光镊捕获和操控尺度极限的进展

光镊技术能够实现对介观乃至微观颗粒的稳定捕获和灵活操控,是对微纳物体和单个分子施加力并观测其响应的理想操控手段。受限于光的衍射极限,传统光镊难以实现对100 nm以下物体的捕获和操控。研究者们通过开发特殊的材料和结构,将它们与传统光镊技术结合,不断突破其在小尺度物体的捕获和操控极限。本文主要综述了近年来光镊的不同技术路线在突破捕获操控极限的研究进展,以及其在物理化学领域中的应用,并对其发展和应用进行展望。     

基于BiFeO_3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究

采用金属银辅助化学刻蚀法在制绒的硅片表面刻蚀纳米孔形成微纳米双层结构,以期获得高吸收率的太阳能电池用黑硅材料.鉴于微纳米结构会在晶硅表面引入大量的载流子复合中心,利用磁控溅射技术在黑硅太阳电池表面制备了BiFeO_3/ITO复合膜,并对其表面性能和优化效果进行了探索.实验制备的具有微纳米双层结构的黑硅纳米线长约180—320 nm,在300—1000 nm波长范围内入射光反射率均在5%以下.沉积BiFeO_3/ITO复合薄膜后的黑硅太阳能电池反射率略有提高,但仍然具有较强的光吸收性能;采用BiFeO_3/ITO复合膜的黑硅太阳能电池开路电压和短路电流密度分别由最初的0.61 V和28.42 mA/cm~2提升至0.68 V和34.57 mA/cm~2,相应电池的光电转化效率由13.3%上升至16.8%.电池综合性能的改善主要是因为沉积BiFeO_3/ITO复合膜提高了电池光生载流子的有效分离,从而增强了黑硅太阳电池短波区域的光谱响应,表明具有自发极化性能的BiFeO_3薄膜对黑硅太阳能电池的表面性能可起到较好的优化作用.     

基于Ia型超新星数据的宇宙学模型简并与分立性质研究

从标准宇宙学模型的基本形式出发,由概率论知识,结合具体的拟合函数,探究标准宇宙学模型中的简并现象,并推导、定义出区分度指数G;使用MCMC方法、格点拟合方法,结合超新星观测数据,检验不同G值的数据对模型拟合的影响,分析G值定义的合理性与局限性.结果表明G函数与具体的拟合函数无关,因此可以被推广到任何的函数拟合过程.G函数可以在某些方面解释标准宇宙学模型的简并与分立现象,这使我们对于宇宙学模型的理解又加深了一步.     

扩大数字全息视场的方法研究

目的 扩大数字全息的视场,提高数字全息的实用性.方法 提出并从理论上研究了扩大数字全息视场的两种方法--预成像法和图像拼接法,分析了两种方法各自的优点和局限性,提出将预成像法与图像拼接法相结合扩大数字全息的视场.结果 将该方法应用于物体三维形貌的测量,获得了人嘴石膏模型的三维形貌.结论 将预成像法和图像拼接法相结合能够有效地扩大数字全息的视场.     

烧结矿粘结相的熔化特性

以高碱度烧结矿中的铁酸盐粘结相为研究对象,考察了粘结相的熔化特性随粘结相组成的变化规律.通过试验探讨了不同nCaO∶nFe2O3以及不同的w(Mg),w(MgO2),w(SiO2)和w(Al2O3)铁酸盐粘结相的熔化特性.结果表明,nCaO∶nFe2O3=1∶1时,粘结相的熔化温度最低,熔化时间最短;添加MgO粘结相的熔化温度升高,熔化时间变长;当w(SiO2)或w(Al2O3)为3%时,粘结相的熔化温度最低,熔化最快.     

嵌入式数字电路故障自修复技术研究

复杂电磁环境下嵌入式信息处理终端安全可靠运行的问题越来越突出,尝试利用仿生学的办法,解决嵌入式数字电路故障自修复的问题。首先,根据嵌入式系统对功耗、成本和可裁剪性的要求,选择用于数字电路内进化设计的虚拟重配置技术并利用商业现场可编程逻辑门阵列(FP-GA)芯片实现一种虚拟重配置电路。进而,提出一种具有强容错性能的冗余阵列结构,并结合Ni-osII处理器和遗传修复算法实现具有故障自修复功能的原型试验系统。最后,以2位乘法器为试验对象,利用故障注入的方法验证其故障自修复的性能,结果表明:当冗余阵列内97%的计算节点发生固定型故障时,此方法仍表现出较好的稳定性和有效性。     

超临界二甲醚喷雾特性的试验研究

为研究超临界二甲醚的喷雾特性,在定容容器内模拟涡轮增压发动机气缸内的实际环境,使用高速摄像机对超临界二甲醚喷雾的外形轮廓及发展过程进行观察,并将其与跨临界二甲醚喷雾进行对比。结果表明,二甲醚喷雾在发展过程中发生了明显的卷状分裂,并且观察不到二次分裂现象;超临界二甲醚喷雾的外形轮廓及贯穿距离与跨临界喷雾并未有明显差别,但由于超临界二甲醚在涡轮增压环境中的扩散速率更快,因此其喷雾锥角更大,喷雾核心区的长度更短;两种喷射状态下的二甲醚在喷入定容容器后,其喷雾尖端的推进速率都会先急剧增大,然后在达到峰值后又急剧减小,最后在低速段保持相对稳定。     

铁矿石粉矿成分对烧结强度的影响

在铁矿石烧结过程中,熔体性质决定了烧结矿粘结相的结构.采用小型试验来考察铁矿石粉矿的化学成分(SiO2,Al2O3,MgO和碱度)对烧结强度的影响.并通过化学成分对熔体的黏度和表面张力的影响来对烧结强度的变化加以解释.试验结果表明,随着粉矿中配加CaO与矿石的质量比的变化(0.08~0.15),在CaO与矿石质量比为0.12时获得最大烧结强度;而碱度R=2时获得最大的烧结强度;随着MgO含量的增加其烧结强度逐渐降低;而烧结原料中Al2O3质量分数不宜超过2.5%.     

鞍钢铁矿石烧结基础性能研究

利用微型烧结实验装置及烧结杯试验,对鞍钢铁矿粉的同化特性、液相固结强度、液相流动性及连晶能力等烧结特性进行综合评价.在此基础上,提出了烧结合理配矿原则,并应用到生产实践.研究结果表明,鞍钢烧结生产应以精矿B,D搭配精矿C为主,球团生产应以精矿A为主.配矿优化调整后,炼铁技术经济指标明显改善,高炉利用系数提高了0.043 t/(m3.d),入炉焦比降低了5.28 kg/t,烧结矿成本降低2.2元/t.     

高炉炉缸三维稳态出铁模型

根据热流体力学原理和计算流体力学热焓-多孔介质方法,建立了包含铁水凝固相变的高炉炉缸三维稳态出铁数值计算模型.计算中采用等效对流换热系数的方法对炉缸、炉底的冷却条件进行了合理转化.结合实际高炉炉缸对其流场、温度场和渣皮形貌进行了数值计算和分析.给出了不同高炉容积利用系数和冷却条件下的炉缸铁水流动特征和结渣情况数据,可为现场操作提供技术参考.