苏皖沉积型天然凹凸棒石的微结构分析

江苏盱眙龙山与安徽明光官山凹凸棒石为河湖相碎屑沉积型粘土凹凸棒石。本研究利用粉末X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜、热重分析以及比表面和孔径分析等手段，初步分析了上述沉积型凹凸棒石粘土矿物的微结构与相关机理，为其进一步工业应用提供理论和实验依据。     

单晶硅微结构表面的制备及其减反射性能北大核心

利用聚苯乙烯胶体微球组装的单层胶体晶体阵列作为掩模板,分别采用反应离子刻蚀和等离子体刻蚀工艺在晶体硅表面构造出不同形态的微纳米结构,并研究不同刻蚀方法和不同刻蚀时间对微结构形态的影响作用。利用分光光度计测试得到微结构表面的反射光谱曲线。结果表明,在0.35-1.1μm太阳光有效吸收波段,单晶硅材料微结构表面的反射率显著降低,由于此时材料的透射率为零,材料在该波段的吸收得到有效增强。同时,具有规则微结构表面的减反射性能比无序微结构表面的减反射性能要更好一些。这为增强单晶硅对太阳能的有效吸收提供了一种简单可行的方法。     

TMAH腐蚀液制作硅微结构的研究

通过各向异性腐蚀硅微结构工艺,研究了四甲基氢氧化铵(TMAH)腐蚀液的特性,包括硅(100)晶面腐蚀速率与TAMH溶液浓度、温度、pH值以及过硫酸铵添加剂的关系,并采用原子力显微镜研究了不同腐蚀条件下硅的表面形貌,研究表明:随TMAH溶液的浓度的降低和腐蚀温度的提高,腐蚀速率提高,硅腔的表面粗糙度增大;过硫酸铵添加剂明显改善了硅微腔的表面平整度.本研究所确定的最佳腐蚀工艺条件为:溶液中TMAH浓度为25%,过硫酸铵添加剂浓度为3%,腐蚀温度80℃.在此工艺条件下腐蚀出了深度为230 μm、表面粗糙度小于50 nm的硅微腔.     

单晶锗微结构的超声振动辅助微切削加工

为解决单晶锗微结构元件超精密金刚石切削加工的技术难题,提出采用超声振动辅助切削技术提高单晶锗的临界未变形切屑厚度,并推导了微结构切削中切屑厚度的理论计算公式. 进行微圆弧金刚石刀具的振动辅助微切削实验,研究临界未变形切屑厚度随振幅的变化规律,分析微槽表面加工质量和切屑形貌等. 分析4.5 μm和10.0 μm深的十字槽、矩形凸台等微结构的加工质量,针对微槽边缘的加工损伤问题,采用“切深递减”同时结合横向进给的工艺方法. 实验结果表明:微槽切削中切削深度的理论计算值存在较大的误差,应选用直接测量法;振动辅助切削的临界未变形切屑厚度随着振幅的增加而增大,最高达到了704 nm,是普通切削深度的5.2倍. 与普通切削相比,振动辅助加工可以在一定程度上降低微槽表面粗糙度. 采用振动辅助微切削技术能够在大切深条件下加工出具有较高表面质量和轮廓精度的微结构,能够有效解决微槽侧面加工损伤问题,微槽表面粗糙度R_a值低至3.09 nm.     

岩体层面力学特性对层状复合岩体的影响

为了研究岩体工程中大量出现的层状复合岩体特殊力学性质，采用电子显微镜观察了他们的三维网状微结构特征和初始损伤．分析了层间结合状态和各亚层的应力σ1＋，σ2＋，σ3＋和应变εi；以及其他力学参数E，h，I等对层状复合岩体力学特性的不利影响．试验研究表明：层状复合岩梁中的应力σi与第j层的Et，层间抗剪强度τi以及荷栽性质密切相关，而挠度是复合岩梁尺寸及弹性模量等参数的函数．不同岩石构成的层状复合岩体表现出各自特殊的变形与破坏特性．岩体的工程强度及抗变形能力随着层间结合力的下降、 层间厚度的减小和岩石约束的降低而降低，而破坏的时间及变形量则会增大．     

