三段加热系统对大尺寸MPOF预制棒一步拉伸工艺

采用自行设计的微结构聚合物光纤专用拉丝系统对大尺寸微结构聚合物光纤预制棒的一步拉伸工艺进行了研究.该微结构聚合物光纤加热系统采用三段式梯度加热,可保持炉内温度的控制准确度在±2℃以内.在保持送料速度与牵引速度恒定、协调的条件下,通过对温度场温度梯度控制优化,确定了最佳拉丝温度组合,并得到了直径规格310 μm、标准偏差为±20 μm的较高质量的微结构聚合物光纤.     

X射线衍射研究纳米材料微结构的一些进展

本文在简单评叙过去常用于金属材料中晶粒（嵌镶块）大小和微观应变的X射线衍射线形分析方法（分离微晶-微应变二重宽化效应的Fourier分析、方差分析和近似函数三种方法）之后,介绍了作者及合作者近年来发展和建立的分离微晶微应变、微晶层错、微应变-层错二重宽化效应和分离微晶-微应力层错三重宽化效应的-般理论、最小二乘方法和计算程序系列。然后把这些方法用于评价各种典型纳米材料微结构的研究。它们包括：（1）贮氢合金MmB5;（2）面心立方结构纳米NiO的分析,获得微结构参数与热分解温度的关系;（3）体心立方结构的uTi基合金在吸放氢过程中的结构变化;（4）用来研究镍氢电池活化前后正极伊Ni（OH）2的微结构时,对一般方法作简化,从而了解了β-Ni（OH）2在镍氢电池中充放电过程和电池循环过程中的行为;（5）六方纳米ZnO的微结构研究和添加Ca、Sr和混合稀土的Mg-Al合金中的微结构研究;（6）还用于六方（2H）石墨堆垛无序度的测定。 实际应用发现,对不同的纳米材料合理应用分离X射线衍射多重宽化效应的一般理论和方法显得十分重要。 实际应用还发现,所提出的分离多重宽化效应的方法,能用于评价和研究纳米材料及其在使用过程微结构的变化,从而把材料性能与微结构参数联系起来,建立性能与结构之间的关系,并已获得不少有益结果。     

基于微纳光纤的柔性仿生微结构触觉传感器研究

人类指尖的指纹图案以及互锁的表皮-真皮微结构在放大触觉信号并将其传递给各种机械感受器方面发挥着关键作用,从而实现对各种静态和动态触觉信号的时空感知。本文报道了一种受指尖皮肤微结构启发的微纳光纤柔性触觉传感器,该传感器具有环形脊的指纹状表面、错峰互锁的微结构以及刚度差异化的树脂/聚二甲基硅氧烷多层结构。通过这些设计特征,传感器能够以高耐久性、高灵敏度(20.58%N^-1)、快速响应(86 ms)及大动态范围(0～16 N)检测多种时空触觉刺激,包括静态、动态压力和振动,并能够识别物体的硬度和表面纹理差异。该传感器具有结构紧凑、制作简便、易集成、抗电磁干扰等优点,可被应用于机器人皮肤、可穿戴传感器和医疗诊断设备中。     

基于异形微结构表面的低表面能工质液滴润湿特性研究

尺寸效应是探索异形微结构表面液滴润湿特性的研究基础。本文以单凹角异形微结构和双凹角异形微结构为研究对象,通过数值模拟,得到了微结构的几何参数尺寸与低表面能液滴润湿特性间的变化规律。对于单凹角异形微结构,临界本征接触角随着悬臂长度减小呈指数增加,微结构间的间距直接影响着表观接触角的大小,悬臂高度的增加不利于疏液状态的实现。对于双凹角异形微结构,悬臂长度和悬臂高度不是影响液滴润湿的主要因素,微结构间的间距和支柱高度共同作用下决定了液滴润湿状态。     

表面微结构对液滴三相线移动行为影响研究

为研究表面微结构对液滴三相线移动行为的影响,采用标准MEMS工艺在硅基表面加工出了具有不同尺寸及间距的柱状微结构疏水表面。通过多角度光学可视化实验系统,研究了液滴蒸发时,不同微结构区域内液滴三相线移动行为,分析了微结构尺寸及间距对三相线移动特性和蒸发模式的影响。结果表明：处于不同微结构阵列上的液滴在蒸发过程中将出现三相线的非对称移动,液滴两侧出现不同的蒸发模式,且在后退接触角较小的一侧出现了一种不同于目前三种蒸发模式的现象-三相线固定,接触角呈周期性锯齿状波动,最后基于能量原理分析了液滴三相线移动所需能量与后退接触角之间的联系,解释了产生上述行为的原因。     

