手性材料手性参数的圆波导测量方法

本文提出了用普通微波圆波导测量系统测量了手性材料复手性参数的方法。该方法还能同时测量手性材料复介电常数和复磁导率。为了得到手性参数,首先需要测量短路和开路时的复反射系数,及电磁波通过手性材料后的偏转角和轴比。测量结果与自由空间法的测量结果一致。     

螺旋结构手性材料的结构参数过旋波性的影响

手性材料具有旋波性。本工作首次研究了螺旋结构手性掺杂体的几何结构参数对旋波性的影响。螺旋结构手性体的结构参数由螺旋体的螺径、线径和环数来表示。利用普通的微波圆波导测量系统,在８．５￣１１．５ＧＨＺ频段内测量了电磁波通过不同螺肇结构手性材料后的偏转角。结果表明：螺旋体的几何结构参数对偏转角有较大影响,随着螺肇体结构参数的变化,有Ｃｏｔｔｏｎ效应出现。这些实验结果为手性材料的设计提供了实验依据。     

螺旋结构手性材料的结构参数对旋波性的影响

手性材料具有旋波性.本工作首次研究了螺旋结构手性掺杂体的几何结构参数对旋波性的影响.螺旋结构手性体的结构参数由螺旋体的螺径、螺距、线径和环数来表示.利用普通的微波圆波导测量系统,在8.5-11.5GHz频段内测量了电磁波通过不同螺旋结构手性材料后的偏转角.结果表明:螺旋体的几何结构参数对偏转角有较大影响,随着螺旋体结构参数的变化,有Cotton效应出现.这些实验结果为手性材料的设计提供了实验依据.     

单层及双层手性吸波涂料的计算机辅助设计

本文给出了计算涂料型手性吸波材料反射性能的公式，结合实例分别讨论了手性参数的实部和虚部对手性吸波材料性能的影响。数值分析结果表明，选择适当的手性参数，手性吸波材料和普通材料相比性能可有所提高。通过改变手性在数的虚部能改变单层涂料的工作频带；对双层手性吸波材料来讲，手性参数的实部不但影响材料的吸波性能，也影响材料的工作频率，虚部对材料的性能几乎没什么影响。     

手性膜材料及分离机制研究进展

手性膜分离法作为一种新兴的手性分离技术，具有高效、简便、低能耗、可连续操作等特点，在手性分离领域具有巨大的潜力。但近几十年的研究表明，传统手性聚合物材料选择性差、渗透通量低、稳定性差，且难以打破选择性与渗透通量之间的制约关系。这是膜拆分性能无法大幅提高的症结所在，导致膜分离领域长时间处于发展的瓶颈期。近年来，已有许多学者针对这些问题，寻找手性位点更加丰富、稳定性更强、能够提供更多分子通道的新型材料。重点介绍了近5年来基于碳纳米材料、金属有机框架(MOF)、共价有机框架(COF)、改良手性聚合物和一些其他无机材料的新型手性固体膜的合成和应用，并对这些材料的优缺点进行了总结和讨论，以期推动固体膜手性分离技术的进步。另外，还对膜分离机制的研究进展进行了总结，并特别讨论了新材料在手性膜中的作用机制，为进一步改善膜拆分性能提供理论基础。     

手性吸波材料研究进展

手性吸波材料是近年来发展起来具有良好吸波性能的隐身材料,它具有手性参数可调、吸波频带宽等优点。通过对材料手性参数的调整,可以达到预期吸波效果,使吸波材料的制作更具有针对性。对手性吸波材料的吸波机理进行了阐述,综述了3种常见的手性吸波材料——金属手性微体、螺旋炭纤维和手性导电高聚物的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

