双底栅双壁碳纳米管场效应晶体管的构建和特性研究

构建了以双壁碳纳米管为导电通道、Al2O3和SiO2为绝缘层、Al和Si为栅极、Pd为源和漏电极的双底栅场效应晶体管,测量了晶体管的特性。观测到了双壁碳纳米管的三种典型的输运特性;观测到了两个底栅分别的调制作用;发现两个底栅的调制作用存在着显著的相互影响,使得场效应晶体管的特性明显不同于单栅器件,具备了逻辑“与”门的基本功能;利用能带图分析了双底栅器件的特性。     

用于空间辐射环境探测的金刚石探测器研究综述

空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点。对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效率高等优点,已逐渐取代其他两种探测器。金刚石辐射探测器是半导体探测器的一种,具有探测精度高、耐候性好、无需制冷、寿命长以及抗辐射能力强等优点,特别适合长周期、强辐射的深空探测。同时,金刚石禁带宽度大,不响应可见光,可实现日盲观测,已被欧洲空间局(ESA)用于太阳紫外辐射探测。俄罗斯工业技术中心在多种粒子复合探测方面正在研制宇宙射线光谱仪,尽管探测能区集中在中高能,但该光谱仪可实现电子、质子和重粒子的复合探测。基于目前金刚石辐射探测器在单粒子辐射探测中的应用及空间复杂的多种粒子辐射环境,我国的空间辐射环境探测研究应通过设计基于多层金刚石膜的单粒子辐射探测器来提高探测器的能量分辨率,再构建探测器矩阵进行多种粒子复合探测,将人工神经网络算法引入数据处理过程,以拓展探测范围到低能区,实现全能量范围粒子的探测,从而为开展金刚石探测器在空间站、深空辐射环境探测等领域的应用探索奠定基础。     

用于空间辐射环境探测的金刚石探测器研究综述

空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点.对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效率高等优点,已逐渐取代其他两种探测器.金刚石辐射探测器是半导体探测器的一种,具有探测精度高、耐候性好、无需制冷、寿命长以及抗辐射能力强等优点,特别适合长周期、强辐射的深空探测.同时,金刚石禁带宽度大,不响应可见光,可实现日盲观测,已被欧洲空间局(ESA)用于太阳紫外辐射探测.俄罗斯工业技术中心在多种粒子复合探测方面正在研制宇宙射线光谱仪,尽管探测能区集中在中高能,但该光谱仪可实现电子、质子和重粒子的复合探测.基于目前金刚石辐射探测器在单粒子辐射探测中的应用及空间复杂的多种粒子辐射环境,我国的空间辐射环境探测研究应通过设计基于多层金刚石膜的单粒子辐射探测器来提高探测器的能量分辨率,再构建探测器矩阵进行多种粒子复合探测,将人工神经网络算法引入数据处理过程,以拓展探测范围到低能区,实现全能量范围粒子的探测,从而为开展金刚石探测器在空间站、深空辐射环境探测等领域的应用探索奠定基础.     

叶脉型微通道热沉设计及散热特性分析

为改善相控阵天线多热源阵面温度的均匀性,基于植物叶脉优良的传质特性,提出一种用于相控阵多热源阵面的叶脉型微通道热沉。首先,对叶脉型微通道热沉的流动特性和散热特性进行仿真分析,得到热沉的热源温度分布。然后,以热源温度标准差最小化为目标,进一步优化叶脉型微通道结构,得到了非对称叶脉型微通道拓扑结构。最后,采用金属3D打印加工了铝基微通道热沉样件并进行散热性能测试。数值仿真结果表明,相比于传统平行微通道热沉,叶脉型微通道热沉不仅强化了传热,而且使得热源温度更均匀,压力损失更小;实验结果验证了叶脉型微通道热沉优良的散热性能。研究结论可为相控阵多热源阵面的热沉设计提供依据。     

