非金属元素C、N、F掺杂锐钛矿型TiO2的缺陷形成能和电子性质

非金属杂质掺杂TiO2半导体改善对可见光区域的光催化性质是近年来的一个研究热点,但相关杂质缺陷的形成能研究却不多。通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,研究了非金属元素C、N、F掺杂锐钛矿型TiO2之后的缺陷形成能与电子性质。结果表明,3种元素掺杂进入TiO2后缺陷形成能的大小排序为C>N>F,说明F元素最容易掺杂进入TiO2晶格。但是掺入F元素后对TiO2禁带宽度的改变不大,在提高TiO2对可见光的响应方面F元素的效果不如N、C两种元素。因此,对于掺杂来改善TiO2对可见光的响应方面,N元素比C、F的效果更好。     

透射式金属光栅耦合SPR传感器

用磁控溅射技术在双面抛光的蓝宝石衬底上沉积了20 nm Ti和100 nm Au的金属薄膜,通过标准光刻工艺制备出1.6和2.0μm两种周期结构的一维光栅表面等离子体共振(SPR)传感器。用时域有限差分算法(FDTD)模拟仿真并结合实验测试的透射光谱,研究分析了不同周期结构的金属薄膜光栅型SPR传感器的特性。基于金属光栅耦合,利用表面等离子体激元(SPP)的局域特性和光栅的选频特性,实现了SPR传感器的信号增强和滤波功能。研究结果表明,利用金属薄膜光栅表面介质的变化引起的光栅透射光谱中激发表面等离子体共振峰的位置变化,可以获得被测物体的物理、生物和化学等相关特征信息。     

LiCl溶液康普顿散射的影响因素研究

基于康普顿散射理论对LiCl溶液康普顿散射中的非相干散射衰减因子进行了分析,采用一定近似处理得出了符合LiCl溶液康普顿散射相对光子数与浓度关系的表达式,并进行了实验验证。然后立足于密度泛函理论,从微观角度对LiCl溶液的康普顿散射进行了深入分析,得到了LiCl溶液中Li+、Cl-的水合离子的电子结构,分析了电子数密度和电子受到的束缚对康普顿散射的影响。结果表明,除质量密度、散射衰减因子以及溶液的浓度对康普顿散射相对光子数有影响外,电子数密度和电子受到的束缚也对康普顿散射相对光子数有影响。     

螺旋线形阀压电泵的理论与试验研究*

有阀压电泵在精细化工、MEMS、生物医学工程等领域具有重大应用前景。为了克服有阀压电泵结构复杂、跟从与截止性差、成本高等缺点,设计一种异形拟悬臂梁结构的螺旋线形弹性固支阀,其螺旋臂长是简单悬臂梁阀的数倍,工作时开启度大,且因其螺旋线形弹性结构,阀体不仅可以上下回位,左右也具有对中功能,并把这种阀安装在有阀压电泵的泵腔内形成螺旋线形阀压电泵。在深入分析有阀压电泵优缺点的基础上分析螺旋线形阀压电泵的工作原理,依照泵内部能量传递的路径建立压电驱动(电压、频率)为输入与泵流动(流量、压差)为输出之间的关系式,加工试验样机,并进行性能测试试验,螺旋线形阀压电泵具有泵功能,证明了其有效性和理论分析的正确性。试验结果表明：随着驱动电压的增大,泵的输出流量和压差呈上升趋势,这个结果与Matlab数值仿真计算结果趋势一致。在电压为220 V、频率为30 Hz时,得到仿真流量41.26 mL/min,实际试验流量为10.2 mL/min,误差75.3%;在电压为220 V、频率为20 Hz时,得到仿真流量27.51 mL/min,实际试验流量为22.8 mL/min,误差17.2%。     

锐钛矿型TiO2(101)面吸附CO2分子的光学气敏传感机理

对金属氧化物光学气敏传感材料TiO2的探索与应用是当前研究的热点问题。采用基于密度泛函理论(DFT)中的平面波超软赝势方法, 模拟计算CO2分子在锐钛矿型TiO2(101)表面的吸附行为, 对吸附能, 吸附距离, 电子态密度以及光学性质进行分析。结果表明: CO2分子在含O空位表面的吸附效果优于无氧空位表面, 且表面O空位的浓度越高, 吸附效果越明显;分子平行于表面放置模型的吸附能为正值, 吸附后的结构稳定, 且以O端吸附为主, 为此, 分子平行于表面放置O端吸附于含两个O空位表面为最可能吸附模型;对电子态密度分析发现, 当最佳模型吸附稳定后, 含O空位表面为P型杂质, 又有CO2分子中的2p电子掺入, 在费米能级附近出现新峰值, 改善了TiO2材料的光学性质, 体现出较好的光学气敏传感特性。     

热处理对Ni50.3Mn24.5Ga25.2单晶预相变特性的影响

用提拉法生长的Ni50.3Mn24.5Ga25.2单晶样品,在真空中进行多种形式的热处理。通过测量交流磁化率曲线,研究了退火和淬火对Ni50.3Mn24.5Ga25.2单晶预马氏体和马氏体相变温度的影响。实验表明退火会明显降低预马氏体相变的温度,而对马氏体相变影响较小。还发现在1023K以下,预马氏体相变会随淬火温度的升高而逐步变得明显,而在1023K以上,则呈相反的趋势。另外,实验还表明,经过高温淬火后的样品,再次通过一定的退火处理,样品将恢复明显的预马氏体相变征候。分析表明,热处理是通过改变晶体的内应力来影响预马氏体相变征候的。     

基于对数二阶微分峰值法的缺陷深度测量研究

红外检测中定量分析方法常以特征时间和缺陷深度的关系为基础.本文预设6个平底洞的不锈钢为实验试件,选取一种不需要参考区域的PSDT法进行测厚计算.以对数温度曲线的二阶微分峰值时刻作为特征时间,利用特征时间与试件深度的平方成正比关系,达到测厚的目的.用VC软件编程实现任意点的数据计算,先用最小二乘多项式的方法拟合数据,再计算对数温度-对数时间的二阶微分峰值时刻,将结果用图形直观精确地显示出来,最终实现缺陷深度的自动测量.     

低Si含量WSiN涂层的结构和摩擦学行为

利用反应磁控溅射法制备W₂N和WSiN涂层,利用XRD,SEM和AFM研究涂层的显微结构,利用纳米压痕仪测试涂层的力学性能,利用摩擦磨损仪表征涂层的摩擦磨损行为。结果表明,原子数分数2.4% Si掺杂没有引起W₂N涂层相结构和力学性能的明显变化,但降低了涂层的表面粗糙度（从10.56 nm到8.35 nm）。不锈钢基底、W₂N涂层、WSiN涂层与Al₂O₃对偶球的摩擦因数分别为0.62、0.42和0.35,对应的磨损率分别为4.2×10^-14、3.8×10^-16和3×10^-16 m³/N·m。不锈钢基底、W₂N涂层、WSiN涂层与GCr15对偶球的摩擦因数分别为0.56、0.47和0.49,对应的磨损率分别为5.9×10^-15、2.8×10^-16和3.2×10^-16 m³/N·m。在上述两种对偶球情况下,W₂N涂层、WSiN涂层均能够降低不锈钢的摩擦因数10%~40%和磨损率1~2个量级。W₂N涂层和WSiN涂层具有较好的润滑抗磨性,能给不锈钢基底提供防护作用,且WSiN涂层的防护效果更佳。