手性超材料圆极化波吸收特性研究进展

基于亚波长单元结构的人工电磁超材料具有优异的电磁/光学特性,如负折射率、超分辨率以及极化转化等,使得超材料研究成为近年量子通信、纳米光学、材料科学、能源探测等领域的前沿研究方向,其中以手性超材料的研究尤为突出。手性超材料是指与其镜像不具有几何对称性,且不可通过旋转或平移等任意操作使其与镜像重合的一种新型电磁超材料。超材料的深入研究,极大地丰富了手性结构的建模,为许多隐晦物理现象和理论分析的研究提供了更多有效的方法。手性超材料所具备的超强光学活性、圆二色性以及不对称传输等独特的电磁/光学特性,也为电磁学、物理学、材料科学、光学、声学、纳米科学以及信息科学等领域提供了全新的研究方向。手性是手性分子的一种固有特征,也是生命体征的一种表现,在有机世界中普遍存在,诸如蛋白质、DNA、糖分子、病毒、氨基酸和液晶体等分子。然而在自然界中,手性结构十分有限,有关建模和理论分析仅停留在原始结构的表征。目前,手性超材料的研究正逐步从微波段扩展至太赫兹、红外波段,甚至光波段。基于手性微结构的电磁超材料的实现很大程度上取决于单元结构尺寸和周期阵列排布,因此吸收带宽仍然局限于较窄的频率范围,且对左旋圆极化波(LCP)和右旋圆极化波(RCP)的识别(选择性吸收)能力较弱。随着对手性超材料的进一步研究,微波频段的差异化吸收率逐步提高到90%以上,但在高频段差异化的吸收率仍然较低。此外,随着微纳技术和纳米技术的发展,利用包括半导体材料、相变材料、高电阻/电感/电容薄膜、石墨烯在内的新型功能材料,以及结合集总元件的匹配电路控制,为实现红外、可见光波段的吸波器提供了研究空间。本文介绍了手性超材料对圆极化波的吸收原理,着重阐述了内在手性结构、外在手性结构以及与包括半导体材料、石墨烯等其他新型功能材料相结合的手性超材料吸收光谱的研究进展。这种基于人工电磁微结构的手性吸波特性可应用于极化转化器、电磁能量收集器、红外成像等电磁/光学器件设计中。     

纤维素纳米晶手性模板的研究进展

纤维素纳米晶(CNC)是由酸水解天然纤维素制得的具有高结晶度的一种纳米材料，CNC通过蒸发诱导自组装(EISA)能形成具有手性向列液晶相的虹彩薄膜。CNC制备工艺简单，具有生物可持续性和固有的手性向列结构，CNC的手性向列结构表现出特有的光学特性，以CNC为手性模板与聚合物或无机材料共组装可制得先进光学材料，在传感器、光电器件和智能显示等领域具有广阔的应用前景。本文介绍了CNC的制备、手性向列结构的形成及其作为模板的研究，简要综述了近年来CNC在制备有序介孔材料、功能纳米复合膜和新型光学材料领域的应用现状。最后，总结了基于目前CNC手性材料制备和应用存在的一些问题，以期为今后手性材料的应用研究提供参考。     

螺旋结构手性材料的微波介电和反射/透射性能研究

研究了螺旋结构手性材料的排列方式及其螺直径对金属螺旋体介电常数和反射/透射系数的影响。利用矢量网络分析仪测量了螺旋手性材料在8.2～12.4GHz的反射/透射系数和微波介电性能。结果表明,螺旋结构手性材料的排列方式和螺直径与微波性能密切相关。选取适当的排列方式和螺直径,可使手性材料的性质在左手和右手之间转变,并可使反射系数值在X波段内为0.05。     

从工效视角探讨产品设计中的"手性"问题

将"手性"概念引入产品设计领域,分析研究产品手性对于产品在使用时的工作效率所造成的影响,提出现行的"与使用者惯用手的偏侧性保持高度一致"的产品手性设计思维定势所导致的设计缺陷,并提出解决产品手性问题的几种实现途径,力求从产品设计环节就为产品在使用时有更高工作效率提供保证。     

