Highly sensitive and stable SERS probes of alternately deposited Ag and Au layers on 3D SiO_2 nanogrids for detection of trace mercury ions

The hazard of Hg ion pollution triggers the motivation to explore a fast, sensitive, and reliable detection method.Here, we design and fabricate novel 36-nm-thick Ag–Au composite layers alternately deposited on three-dimensional(3D)periodic SiO_2 nanogrids as surface-enhanced Raman scattering(SERS) probes. The SERS effects of the probes depend mainly on the positions and intensities of their localized surface plasmon resonance(LSPR) peaks, which is confirmed by the absorption spectra from finite-difference time-domain(FDTD) calculations. By optimizing the structure and material to maximize the intrinsic electric field enhancement based on the design method of 3D periodic SERS probes proposed,high performance of the Ag–Au/SiO_2 nanogrid probes is achieved with the stability further enhanced by annealing. The optimized probes show the outstanding stability with only 4.0% SERS intensity change during 10-day storage, the excellent detection uniformity of 5.78%(RSD), the detection limit of 5.0×10~(-12) M(1 ppt), and superior selectivity for Hg ions. The present study renders it possible to realize the rapid and reliable detection of trace heavy metal ions by developing highperformance 3D periodic structure SERS probes by designing novel 3D structure and optimizing plasmonic material.     

波导参数和传播常数对光折变表面波的影响

基于质点振荡的模型和数值模拟的方法,研究了波导参数和传播常数对光折变晶体与线性电介质界面光折变表面波类型和局域表面波模的影响。当波导参数大于传播常数时,在光折变晶体与线性电介质界面可以产生非局域表面波。当波导参数小于传播常数时,在光折变晶体与线性电介质界面可以产生振荡表面波和局域表面波。在局域表面波形成的系统内,正波导参数的光波能量比负波导参数的光波能量在光折变晶体内聚集得多。在给定一个局域表面波形成的物理系统,传播常数越大,表面波在线性电介质和光折变晶体中衰减就越快,对应表面波模的波峰离界面就越近。     

基于混合工质小型环路热管的实验研究

为满足高寒地区和机载设备中电子设备对散热装置较宽工作温度的要求，本文提出采用乙醇-水混合物作为环路热管的工质，开展了乙醇浓度对环路热管启动特性和热输运性能影响的研究。实验表明：基于乙醇-水混合工质的环路热管能在低功率下启动，随着工质中乙醇浓度的减小，最小启动功率、启动温度升高，启动性能变差；使用混合工质可以改善环路热管...     

基于局部相互作用理论的侵彻弹头部形状优化及仿真

以局部相互作用理论为基础,引入与弹体头部形状相关的开坑计算方法和归一化弹体头部形状方程,给出了任意头部形状弹体侵彻混凝土深度的计算模型。利用最大侵深法,得到了无量纲头部形状控制参数表达式及经典变分头部形状优化设计方法。理论计算及弹靶分离仿真模拟计算结果与实验结果吻合较好。研究结果表明:弹体头部相对半径较小时,球头锥形和球头卵形弹体优化后得到的头部形状分别为尖头锥形和尖头卵形;优化截头弹体的侵彻深度大于优化尖头弹体,而优化截锥形弹体的侵彻深度最大;弹体头部形状对弹体侵彻过载的影响显著,优化弹体头部形状可以有效地提高侵彻深度。     

微小通道液冷冷板散热性能分析

微小通道液冷技术作为一种新型高效热控技术,利用流动与传热的微尺度效应,可以极大地提高内部流动的对流换热能力。采用冷板流道内嵌矩形微小型肋片群形成微小通道液冷流道结构,针对不同肋片参数的微小通道液冷冷板散热性能进行分析,并针对流道结构进行优化分析,分析表明,微小通道液冷冷板极限散热能力随着肋片尺寸的下降而提高,典型微小通道冷板散热能力达到常规蛇形通道冷板的4倍以上,并成功应用于某型数字阵列模块冷却,效果良好。     

