌盖矿质元素含量数据,SVM训练存在过拟合风险,判别效果较差;(4)FTIR、低级数据融合和中级数据融合SVM模型,样品分类错误总数分别为7,9,7和0,中级数据融合(菌柄+菌盖+FTIR)模型样品分类正确率最高。表明基于中级融合策略将不同部位矿物元素和子实体FTIR光谱数据融合,可作为野生食用菌产地溯源的一种有效方法。     

双连续型乳液凝胶(Bijel)的研究进展

双连续型结构是指同一体系中存在两种连续态,这在刚体中很容易实现,但对于流体却十分困难.要使两种流体同时保持连续态,不仅对它们的相容性、密度、极性等方面要求极高,还需要稳定剂来牢牢稳定住液-液界面.最早的双连续型凝胶是在对高聚物进行研究时发现的,后来英国爱丁堡大学软物质课题组进行了一系列研究,最终在低分子量液体体系中实现了重大突破,制备出本文所要讨论的bicontinuous interfacially jammed emulsion gel(Bijel).这种结构可以被称作"双连续型乳液凝胶",它兼有乳液(emulsion)和凝胶(gel)的物理性质,独特的双连续结构使它拥有更为广阔的应用空间.本文简短地回顾了Bijel的研发过程,总结近年来的研究进展,指出它在工业应用中受到的限制,并对室温下通过直接搅拌制备Bijel的方法做重点介绍.     

Spatial heterogeneity in liquid–liquid phase transition

Molecular dynamics simulations are performed to investigate the liquid–liquid phase transition(LLPT) and the spatial heterogeneity in Al–Pb monotectic alloys. The results reveal that homogeneous liquid Al–Pb alloy undergoes an LLPT,separating into Al-rich and Pb-rich domains, which is quite different from the isocompositional liquid water with a transition between low-density liquid(LDL) and high-density liquid(HDL). With spatial heterogeneity becoming large, LLPT takes place correspondingly. The relationship between the cooling rate, relaxation temperature and percentage of Al and the spatial heterogeneity is also reported. This study may throw light on the relationship between the structure heterogeneity and LLPT, which provides novel strategies to control the microstructures in the fabrication of the material with high performance.     

泄漏Lamb波在固井质量评价中的应用

轻质水泥在油气田固井中的广泛应用使得传统声阻抗测井方式难以准确地对固井水泥胶结质量作出评价。本文基于弯曲型Lamb波传播特征对层状介质胶结质量较为敏感的特点,首先对套管井建立合适的层状介质模型,计算了层状介质的平面波反射系数,从反射系数的角度探讨了在套管井内激发弯曲型Lamb波的条件。然后依据该条件并结合声波角谱理论计算了稳态有限宽脉冲束入射时在套管井内产生的弯曲型Lamb波泄漏波的时间波列信号。通过对泄漏波波列信号的分析,得到了弯曲型Lamb波与套管井水泥胶结质量间的关系。研究表明,入射声波在满足一定条件下可以在套管内激发弯曲型Lamb波,其传播时的衰减率与套管水泥胶结质量以及水泥的声学参数均相关,当水泥为轻质水泥或者普通水泥时,其衰减率随着套管水泥间水层厚度的增加而减小,当水泥为快水泥时,其衰减率随着水层厚度的减小而增加,但当水层厚度减为零即套管水泥胶结良好情况下,其衰减率转而变小。     

利用指数律了解溶液中复杂高分子单链及聚集态结构的形状特征

高分子在溶液中的单链构象和聚集态结构是高分子科学的重要内容,在研究中往往应用到许多指数经验规律. 总结了几种通常用来研究高分子溶液的指数律方法,并介绍了指数律如何应用于复杂高分子单链及聚集态结构的形状特点研究. 通过前体溶液的调控实现对薄膜凝聚态结构以及形貌的操纵是一种新思路、新方法. 因此,深刻认识高分子在前体溶液中的本征性质尤为重要. 通过指数律研究,结合电镜、光谱等方法,可深入研究高分子溶液单链、聚集尺寸及形态结构演变与各层次结构单元的运动过程及规律,为高分子材料的分子设计、功能开发及应用奠定理论基础.     

碳酸钙模板法制备高分子微球

模板法是一种制备粒径可控、形貌均一微球的有效途径。以球霰石形态存在的CaCO₃多孔微球具有生物相容、孔径均一,以及可在温和条件下分解等优点,适用于作为模板制备微球。本文在对CaCO₃模板进行简单介绍的基础上,从原料选取与应用角度综述了用CaCO₃模板法制备微球的研究进展。常用的装载CaCO₃多孔微球的方法有物理吸附、共沉淀和渗透法等,所用原料有天然高分子(如多糖、蛋白质、DNA)和合成高分子(如聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯醇)。利用CaCO₃模版制备的微球具有多孔洞或空心结构,尺寸形貌均一可控,特别适用于制药、药物递送、生物传感器及化学分析等领域。预计随着纳米技术的发展和生物医药领域的需求将推动CaCO₃模板法的研究,以期通过该方法制备出应用领域更加广泛的微球。     

外电场下二氧化锆的分子结构及其特性

对O原子采用6-311++G*基组,Zr原子采用aug-cc-pVTZ-PP基组,利用密度泛函(B3P86)方法优化得到了ZrO2分子的稳定构型,并研究了不同外电场(0—0.025 a.u.)作用下ZrO2基态分子键长、能量、电荷分布、偶极矩和能级的变化规律.在优化构型的基础上,利用含时密度泛函(TD-B3P86)方法研究了ZrO2分子在外电场作用下前6个激发态的激发能、跃迁波长和振子强度的激发特性.研究结果表明:随着电场强度的增大,Zr—2O的键长增大,而Zr—3O的键长均匀减少,总能量降低,偶极矩增大;最高占据轨道能量基本保持不变,最低未占据轨道和能隙均减小.电场的增大使得激发能减小,各个激发态跃迁波长均发生不同程度的红移现象,因而,利用外电场可以控制ZrO2的发光光谱范围在可见-红外区域扩展.