矿物掺和料-水泥浆体电学特性与其微结构的关系

采用循环伏安法和交流阻抗法系统研究了粉煤灰、矿渣粉和石灰石粉水泥浆体的电学特性,通过等效电路对电学测试结果进行拟合,并将拟合所得浆体电学参数与浆体化学结合水和压汞所测孔结构之间的相关性进行比较。结果表明：浆体的化学结合水与其电阻率具有较好的正相关性,即化学结合水越多,水化程度越大,浆体电阻率越高;粉煤灰和矿渣粉可以提高浆体电阻率,而石灰石粉在5%掺量下对浆体电阻率无影响;随着水化龄期的延长,浆体孔溶液电阻增大,其变化规律与浆体电阻率一致;浆体凝胶电容和凝胶电阻与C-S-H凝胶含量有关,二者有很好的负相关性;随着水化龄期的延长,浆体孔结构曲折程度提高,交流阻抗法所测得常相角指数减小,压汞测得的分形维数增大。     

酸雨入渗膨胀土的水土化学试验与作用机理分析

弄清酸雨入渗膨胀土所产生的水土化学作用,对获取酸雨区浅表层膨胀土基本性能劣化机理及分析边坡的稳定性非常重要。为此,取广西酸雨重灾区的百色原状膨胀土,研制循环饱水试验装置并模拟不同pH值的雨水入渗环境,开展酸雨入渗膨胀土水土化学试验;运用多种微观测试技术,探究膨胀土的矿物与化学成分演变规律;采用地球化学模拟软件(PHREEQC)及水土化学理论,分析膨胀土与酸雨间水土化学作用机理。结果表明：相比静态水饱和状态,降雨入渗动态水饱和环境能促进膨胀土中矿物质的溶蚀与淋滤,加速土体结构的破坏;酸雨入渗后膨胀土中CaO、Fe₂O₃、K₂O明显大于Si O₂、Al₂O₃等氧化物的溶蚀与淋滤量;雨水的pH值越小,膨胀土片状微结构间溶蚀的方解石及游离氧化物等胶结物越多,离子交换作用增强;酸雨与土中矿物的相互作用加剧,部分伊利石脱钾转变为蒙脱石黏土矿物,导致伊利石含量减小,蒙脱石含量增加,土的亲水性增强而结构不稳定性变大,不利于膨胀土边坡的稳定。     

聚丙烯纤维优化黄土改良土力学性能研究

为了研究聚丙烯纤维改良黄土的效果和机理以及改善灰土和二灰土的脆性破坏形式,在黄土、灰土和二灰土中随机掺入长度为10mm的聚丙烯纤维,试验中聚丙烯纤维的质量百分比为0.25%,分别养护7d、28d、90d后,进行无侧限抗压试验和直剪试验。试验结果表明:聚丙烯纤维的掺入增强了基质土的抗压、抗剪等力学性能,提高了应力峰值应变和残余强度,减小了破坏后的应力衰减速度,抑制了破坏裂缝的贯通发育。电子显微镜扫描(SEM)结果显示,随机离散分布的聚丙烯纤维作为空间三维网络,通过胶结和摩擦作用联锁土壤颗粒和胶结凝块,形成一个统一的相干框架结构,提高了改良黄土的结构强度。     

低温沉积硅薄膜微结构的Raman分析

用Raman散射谱研究了以SiH4/H2为气源,用等离子体增强化学气相沉积技术,低温制备的一系列硅薄膜的微结构特征.结果表明:在常规气压和常规功率下,衬底温度在200～500 ℃之间,存在结晶最佳点,400 ℃结晶效果相对最好;在高压高功率下沉积和常压常功率下沉积相比,高压高功率更有利于薄膜晶化;低温短时的高气压高功率沉积,玻璃衬底与铝覆盖的玻璃衬底相比,玻璃上的硅薄膜晶粒尺寸更大,而铝覆盖的玻璃衬底上的硅薄膜的晶化率更高.     

Cr1-xAlxN涂层的微结构和抗氧化性能研究

采用磁控反应溅射法制备了一系列不同Al含量的Cr1-xAlxN涂层,通过能谱仪(EDS)测试涂层的成分,X射线衍射仪(XRD)表征涂层的微结构,扫描电镜(SEM)观察涂层的表面形貌,研究了Al含量对涂层的微结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,涂层取CrN的面心立方结构生长,且呈(111)择优取向.随着Al含量增加,涂层的晶格常数减小,涂层的高温抗氧化性能显著提高.Cr0.6356Al0.3644N涂层随着氧化温度的升高,表面的Al含量略为上升,在900℃涂层产生裂纹失效.