冷轧成型Al/Ni多层复合材料力学行为与冲击释能特性研究

基于冷轧成型工艺,采用不同的轧制道次制备Al/Ni多层复合材料。开展了Al/Ni多层复合材料准静态压缩和准密闭二次撞击反应实验,对它的力学性能和冲击释能特性进行测试。同时,通过扫描电镜得到了材料的细观结构特性,分析了Al/Ni多层复合材料细观特性对宏观力/化学行为的影响机制。结果表明,基于冷轧技术制备的Al/Ni多层复合材料比粉末压制而成的Al/Ni复合材料塑性更强,材料的抗压强度总体随冷轧次数的增加呈上升趋势。另外,冷轧3～5道次的Al/Ni多层复合材料的准密闭二次撞击反应实验表明,材料在相同的撞击速度(800～1 500 m/s)下释放的化学能随着轧制道次的增加而逐渐降低。     

约束状态下聚能杆流对混凝土作用的实验研究

聚能杆流是多级串联战斗部次级装药的常用聚能侵彻体.基于两种典型的聚能装药结构,设计加工了有不同直径和深度预制约束孔的C35混凝土靶板,开展了(Φ60mm亚半球和K装药在不同约束状态侵彻毁伤混凝土对比实验研究.结果表明,两种聚能杆流都可在混凝土孔约束状态下形成大且深的侵彻孔;随约束孔径增大,侵彻深度先减小而后增加;随约束...     

活性无序合金冲击的释能特性及在毁伤元中应用研究进展

无序合金是一种新型金属材料,突破了传统的合金设计理念,表现出不同于传统合金的优异力学性能、冲击释能及剪切自锐特性,在高温、高压、高应变率等环境具有良好的应用前景。分析活性无序合金的冲击释能特性对其应用于军事领域有着重要的指导作用,能为弹药战斗部的设计提供参考。本文阐述了静动态力学实验中典型无序合金的反应释能现象;总结了撞击速度与活性无序合金释能超压、释能效率之间的关系;讨论了撞击速度、材料破碎程度及靶标特征等因素对活性无序合金释能机理的影响;归纳了制备工艺及元素类型对活性无序合金释能特性的调控效果。进一步,本文梳理了活性无序合金在破片、穿甲弹芯和聚能装药战斗部三个方向的应用研究进展,分析了活性无序合金毁伤元的侵彻行为和作用机制。最后,针对活性无序合金材料未来的发展趋势和需求进行了展望。     

不同硬度钢质破片侵彻Q235A钢板试验研究

为研究不同硬度钢质破片的静动态力学性能及侵彻能力,通过准静态及动态力学性能试验确定了不同硬度D60钢的力学性能参数。采用弹道枪发射破片并撞击钢板的试验方法,获得了不同着速破片对有限厚Q235A钢板的侵彻过程参数,分析了材料力学性能与破坏模式的相关性。结合量纲分析法,得到不同硬度钢质破片侵彻Q235A钢板的弹道极限速度经验关系式。结果表明:破片的质量损失程度随着破片硬度的增加而降低,剩余破片的长度随着硬度的增加而减少,破片的侵彻能力随着硬度的增加而增加,HRC36破片贯穿钢板后剩余速度相对HRC20破片大幅度提高。所确定的弹道极限速度经验关系式预测值与试验结果吻合较好。     

椭圆截面弹体侵彻砂浆靶规律分析

为研究椭圆截面弹体侵彻混凝土靶规律,基于动态球形空腔膨胀理论,建立椭圆截面弹体侵彻受力模型,计算典型椭圆截面弹体阻力规律和侵彻砂浆靶深度。在此基础上,采用弹道炮发射平台,开展相同质量和长度的2种典型椭圆截面弹体及圆截面弹体垂直侵彻半无限砂浆靶实验。结果表明:理论模型能够反映椭圆截面弹体受力情况,并与实验研究结果吻合较好;椭圆截面弹体长短轴参数的改变对侵彻性能影响较为显著。