手性碳原子偶氮聚氨酯材料的光学性能

以对硝基苯胺、亚硝酸钠和S(-)-α-甲基苄胺等为原料,通过重氮、偶合反应制备了新型含手性碳原子偶氮聚氨酯材料,利用紫外-可见光谱(UV-Vis)对该材料进行了吸收谱表征。测定了材料在不同溶剂中的溶解性;同时测定材料的熔点,其值为165℃,结果表明该材料具有较高的热稳定性;研究了手性碳原子偶氮聚氨酯膜材料的机械性能(如抗拉强度、硬度等),采用衰减全反射法(ATR)测得不同温度、不同波长及不同模式(TE,TM)下的折射率和不同模式下的热光系数,结果表明该材料的折射率随着温度的升高而下降,相对于一般无机材料具有较大的热光系数;同时该材料具有明显的双折射现象。由Sellmeyer方程得到了该材料的Sellmeyer系数及色散曲线。这对进一步研究新型数字热光和全光开关等光电子器件具有重要意义。     

基于声管测量的粘弹性介质动态力学参数辨识方法

提出一种通过声管测量粘弹性覆盖层反射系数,识别粘弹性动态力学参数的方法。分别设计实心覆盖层和圆柱空腔覆盖层,测量实心覆盖层的反射系数可以计算得到粘弹性介质的复纵波声速,测量圆柱空腔覆盖层的反射系数、并结合求解粘弹性圆柱管的特征方程可以获得粘弹性介质的复剪切波声速,进而计算复杨氏模量和复泊松比。最后,对某种橡胶材料进行了声管测试,并对粘弹性动态力学参数的识别结果进行了分析和讨论。     

Penetration of electromagnetic waves through composite screens containing ideally conducting helices

A complex procedure of numerical analytical modeling of the interaction of elecromagnetic fields with the plane layer of a composite material containing conducting helices has been presented. The procedure involves determination of the effective electromagnetic parameters of composite materials containing stochastically distributed thin-wire elements with the use of Pocklington’s equation. As a result the medium with helical inclusions has been replaced by the equivalent homogeneous chiral medium characterized by the effective parameters. The coefficients of reflection and transmission of waves by a screen have numerically been investigated.     

六韧带手性蜂窝材料韧带的冲击动荷系数及稳定性分析

手性蜂窝材料内部韧带的变形及失稳特性控制了该类材料的抗冲击性能。本文运用能量法和泛函数极值分析的方法,分别探讨了六韧带手性蜂窝材料在受到面内冲击时缓冲第一阶段中韧带的冲击动荷系数及韧带失稳坍塌临界压力,得到了韧带的动荷系数及其失稳临界压力的解析表达式,进而揭示手性蜂窝材料抗冲击性能的内部微结构溃塌机制和关键影响因素。结果表明:视为扭簧的韧带节点环在冲击压缩变形过程中扭转角越大,韧带的动荷系数越小,而韧带的失稳临界压力随着节点环扭转角的增大而增加。研究方法和结果可为手性蜂窝材料及其它蜂窝型材料抗冲击能力的进一步研究和微结构设计提供理论参考。      

Strong magneto-chiral dichroism in enantiopure chiral ferromagnets

As materials science is moving towards the synthesis, the study and the processing of new materials exhibiting well-defined and complex functions, the synthesis of new multifunctional materials is one of the important challenges. One of these complex physical properties is magneto-chiral dichroism which arises, at second order, from the coexistence of spatial asymmetry and magnetization in a material. Herein we report the first measurement of strong magneto-chiral dichroism in an enantiopure chiral ferromagnet. The ab initio synthesis of the enantiopure chiral ferromagnet is based on an enantioselective self-assembly, where a resolved chiral quaternary ammonium cation imposes the absolute configurations of the metal centres within chromium-manganese two-dimensional oxalate layers. The ferromagnetic interaction between Cr(III) and Mn(II) ions leads to a Curie temperature of 7 K. The magneto-chiral dichroic effect is enhanced by a factor of 17 when entering into the ferromagnetic phase.     

