表面活性剂对Cu-H_2O和ZrO_2-H_2O纳米流体稳定性的影响

通过添加表面活性剂制备了Cu-H2O和Zr O2-H2O纳米流体,研究了十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和辛基苯基聚氧乙烯醚等表面活性剂对Cu-H2O和Zr O2-H2O纳米流体分散稳定性的影响;并利用分子动力学方法计算出不同表面活性剂分子与Cu/Zr O2颗粒表面的相互作用能。结果发现添加表面活性剂可较大程度地提升纳米流体的稳定性,而尤以添加十二烷基苯磺酸钠的效果最为明显,计算结果也显示十二烷基苯磺酸钠分子与Cu/Zr O2间的吸附作用最强。此外,还模拟了SDBS与Cu-H2O纳米流体中Cu颗粒的吸附行为。     

不同晶态比条件下氢化纳米硅薄膜光学性质的研究

利用等离子体化学气相沉积系统,在射频源和直流负偏压源的双重激励下,保持射频功率、反应室气压、衬底温度、硅烷与氢气混合比以及总流量不变,改变直流负偏压从50～250V,在康宁7059玻璃衬底上制备了本征氢化纳米硅薄膜。利用拉曼散射仪表征了不同直流负偏压条件下薄膜微结构特征;利用Shmadzu UV-2450型光谱仪测试了薄膜样品透射图谱。研究发现提高直流负偏压将导致晶态比、沉积速率发生变化。薄膜的光吸收系数和消光系数随波长增加呈下降趋势;不同晶态比薄膜的悬挂键和有效载流子浓度、致密程度、键畸变程度和悬挂键数目的差异,致使晶态比增加,薄膜的吸收系数、消光系数在波长为400nm附近依次增加,光学带隙值从1.96eV减小到1.66eV。     

基于量子效应的微型推进器设计

微/纳机电系统(MEMS/NEMS)技术的发展,大大促进了航空航天领域飞行器的微型化。依据量子理论,有效提取真空中的零点能,并以此作为驱动能源,可以解决微型飞行器由于必须携带燃料而增加重量等问题。从理论上阐述了真空零点能及Casimir力的产生机理,研究了真空中两平行平板和矩形腔等结构设计依据,提出并建立了以Casimir力作为驱动力的微型推进器设计模型。     

扶手椅型单壁碳纳米管的扭转和弯曲变形

实验提出了一种针对单壁碳纳米管的原子尺度有限元模型.利用该模型对(5,5)型扶手椅型单壁碳纳米管的扭转和弯曲变形过程进行了模拟,发现其屈曲的临界扭转和纯弯曲角度分别约为40°和20°,与扭转屈曲相比,该碳管更容易发生弯曲屈曲.当弯扭复合变形时发生屈曲后,卸载时壁面褶皱的回复比较缓慢.在某些情况下,碳管的局部势能的变化与经典连续介质力学理论不一致,对此本文结合原子势理论给出了模拟结果的原子尺度的解释.     

探针尺寸对Si-DLC薄膜表面粘附和摩擦的影响

采用AFM尖头探针、球头探针和平头探针对Si-DLC膜进行摩擦实验,研究了薄膜的微观摩擦力学性能,探讨了不同接触尺度下薄膜表面粘附力及摩擦产生的机理,建立了不同探针与薄膜表面粗糙峰的接触模型,推导了表面粘附力与接触面积的关系表达式,表明在微观接触中,接触面积对粘附力起着主导作用。尖头探针与薄膜表面的微观摩擦系数取决于表面粗糙峰的斜率,与粗糙峰的高度相关不大;球头探针与薄膜表面的摩擦力主要取决于单位面积接触粗糙峰密度;平头探针与薄膜表面的摩擦力主要取决于外加载荷,表面形貌的微观尺寸效应可忽略。     

纳米硅薄膜超微压力传感器设计与性能研究

利用纳米硅薄膜良好的力学与电学特性,设计出超微压压力传感器芯片结构:双岛-梁-膜结构.利用ANSYS进行了静力分析、模态分析、谐反应分析、瞬态分析,结果表明:该结构具有灵敏度高、线性度好、动态响应快等优点.     