侵彻爆炸作用下钢纤维混凝土结构的破坏模式

基于大口径发射平台进行了155 mm杀伤爆破榴弹毁伤钢纤维混凝土结构的试验,得到了打击不同位置时结构的破坏情况;结合LS-DYNA数值模拟,分析了不同打击位置和不同命中速度下钢纤维混凝土结构的毁伤效应,讨论了侵彻与爆炸联合作用下钢纤维混凝土结构的损伤过程和破坏模式。结果表明：钢纤维混凝土结构在155 mm榴弹作用下,配置钢筋的顶板和侧墙发生较轻的爆炸成坑破坏,无配筋的前墙发生严重的爆炸震塌破坏。SPG (smooth particle Galerkin method)-结构化ALE (arbitrary Lagrange-Euler)(S-ALE)流固耦合算法能够有效预测钢筋混凝土结构在侵彻和爆炸共同作用下的损伤发展过程和破坏模式。大口径弹体侵彻有限边界靶的加速度时程曲线特征为突增骤减单峰值形式,弹体速度呈现先快速降低后缓慢减小的特征;靶标在基于侵彻损伤的爆炸作用下,主要破坏模式为混凝土块大量崩塌和裂缝的生长,且随着侵彻速度的增加,爆炸造成的毁伤由局部破坏向结构整体破坏发展;混凝土破碎区内,垂直于弹体的钢筋在侵彻作用下达到屈服,板顶和板底的钢筋在爆炸后达到屈服。     

硬脂酸镉和山嵛酸镉混合LB膜的微结构

X-ray diffraction (XRD) was used to investigate the microstructure and phase separation of mixed multilayers of cadmium stearate (SA) and behenate (BA) deposited onto hydrophilic glass by the Langmuir-Blodgett technique. No unitary fatty acid diffraction peaks in the XRD spectra of the mixed LB films, which reveals that domains in these samples are small and uniform. The interplanar spacing of the mixed LB films changes with the ratio of BA to SA in a step-shaped curve, which suggests that with the changing of the ratio between BA and SA, only three kinds of ordered structure form in the mixed system, and each microstructure, in particular, the short chains against long chains meshed microstructure can be maintained in a certain ratio range . In addition, for the meshed microstructure, the alkyl chains of both SA and BA stand straight or may have exactly the same small tilted angle from the substrate normal, as is indicated by the symmetric and asymmetric stretching vibration of methylene (CH2) peaks which are at 2847.80 and 2914.37 cm-1respectively in the Fourier transform infrared (FT-IR) transmission spectra. The mixed system always goes through a longitudinal regularity decreasing process when BA/SA is out of the intermediate ratio range (BA/SA: 1/5-1/1), which is illustrated by the relative XRD intensity changing with the ratio of BA/ SA in a \W" shape. These results for the mixed LB films of BA/SA provide meaningful data for choosing the mixture ratio when fabricating composite films with special structure.     

微结构显微光学无损检测方法（特邀）

微纳尺度的微结构可调制光场,提高传感器的灵敏度,是新一代功能器件或传感器件中广泛使用的重要结构特征。包含微细加工在内的先进制造技术的快速发展,对多种型式微纳尺度微结构的无损测量技术提出了紧迫的需求。本文从多维视角论述了国内外行业发展中出现的微结构种类、型式,围绕具有高精度无损检测特质的光学显微技术,阐述了国内外仍在继续发展的微结构无损检测四种主流方法,分析了这些方法的技术特点、适用对象,给出了典型样品的检测结果,其中部分结果是首次发表。结果表明,暗场显微机器视觉法,是振幅型颗粒、凹坑、划痕等有害微结构的有效检测方法,可以实现大尺度样品的快速检测;共焦显微成像和低相干显微干涉法是“相位”型微结构的最佳检测方法,可以得到微结构的三维形貌;光谱反演-过焦扫描法与近红外显微干涉法,是应高深宽比微结构无损检测需求而发展起来的新方法,前者可以快速测得线宽和深度,后者可以测得物镜视场范围内高深宽比微结构的三维形貌,二者可以相互验证与补充。     

光学玻璃加工破坏层研究及粗磨、精磨、抛光工序加工余量的合理匹配

本文通过用五种散粒磨料（碳化硅）、五种固着磨料（金刚石）对八大类常用光学玻璃进行加工，用扫瞄电子显微镜观察其表面形貌，用抛测法测出其破坏层深度，得出一系列破坏层的深度数值，从而找出破坏层与磨料之问的函数关系。以破坏层的绝对深度为依据，得出光学加工中精磨、抛光工序的加工余量的合理匹配值。     

简单方法制备与表征新颖复合凝胶及表面微结构——由科研成果转化的化学综合实验

材料表面的微结构会赋予材料独特的性能,水凝胶在生物医学领域有广泛的应用前景。采用紫外光刻蚀法创新性地实现了复合凝胶的制备和凝胶表面图案化微结构的构筑一步完成;通过原子力显微镜和光学显微镜的表征,复合凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺/聚乙二醇二丙烯酸酯兼具了温敏性能与图案化微结构的新颖性能结构特征。本实验有助于培养学生的创新意识,激发学生的学习兴趣以及未来从事科研的兴趣。