微通道换热器在热管/蒸气压缩复合空调机组中的应用

热管与蒸气压缩复合空调机组是适用于基站等高发热空间的全年制冷解决方案,在能效、成本和运行维护方面均具有良好的优势。但是复合空调机组换热器尺寸比传统基站空调尺寸大很多,造成整机产品体积大、质量大,在移动通信基站的商业化应用中受到制约。为此,本文提出基于微通道换热器在热管/蒸气压缩复合空调机组中应用的技术方案,与采用铜管铝翅片换热器的热管/蒸气压缩复合空调机组进行试验对比分析。试验结果表明,采用微通道换热器技术,室内机宽度和高度分别减小16%和17%,质量减小22%,室外机宽度和高度分别减小21%和24%,质量减小28%。整机能效比在蒸气压缩制冷工况下提高6.4%,在热管制冷工况下提高4.7%。同时该技术方案较好解决微通道蒸发器翅片冷凝水排水不畅、蒸发器制冷剂分配不均等技术问题。     

滑坡崩塌岩体推力监测用分布式OTDR技术

提出了一种用圆形弹膜片和微弯调制机构进行应力传感,用光时域反射探测(OTDR)技术进行测量的分布式光纤应力传感方法。全面阐述了单模光纤微弯应力传感原理及应力传感器的动态范围与分布个数的关系。提出了一种不需要双光路信号就减小了光源波动及环境因素对测量的影响的解调应力方法。建立起了对岩体推力进行监测的试验系统,野外试验表明该传感器具有高灵敏度、高空间分辨率、工程实用性好的特点。     

微通道正弦型底面结构对局部流动和传热特性的影响

为研究微通道的正弦型底面结构对流动和传热性能的影响,设计了5种正弦型底面结构的微通道,并采用数值模拟方法研究其在不同雷诺数下通道内局部流动情况和传热性能。结果表明,正弦型微通道内存在二次流;正弦型微通道内局部压力、泊肃叶数、壁面温度和努塞尔数沿着流动方向都出现波动的趋势,但后两者较平缓。在所研究的雷诺数范围(230～1 060)内,正弦型微通道平均泊肃叶数随着雷诺数增大而增大;部分正弦型结构微通道在雷诺数不大于600时,平均努塞尔数略低于光滑通道,说明传热效果有所降低;在雷诺数大于600时,所有正弦型通道的平均努塞尔数大于光滑通道,表明传热效果较好。     

微通道人工空穴汽泡核化跃离的lattice Boltzmann模拟

研究微纳尺度的汽泡动力学行为是微纳流动与传热的基础前沿。基于作者提出的能描述相变之热质传递的lattice Boltzmann 大密度比多相流复合模型,该文数值研究了单微通道中汽泡在人工空穴上核化跃离的物理过程,量化分析了汽泡核化、跃离和运动对微通道内液相流动和传热的影响,可为理论探索人工空穴强化微通道传热提供有意义的参考。     

横置正弦型凹穴微通道中超临界LNG流动传热特性研究

为强化印刷电路板式换热器(PCHE)中超临界LNG强化换热特性,基于处理表面强化换热技术,提出一种正弦型凹穴矩阵微通道模型,并对超临界LNG在其内部流动换热特性进行数值模拟研究。研究了不同凹穴结构阵列微通道流动换热性能和入口质量流量、正弦型凹穴高度和重力对范宁摩阻系数、对流传热系数及综合换热评价因子的影响,最后引入壁面平均涡强对正弦型凹穴局部流动与换热机理分析。结果表明:正弦型凹穴能够强化超临界LNG换热特性,换热效果与入口质量流速成正比,且环向横置阵列优于环向竖置阵列;凹穴高度增加,微通道中流动传热系数也随之增大;通过对比施加不同方向的重力对通道的流动换热影响,施加逆流方向的重力可以强化正弦型凹穴微通道的流动换热特性;结合综合换热评价因子分析,正弦型凹穴能够显著强化通道流动换热性能,并且凹穴高度0.2 mm阵列微通道换热性能最佳;通过壁面平均涡强分析正弦型凹穴通道局部流动换热机理,其能够产生强力漩涡使边界层变薄,对主流区域恶化程度低,能够加速热量由壁面向主流区传递,实现微通道表面强化换热。     