石墨烯对多孔硅光学性能的影响北大核心

采用电化学腐蚀法,通过改变腐蚀电流密度制备出不同孔径的多孔硅衬底。通过荧光分光光度计对多孔硅进行光致发光性能测试,测试结果发现腐蚀电流密度会对其光致发光性能产生影响,当腐蚀电流密度为30 mA/cm^2时,制备出的多孔硅光致发光性能较好。通过湿法转移法将化学气相沉积(CVD)法制备出的石墨烯转移到多孔硅表面,利用喇曼光谱对石墨烯进行质量及层数检测。通过荧光分光光度计及傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对复合材料进行表征。结果表明石墨烯可以改变多孔硅表面态,使多孔硅的光致发光性能得到极大的提高。研究成果为多孔硅应用到光学传感器中提供了新的研究方向。     

基于弹性体材料仿生手的设计、制造及其控制

软体机器人是近年来的研究热点,涉及信号检测、控制、致动等多个方面。基于弹性体材料设计制备了一种符合人体手指运动规律的弯曲致动器及其仿生手和电容式可拉伸传感器。仿生手总共设计有14个弯曲关节,且每个弯曲关节都由外部管道独立控制,当外部气压达到50 k Pa时,手指关节能够实现90o的弯曲变形,最大指尖压力为210m N。可拉伸应变传感器在200%应变下表现出良好的稳定性和可逆性,将传感器贴在手指关节上具有监测手指运动的功能。最后,将传感器贴于手套上作为可穿戴器件,通过单片机控制系统采集手套上传感器由于手指弯曲产生的信号,信号经蓝牙传输,实现对气动回路的有效控制,最终完成对仿生手的远程实时操控。研究结果可应用于远程交互、生命科学等领域。     

微管道中Cu-水纳米流体的流动特性(英文)

采用数值模拟和实验相结合的方法,对压力驱动下质量分数为1%的Cu-水纳米流体在直径分别为25μm和50μm且长度不同的微管道中的流动特性进行研究.实验过程中采用两步法制得稳定的纳米流体.研究结果表明,纳米流体的流量-压力特性基本呈线性关系,且流量随驱动压力的增大而增大,其流动特性符合单相流体的假设.但模拟结果与实验结果之间存在一定的差异,主要是由于基液中颗粒的团聚结构、纳米流体黏度的变化、尺度效应和边界滑移等因素造成的.     

基于正交试验的热障涂层性能变化规律研究

热障涂层广泛应用于燃气轮机、飞机发动机等装备上,其性能直接影响装备的使用寿命。本文采用大气等离子喷涂工艺,在GH4169高温合金表面依次制备NiCoCrAlY金属粘结层和ZrO_2-8%wtY_2O_3陶瓷层。采用扫描电镜和残余应力测试仪对样品的表面形貌、孔隙率以及表面的残余应力进行测试。通过正交试验研究喷涂工艺参数对热障陶瓷层厚度、孔隙率以及残余应力的影响,实验结果表明,对陶瓷层厚度的影响因素从大到小顺序依次为氢气流量,电流,氩气流量,喷涂距离;在相同的制备时间内,陶瓷层的厚度随着电流与氢气流量的增大而明显的增大;随着氩气流量与喷涂距离的增大,陶瓷层的厚度随之减小;对陶瓷层孔隙率的影响因素从大到小顺序依次为喷涂距离,氢气流量,电流,氩气流量。当氩气流量从30 slpm/min增加到40 slpm/min时,氢气流量从5slpm/min增加到10 slpm/min时,孔隙率随之增大;当氩气流量从40 slpm/min增加到50 slpm/min时,氢气流量从10 slpm/min增加到15 slpm/min时,孔隙率随之减小。当喷涂距离从5 mm增加到10 mm时,孔隙率随之减小,而当喷涂距离从10 mm增加到15 mm时,孔隙率急剧升高,而随着电流的增大,孔隙率减小。电流、氢气流量以及氩气流量对涂层残余应力造成很大影响,随着电流以及氢气流量的增大,氩气流量的减小,涂层表面的残余应力急剧上升。