超疏水材料表面液-气界面的稳定性及演化规律

超疏水表面功能材料在防污、流动减阻等领域具有重要应用,其中液–气界面的稳定性是关系到该种材料性能发挥的关键因素。微结构液–气界面的稳定性主要体现在浸润状态转变过程,浸润状态恢复过程和气泡形态演化过程三个方面。在压强变化、气体扩散等多种因素作用下,液–气界面会发生失稳现象,并以不同的形态变化方式进行演化发展。该文首先总结了三类液–气界面稳定性问题。在不同的演化阶段,液–气界面具有不同的位置和形状,体现出不同的稳定性。然后,分别针对液滴系统和水下浸没系统,考虑了几种主要的影响因素,综述了目前国内外关于超疏水微结构液–气界面稳定性研究的主要进展,总结液–气界面的演化机制。最后,展望了该领域中存在的主要科学问题。     

钻井完井液浸泡弱化页岩脆性机制

页岩脆性是页岩地层钻井、水力压裂设计的关键参数之一,目前针对钻井过程中工作液浸泡对页岩脆性的影响还未引起关注.通过开展钻井完井液浸泡前后页岩三轴力学实验,利用脆性评价模型分析了页岩脆性变化特征.结果表明,延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩;油基和水基钻井完井液浸泡均能导致页岩脆性降低,且油基钻井完井液浸泡后的页岩脆性降低幅度更大;龙马溪组页岩浸泡后脆性减弱幅度较延长组页岩大.页岩脆性弱化机制包括:(1)由层理面胶结强度不同引起的脆性强弱差异;(2)由毛管自吸作用导致的高孔压、高应力强度因子、低临界断裂韧性;(3)由碱液侵蚀导致的页岩溶蚀孔形成及矿物颗粒碎裂;(4)由黏土矿物水化膨胀产生的膨胀应力;(5)由钻井完井液滤液润滑导致的页岩破裂面摩擦系数降低.延长组页岩层理面强度较龙马溪组页岩低,导致延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩.其次,和水基钻井完井液相比,油基钻井完井液具有更大的自吸量、更高的pH值、更强的润滑性,因此,油基钻井完井液浸泡降低页岩脆性幅度更大.另外,由于龙马溪组页岩具有更小的润湿角、更强的毛管自吸和碱液侵蚀作用,相同浸泡条件下,龙马溪组页岩脆性降低幅度更大.本研究可为页岩地层钻井液性能优化、井壁稳定控制、水力压裂设计等提供理论指导.      

聚合物分子链微结构-力学性能关系的数据驱动模型

聚合物一般由随机分布的大分子链组成,分子链的分布、缠绕、交联等微结构状态显著影响聚合物的力学和物理性能。本文通过数据驱动方法,建立了聚合物分子链微结构-力学性能关系。使用有限元方法建立了两种分子链的随机微结构模型并得到了其力学性能。基于微结构-力学性能关系建立数据集,以聚合物的随机分子链微结构为输入,以聚合物的弹性刚度为响应输出,进行数据驱动模型的训练和验证。得到了精度满意的微结构-力学性能关系的分析结果。结果表明,通过数据驱动方法研究聚合物的弹性刚度问题是可靠的。     

基于微结构演化的V5Cr5Ti合金塑性本构模型

为合理描述V5Cr5Ti合金的塑性变形行为,本文建立了基于微结构演化的塑性本构模型。首先,采用小尺寸试样开展了V5Cr5Ti合金单轴拉伸试验,并对其在不同应变程度下的微结构演化特征进行了分析。研究发现,影响V5Cr5Ti合金塑性变形行为的主要因素是位错密度演化以及团簇状和弥散析出相。据此建立了位错密度演化方程、组分相含量体积分量演化方程,并考虑团簇状和弥散状第二相对V5Cr5Ti合金流动应力的影响,进一步建立了包括非热应力、热激活应力和弥散相强化应力的流动应力关系式。最后,根据隐式应力更新算法对新模型进行了有限元实现,并与实验结果进行比较,验证了新模型的合理性和预测精度。     

高分子复合材料微加工

高分子纳米复合是深入理解高分子链结构和宏观性能的关键，直接影响着复合材料向尺寸微小化、控制精细化、复合功能化和系统集成化方向发展的进程，涉及了高分子复合材料微加工中的诸多问题，其中多组分多尺度空间分布和形态精细控制的物理与化学是两个关键科学问题。自2000年起，我们围绕这两个关键问题展开系列研究，主要面向复杂性复合颗粒...     

扫描SQUID显微镜及其在物理研究和微电子工程中的应用

扫描ＳＱＵＩＤ显微镜，是９０年代出现的一种新型微结构磁成像仪器，是迄今为止探测微米尺度结构中微弱磁场或微小电充的最灵敏的仪器。它可检测小于１０＾－１０Ｔ的磁场，几个纳安（１０＾－９Ａ）的电流或几百个玻尔磁子的永久磁矩。虽然诞生时间不长，但它无论在基础研究（例如，关于高温超导体波函数对称性的著名三晶超导环实验）还是在应用研究（例如，微电子器件中的捕获磁通问题）都已发挥了重要作用，显示了它在未来科学与     

铅掺杂对锡电沉积物形貌的影响

采用电化学沉积，配合扫描电镜(SEM)、电子探针微分析仪(EPMA)、金相等分析技术，研究了纯Sn及Pb0.1Sn0．9的二维沉积物的显微形貌和微结构，结果表明：由于晶粒生长的择优取向，纯锡的沉积物是规则的枝晶结构；铅掺杂削弱了锡晶粒生长的择优取向性，导致枝晶主干分叉，形成“之”字形枝晶结构，为结晶学因素对生长形貌的影响提供了一个实验证据。     

ESR和NMR在茂金属催化剂和聚烯烃研究中的应用

随着高分子科学和催化技术的发展，了解聚合物和催化剂的微结构信息尤为重要. 主要介绍了ESR和NMR在茂金属催化剂和聚烯烃领域中的最新应用，研究成果表明ESR和NMR是研究聚合物和催化剂微观信息的有效工具.     

沉积温度对HfO2薄膜残余应力的影响

 用电子束蒸发方法制备了HfO₂薄膜，根据镀膜前后基片曲率半径的变化，用Stoney公式计算了薄膜应力，讨论了沉积温度对薄膜残余应力的影响。结果发现，HfO₂薄膜的残余应力均为张应力，应力值随沉积温度的升高先增大后减小，在280 ℃左右出现极大值。对样品进行了XRD测试，从微观结构上对实验结果进行了分析，发现微结构演变引起的内应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素，HfO2薄膜在所选沉积温度60~350 ℃内出现了晶态转变，堆积密度随温度升高而增大。