第一性原理计算钛酸铅A位掺杂对其负热膨胀性的影响

近年来,实验发现钛酸铅基材料具有负热膨胀性,且其热膨胀程度会受到掺杂元素的影响. 目前所研究的A位掺杂体系中,仅Cd原子掺杂能使钛酸铅负热膨胀性增强. 所以研究A位掺杂钛酸铅,比较Cd原子与其他原子在掺杂钛酸铅时化学键的异同,有助于深刻理解钛酸铅负热膨胀的本质. 本文利用第一性原理,分别优化了Sr、Ba、Cd掺杂钛酸铅的晶格常数,计算了它们的态密度和电荷密度. 结果表明Cd―O键的共价性强于Pb―O键,而Ba―O键和Sr―O键几乎呈离子性,Ba/Sr对Pb的替代削弱了化合物的共价性,降低了自发极化强度. 与实验测量的热膨胀系数对比可以发现,A位原子与氧原子之间的共价性增强,化合物负热膨胀程度升高;若A位原子与氧原子之间的共价性削弱,负热膨胀程度降低. 可见A位原子与氧原子之间的共价性影响了钛酸铅基化合物负热膨胀性.     

Holstein 分子晶体模型能带结构的温度依赖性

研究了温度对Holstein分子晶体模型能带结构的影响,结果表明固体的能带宽度和禁带宽度都与电子和热声子相互作用以及热膨胀密切相关.对一维Li原子品格链,在所选定的参数下,1s和2s的能带宽度随着温度的增加而变窄,两带之间的禁带宽度变宽,这些结果与实验结果在定性上是一致的.显然,研究能带结构的温度依赖性对于理解固体的光学和输运性质都是十分重要的.     

新型压电晶体La3Ga5SiO14的生长及特性

用提拉法成功地生长了La3Ga5SiO14(LGS)单晶,用X-ray粉末衍射证明了其单晶结构,测得沿Y、Z方向的热膨胀系数分别为5×10-6 K-1、3.8×10-6 K-1,在453.15 K时测得晶体的比热为0.90 J/g*K,并在200～ 800 nm之间测其透过谱,测得了其全部压电及弹性常数.     

微型光热驱动机构的光热膨胀理论模型与实验研究

提出和发展了一种基于微尺度光热膨胀效应的微型光热驱动机构.建立了膨胀臂的微尺度光热传导与膨胀的物理模型,利用有限元分析和数学物理方法,推导出膨胀臂的一维温度分布表达式及光热膨胀量和偏转量的计算公式.利用准分子激光微加工系统设计制作了一个长度为1200?μm 的微型光热驱动样机,根据激光和样机的相关参数,计算得到光热膨胀量与激光功率之间的理论关系曲线.实验结果表明,微型光热驱动机构的光热偏转量（对应于膨胀量）与照射到膨胀臂上的激光功率近似成线性关系,实验曲线与理论模型及计算结果符合良好.在理论和实验研究基础上,作为光热微驱动的应用实例,设计并加工制作了一个双向微开关型光热驱动机构,并通过实验实现了双向微开关功能. 关键词： 光热膨胀臂 微驱动机构 光热传导模型 激光     

微波辅助合成石墨烯/氧化镍复合材料及其表征

本文通过微波辅助的方法,快速而有效地在热膨胀石墨烯(RG)的缺陷上原位合成氧化镍纳米颗粒,形成石墨烯/氧化镍复合材料(RG/NiO)。利用X-射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),傅里叶变换红外(FTIR),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),热重-差热(TGA-DSC)对所制备样品的结构、形貌和NiO含量在复合材料中的含量进行表征。结果表明,热膨胀石墨烯层数约7~8层,层间距约为0.35nm,缺陷多,在水热和微波处理后抗氧化性明显变差。复合材料中氧化镍颗粒平均粒径为25nm,均匀而密集地分散在石墨烯平面上,同时在复合材料中的含量为19.8%。     

基于虚拟仪器的热膨胀仪测试系统设计

本文介绍了虚拟仪器的特点,给出了热膨胀测试系统的总体设计方案,搭建了热膨胀测试的硬件平台,并利用LabVIEW软件实现温度的PID控制和对膨胀量的动态测量.该测试系统应用了差动式位移传感器(LVDT)、热电偶、数据采集卡、信号调理等器件,使用了虚拟仪器的VISA串口通讯和PID软件包,实现了温度和位移信号的采集、存盘、分析功能,能够满足测试要求,并有良好的测试界面和移植性.     

FBGA封装阵列制造工艺过程的翘曲研究

采用有限元分析法,就一款1-block形式的FBGA封装阵列产品在注塑成型过程中所经历的带状翘曲现象进了预测分析,并用测试结果验证了有限元分析的有效性。在此基础上,从理论方面分析了材料性能对封装翘曲的影响,并对塑封料CTE参数进行了优化分析和仿真验证。最后,分析了芯片的排列形式对封装翘曲的影响。     

煤颗粒热膨胀量与破碎特性的研究

煤颗粒的热膨胀破碎特性直接影响流化床锅炉的运行效率.本文利用热机械分析仪(TMA)测定了不同种类不同密度的型煤和原煤的热膨胀特性,并对部分破碎微观形貌进行了FSEM观察;通过旋转炉内的燃烧试验研究了热膨胀特性和破碎的关系.研究表明,煤颗粒在燃烧过程中其热膨胀破碎主要发生在挥发分析出阶段;内部挥发分的析出会使颗粒内压增大而产生膨胀,进而产生细小裂纹并破碎;挥发分越高,颗粒密度越大,其热膨胀形变率越大,越容易发生破碎现象;主要挥发分析出后热膨胀引起的破碎可以忽略.     

为2007年亚奥赛物理实验命题的体会

笔者被聘为2007年亚奥赛物理实验命题,经过半年多的努力终于将科研成果——激光测温合理地转换为一个奥赛实验试题——干涉法测量玻璃热膨胀系数和折射率温度系数,本文主要介绍了命题过程及体会.