树脂基复合材料曲面结构件固化变形数值模拟

为了研究树脂基复合材料曲面结构件的固化变形过程,首先分析了碳纤维增强树脂基复合材料在固化过程中密度、模量、热膨胀系数、比热容及热传导系数等材料物性的变化,并将这些变化引入到数值模拟当中。接着,针对复合材料复杂曲面结构件,提出了利用定常流动的流线方程构建曲线坐标系的新方法。然后,根据建立的曲线坐标系,运用有限元法计算了某轻型飞机机翼上蒙皮板在固化过程中内部温度、固化度和内应力的分布情况以及材料物性随固化度的变化情况。最后,计算了由于内部温度场和固化度场的不均匀、热膨胀系数的各向异性和固化引起的树脂体积收缩而导致的结构变形。结果表明:引入材料物性变化使固化过程的数值模拟更加合理、模拟结果更加精确,利用定常流动的流线方程构建的曲线坐标系适用于复合材料曲面结构件的有限元分析。所得结论对研究树脂基复合材料的固化变形过程和各向异性复合材料复杂曲面构件的三维实体建模均具有指导意义。     

Non‐oscillatory and non‐singular asymptotic solutions to stress fields at interface cracks

This work concerns the complex oscillatory singularities revealed in Williams's asymptotic solutions to stress fields around arbitrary interface cracks, which are the foundation of phenomenological interface fracture mechanics. First, we highlight the fatal discrepancy between the asymptotic stress fields for cracks in a homogeneous material obtained by assigning an identical material on both regions embracing an interface crack, and the solutions directly derived from cracks in a single material. Next, following a brief introduction to Williams's formulation process, we adopt the method of repeatedly eliminating variables instead of solving the determinant equation for the coefficient matrix to reformulate the asymptotic analysis of stress fields at arbitrary interface cracks. The resultant stresses get rid of oscillatory character. Further, under two specific loading conditions, namely, remotely uniaxial tension or shear, non‐oscillatory and non‐singular asymptotic solutions to stress fields around interface cracks are obtained.     

Study of absorption and reflection in solid-state random laser media

Comparing the absorption spectrum of a single-crystalline material and the reflection spectrum of its powder, we have derived a simple empirical formula for the reflection coefficient of absorbing powder. The proposed equation, which slightly resembles the Lambert-Beer law for transmission, does not correspond to the equation derived in the approximation of a simple one-dimensional diffusion model.     

导热型高性能树脂微电子封装材料之二:封装材料的导热和热膨胀性能

微电子行业迫切需要新一代优异性能的封装材料。采用聚酰亚胺/氮化铝复合材料作为封装材料，可以组合聚酰亚胺和氮化铝的优点，具有高导热、低热胀、低介电、电绝缘等优异的性能，应用于现代微电子领域前景良好。文章讨论了这种封装材料的导热性能和热膨胀性能。PMR聚酰亚胺/氮化铝复合封装材料导热系数随氧化铝的加入量而显著提高，Bruggeman方程最适合于描述该封装材料的导热系数。PMR聚酰亚胺与氮化铝复合后热膨胀系数显著减小。     

The use of real or complex coupling coefficients for lossy piezoelectric materials

Two competing approaches for calculating coupling coefficients for lossy piezoelectric materials, one producing a real result and the other a complex result, are compared and analyzed. It is found that the complex coupling coefficient suffers from mathematical difficulties, which the real coupling coefficient does not exhibit. Moreover, it is pointed out that a prediction made by the complex coupling coefficient theory conflicts with experiment while the corresponding real coupling coefficient theory prediction does not. When a coupling coefficient of interest has been computed from the real coupling coefficient theory using piezoelectric equations having intensive independent variables, the resulting expression has the same algebraic form as the corresponding static coupling coefficient formula. Moreover, only the real parts of the piezoelectric, elastic, and dielectric material properties appear.