基于OTDR和SMA原理的分布温度阈值执行器的设计

温度阈值执行器的设计是准分布光纤温度报警系统对温度报警空间定位的关键.本文分析了基于OTDR和SMA设计温度阈值执行器的原理,提出了执行器的物理模型.通过实验测试,从SMA弹簧样品中选出了满足执行器技术要求的记忆弹簧,完成了执行器的机械设计.系统运行表明:执行器能有效运作,能够实现准分布温度报警,并且系统具有接近1.5 m的空间分辨率和低于16 s的响应时间等优良的性能参数.     

非晶氮化铁薄膜的生长机制——传统动力学生长标度方法的适用性

采用动力学标度方法研究了磁控溅射沉积的非晶氮化铁薄膜的动力学生长机制, 结果表明, 具有连续类柱状岛形貌的非晶氮化铁薄膜具有标度不变的自仿射分形特点, 其粗糙度指数α=0.82±0.21, 生长指数β=0.44±0.07, 动力学标度指数1/z=0.54±0.07. 薄膜生长符合提出的热重新发射生长模型.     

电解质吸附对水基带电表面黏着的影响

为研究界面黏着,利用表面力仪在高离子强度电解质水溶液中测量负电云母表面之间的法向力.在纯水中,因范德华吸引,两表面跳跃至直接接触(间距0?),分离两表面时测得界面黏着力为-46.7 m N/m.在0.1 mol/L K₂SO₄中,因K₊离子牢固吸附于云母,表面间距稳定于5?,黏着力仅-2.9 m N/m;在0.1 mol/L Ca(NO₃)₂中,云母表面吸附的Ca₂⁺离子产生显著短程水合排斥,但在较低载荷下解吸附,导致两表面直接接触,黏着力高达-40.7 m N/m.加入Ca(OH)₂于0.1 mol/L K₂SO₄仅产生微弱短程排斥,黏着状态几乎与纯K₂SO₄水溶液中相同.聚电解质PCE从0.1 mol/L K₂SO₄中吸附于云母表面且诱导远程空间位阻排斥,但在中等载荷下解吸附,导...     

位错偶极子和Ⅲ型界面裂纹的干涉效应

研究了多晶体材料中螺型位错偶极子和界面裂纹的弹性干涉作用.利用复变函数方法,得到了该问题复势函数的封闭形式解答.求出了由位错偶极子诱导的应力场和裂纹尖端应力强度应子,分析了偶极子的方向,偶臂和位置以及材料失配对应力强度因子的影响.推导了作用在螺型位错偶极子中心的像力和力偶矩,并讨论了界面裂纹几何条件和不同材料特征组合对位错偶极子平衡位置的影响规律.结果表明,裂纹尖端的螺型位错偶极子对应力强度因子会产生强烈的屏蔽或反屏蔽效应.同时,界面裂纹对螺型位错偶极子在材料中运动有很强的扰动作用.     

静电负刚度调谐加速度计的力平衡闭环检测控制方法

静电负刚度调谐加速度计(EFMA)在设计原理上具有兼顾电容式加速度计和谐振式加速度计相关优点的潜力.然而由于静电刚度对应的极板位移具有明显的非线性效应,使得EFMA在大量程应用中标度因数非线性较差,成为了当前制约EFMA量程提升的重要因素.基于EFMA频率输出的特点,推导了力平衡控制量并开展了力平衡控制环路的设计与研究...     

