高超声速飞行器热防护材料与结构的研究进展

高超声速飞行器是航空航天的一个重要发展方向,在未来国防安全中起着重要作用．高超声速飞行器热防护材料与结构是高超声速飞行器设计与制造的关键技术之一,它关系到飞行器的安全．高超声速飞行器热防护材料与结构主要有金属TPS热防护系统、超高温陶瓷、C/C复合材料等．从材料制备、抗氧化、力学与物理性能表征等方面综述了热防护材料与结构的研究与应用现状,评述了其发展趋势．     

Progress of microscopic thermoelectric effects studied by micro- and nano-thermometric techniques

Heat dissipation is one of the most serious problems in modern integrated electronics with the continuously decreasing devices size. Large portion of the consumed power is inevitably dissipated in the form of waste heat which not only restricts the device energy-efficiency performance itself, but also leads to severe environment problems and energy crisis. Thermoelectric Seebeck effect is a green energy-recycling method, while thermoelectric Peltier effect can be employed for heat management by actively cooling overheated devices, where passive cooling by heat conduction is not sufficiently enough. However, the technological applications of thermoelectricity are limited so far by their very low conversion efficiencies and lack of deep understanding of thermoelectricity in microscopic levels. Probing and managing the thermoelectricity is therefore fundamentally important particularly in nanoscale. In this short review, we will first briefly introduce the microscopic techniques for studying nanoscale thermoelectricity, focusing mainly on scanning thermal microscopy (SThM). SThM is a powerful tool for mapping the lattice heat with nanometer spatial resolution and hence detecting the nanoscale thermal transport and dissipation processes. Then we will review recent experiments utilizing these techniques to investigate thermoelectricity in various nanomaterial systems including both (two-material) heterojunctions and (single-material) homojunctions with tailored Seebeck coefficients, and also spin Seebeck and Peltier effects in magnetic materials. Next, we will provide a perspective on the promising applications of our recently developed Scanning Noise Microscope (SNoiM) for directly probing the non-equilibrium transporting hot charges (instead of lattice heat) in thermoelectric devices. SNoiM together with SThM are expected to be able to provide more complete and comprehensive understanding to the microscopic mechanisms in thermoelectrics. Finally, we make a conclusion and outlook on the future development of microscopic studies in thermoelectrics.     

二茂铁在高温热解乙二胺制备CN_x纳米管过程中的催化性能研究

采用高温热解法 ,以二茂铁 乙二胺有机溶剂为前驱液制备CNx 纳米管过程中 ,改变前驱液配比 ,对 86 0℃ ,不同二茂铁含量条件下制备出的CNx 纳米管进行了产量统计、形貌结构观察和拉曼光谱研究。结果显示 :随着前躯液中二茂铁含量的相对增大 ,不但CNx 纳米管产量随之增加 ,而且产物中“竹节状”结构纳米管相对“中空”结构纳米管的比重也增大 ;拉曼光谱结果进一步证实了由于“竹节状”结构CNx 纳米管的含量或比重增加所带来的纳米管样品整体或平均含氮量的升高而导致的样品结晶有序程度的降低。对单独钴粉和二茂铁催化条件下生成CNx 纳米管的形貌观察进一步证实 :二茂铁在热解法制备“竹节状”结构CNx 纳米管过程中的浮动催化作用显著 ,有利于实现含氮量较高、结构均匀的CNx 纳米管的可控制生长。     

准等熵压缩实验中金属铝的热力学耗散分析

为获取高压下材料的纯热力学压力-比容参考线和完全物态方程,减去应力-应变曲线中的其它信息,对准等熵压缩实验中由加载应变率引起的黏性耗散和热传导引起的热耗散做了分析讨论。基于反积分计算和流体动力学积分计算相结合的方法,根据激光加载(约108 s-1)和磁驱动准等熵压缩(约105 s-1)的实验数据,对材料声速、应力-应变曲线、温度和熵增等物理量进行计算,分析了不同应变率与该物理量的关系;还对热传导和SCG本构模型进行了计算,分析了热传导引起的温度变化对材料屈服强度、剪切模量和拉格朗日声速的影响。结果表明:激光加载实验中,应变率引起的温升差异约为180K,熵增差异约为250J/(kg·K),热传导导致温度下降40K;磁驱动准等熵压缩应变率较低,引起的熵增变化小于8J/(kg·K)。     

光学薄膜测量时平顶光束激励的表面热透镜理论模型

推导了调制的平顶光束激励下基于Fresnel衍射积分的表面热透镜理论，通过数值模拟，比较了平顶光束和高斯光束激励下样品内部温度场、表面形变场和探测光衍射信号的径向分布，分析了影响表面热透镜信号的实验参数.结果表明，在最佳探测位置，平顶光束激励下的表面热透镜系统比相同情况下高斯光束激励下的灵敏度高，最高时约2倍，更有利于薄膜吸收测量. 关键词： 表面热透镜 光学薄膜 平顶光束     

玻璃微球表面辉光等离子体聚合物涂层的热稳定性研究

采用辉光放电聚合技术,在不同工作压强条件下在直径为350—400 μm,厚度为2.5—3 μm的玻璃微球上制备了辉光放电聚合物 (GDP)涂层,并对玻璃/GDP微球模拟充气过程进行了热稳定性实验.利用傅里叶变换红外光谱仪、元素分析仪、热重法、体视显微镜和X射线照相技术对GDP涂层的内部结构及其化学键、热稳定性、微球形貌和厚度进行了表征.结果表明:GDP涂层中的碳氢比、不饱和键和C C含量随着制备压强的增大而减小,低压的热稳定性较好,GDP涂层与玻璃微球的结合力提高,流变、起泡和脱层现象也得到明显改善.微球 关键词： 玻璃微球 GDP涂层 热稳定性 结合力     

基于菲聂尔透镜的聚焦太阳能PV/T 系统热电性能研究

本文建立了基于菲涅尔透镜的聚焦型PV/T热电联产系统的一维稳态传热模型,对六种不同结构的PV/T系统的热、电效率和(火用)效率进行了计算,利用(火用)效率作为评价标准对六种系统进行了比较.分析表明采用聚焦型PV/T系统,在牺牲少量发电效率的基础上,可以获得具有一定温度的热能;增添玻璃盖板虽然能够减少热损失,但同时使得系统的光学效率降低,减少电池上的能量密度,反而使得系统的(火用)效率降低1%;环境恶劣的情况下,应将集热管外加保温腔体,透镜起到盖板和聚光器的双重作用,在不损失发电量的同时可以提高系统的热效率.     

基于微拉曼光谱技术的氧化介孔硅热导率研究

利用基于有效介质理论的介孔硅传热机理,提出一个用于分析氧化介孔硅热导率的理论模型,对影响氧化介孔硅有效热导率的因素进行了理论分析,得出用于计算氧化介孔硅有效热导率的计算公式. 采用双槽电化学腐蚀法制备介孔硅,利用微拉曼光谱技术研究了氧化介孔硅热导率随所制备介孔硅孔隙率的变化规律,比较了经不同温度处理的氧化介孔硅的导热性能差异. 孔隙率为60%,73.4%和78.8%的所制备介孔硅经300℃氧化处理后,其热导率值为8.625W/(m·K),3.846W/(m·K)和1.817W/(m·K);孔隙率为73.4 关键词： 理论模型 氧化介孔硅 微拉曼光谱 有效热导率