激光捕获技术及其发展

激光捕获技术是利用光辐射力来捕捉、移动和操纵微粒的先进技术。光镊即单光束梯度力光阱是通过在高度会聚的激光束束腰附近所产生的极高的场强梯度来形成皮牛顿量级的力,可以三维地捕获和操纵微小粒子。阐述了激光捕获技术的模型和原理以及系统的基本结构;追踪了激光捕获技术的最新研究进展;介绍了非高斯型光阱、光纤光阱和全息光镊等几种特殊形式,并分析了每种形式的特点。展望了激光捕获技术的发展前景。     

掺铥氟磷玻璃的结构、热学性质和光谱性质

制备了不同Al(PO3)3含量的掺铥系列氟磷玻璃,研究了其结构、热稳定性和光谱性质。随着Al(PO3)3含量的增加,该系列玻璃的密度降低,折射率增加,差热分析表明,转变温度、析晶起始温度、析晶峰温度和熔化温度增加。Al(PO3)3摩尔浓度在7%~9%时析晶稳定性最佳。采用归一化的拉曼光谱分析了材料的结构和声子状况,对于该系列氟磷玻璃,Al(PO3)3含量的增加不会影响声子能量,但使声子密度增大。测试了样品的吸收光谱,Tm3 的3H6→3F4在第三通信窗口的L波段有明显吸收。与在其它玻璃基质中相比,Tm3 的3F4能级对应能量偏高,3H4能级对应能量偏低,使得3H4→3F4跃迁波长较大,接近于增益迁移光纤放大器的放大波长。扎得奥菲而特(Judd-Ofelt)理论分析表明随着Al(PO3)3含量增加,离子强度参量Ω2增大,Ω6保持相对稳定,Tm3 的能级寿命降低。     

管子模型在高分子纽结体系中的构建和应用

纽结是链状物中的常见现象,既存在于耳机线等宏观物体,也存在于微观链状分子,包括DNA和蛋白质.近年来,实验观察到高分子纽结能显著改变力学、流变、催化、生物功能等性质,但是对高分子纽结的理论认识和解析推导较少,导致对纽结现象机理理解不足.理论研究的难点在于,纽结构象空间复杂,难以用统计物理理论进行严格解析推导.为解决该问题,我们发展纽结管子模型对纽结体系进行理论简化,将纽结问题转化成管子限制问题,使理论推导变得可行.基于该管子模型,结合蒙特卡洛模拟、分子动力学模拟、链生长法以及特定管子生成算法,我们将理论模型中的管子实物化、可视化和定量化,并得到管子形状和直径等参数.我们发现纽结管子是优美协调的心形.另外,基于该管子模型,结合受限链的标度行为,我们推导各种条件下高分子纽结的自由能、概率、纽结大小分布等性质,与模拟和实验结果吻合.在本专题论述中,我们将介绍本课题组近几年得到的高分子纽结研究结果.     

水性颜料体系无树脂色浆的制备与应用

中性墨水属于热力学上不稳定的颜料悬浮体系,选择低黏度、高稳定性的色浆是保证墨水体系分散稳定性的重要手段之一.基于此,以颜料炭黑和酞菁蓝为着色剂,配合超分散剂(EK43)与协同增效剂(BM10),制备了两款适用于中性墨水体系的无树脂色浆.首次从色浆粒径与体系分散稳定性角度出发,确定了EK43、BM10用量以及最佳研磨时间...     

考虑挠曲电效应的压电纳米薄板力-电-热耦合特性研究

摘要：挠曲电效应是由应变梯度引起的,与尺度相关的力电耦合效应。基于Kirchhoff板假设和挠曲电理论,本文推导了温度和电压作用下的压电薄板力-电-热耦合微分控制方程,定量分析了微分控制方程中非线性项的影响,并针对四周固支压电薄板采用Ritz法求解,数值计算了压电薄板的弯曲和振动行为。在研究温度和挠曲电效应对薄板耦合特性和力学行为的影响时,本文分别考虑了材料系数不随温度变化和随温度线性变化两种情况。以PZT-5H为例,我们讨论了挠曲电和温度对压电薄板的横向位移和固有频率的影响。研究结果表明挠曲电效应对压电纳米薄板的力学行为影响很大,且具有明显的尺寸效应。此外,薄板对温度变化非常敏感。因此,可通过挠曲电效应和温度来调控压电纳米薄板的多场耦合特性和力学行为,进而优化基于压电薄板的NEMS/MEMS中传感器、作动器等电子器件的性能。