二氧化钒微测辐射热计的制备及工艺

针对二氧化钒微测辐射热计在红外吸收型气体检测方面的应用,采用微电子机械系统(MEMS)体硅工艺制备了二氧化钒微测辐射热计,重点对关键工艺进行了研究;通过优化工艺参数及步骤,制得的微测辐射热计结构稳定,成品率高;对单元器件的性能参数进行测试,结果表明,在光源调制频率为1Hz时,单元器件的响应率为18.1kV/W;探测率为1.37×108cmHz1/2/W;热时间常数为72.4ms。     

显微栅线投影相关法及其在三维形貌测试中的应用

基于数字图像相关法解调被物体高度调制的投影栅线平移量的原理，提出了显微栅线投影相关法的概念。该方法是栅线投影法和数字图像相关方法相结合的产物，用于测量微结构的三维形貌和离面变形。系统阐述了该方法的测量原理和详细的标定过程，研究了该方法在微薄膜挠度测量中的应用。测量结果表明，显微栅线投影相关法简单易行，测试结果可靠，配合高速图像采集系统，可用于微结构的动态测试，从而为实现微结构动、静态测试展现了新的应用前景。     

复射线法及其在水声技术中的应用研究

声波是水中携带信息的最佳载体,水声技术是开展水下通信、探测等常用技术,具有较大的发展潜力。复射线法认为一个复源点的射线束,复源点与等效复源点关系和几何光学源点、等效光源关系是一致的,遵守几何光学ABCD定律,基于此学术界开展了大量基础研究。当前比较成熟的复射线法方法主要包括复射线法追踪法、复射线法近轴近似法、复合复射线法、复射线展开法等,在水声理论中复射线法技术主要用于指向性声场、计算散射场分析。近年来,有关于复射线法研究较少,特别是随着高速水声正交多载波调制(OFDM)通信系统的构建,反射法的应用领域变得十分狭窄,应将复射线法与非相干水声通信、相干水声通信、扩频水声通信相结合,以提高水声波的空间分辨率、提高波束形成算法的稳健性、提高波束形成的抗干扰能力。     

含橡胶轴承轴系振动传递主动控制研究

研究基于惯性式作动器的轴系振动主动控制方法,用于抑制轴系振动向弹性基础传递。首先通过简化的轴系模型,分析了随转速变化的橡胶轴承支承特性导致轴系振动特性显著改变的原因,然后提出控制通道模型在线辨识与周期振动抑制方法。使用LMS辨识算法和子空间滤波方法获取轴系运行状态下的控制通道的脉冲响应,滤除其中由转速调制的周期干扰信号,并使用内嵌饱和抑制与干扰重构的Filtered-x LMS算法构建由转速调制的周期干扰的抑制方法。仿真和试验结果表明,经过滤波的脉冲响应的在线辨识模型更加有效,而且控制方法能够抑制转速调制的周期干扰,减小弹性基础振动。     

双层树型微通道热流耦合场数值研究

建立了双层树型微通道换热器三维模型,模拟分析了其热流耦合场。对比单、双层树型微通道换热器的最高温度及双层树型微通道在顺流、逆流、交叉流三种情况下的冷却效果及底面温度分布所占比例。底部热流密度qw=50 W·cm-2时,单层树型微通道底面最高温度为102.5℃,双层树型微通道底面最高温度低于63.38℃,底面温度低于60℃部分所占比例均高于60%。双层树型微通道冷却效果明显优于单层,在逆流方式下,双层树型微通道底面温度分布均匀,中心部分具有较低温度,有效改善了一般换热器散热不均而造成的中心部分温度过高的问题。     

2D－SROP－1型光学轮廓仪中调制误差的分析与抑制

应用ＰＺＴ作为微位移驱动机构，研制成２Ｄ－ＳＲＯＰ－１型光学轮廓测量仪，它的垂直分辨率可达１ｎｍ，可测量Ｒｎ＜０．１ｕｍ的表面。本文分析了微位移调制误差对仪器的影响，导出了测量相位偏差４ψ与调制误差△β的关系，考查了串联电容对微位移特性的影响。结果表明，在微位移调制器上串联一适当电容，使在仪器工作频率范围内响应线性度达到１．０８％，保证了仪器的测量精度。     

微纳通道型真空漏孔研究进展

传统真空漏孔存在难以实现尺寸可控制作、分子流压力范围有限等问题,而利用微纳通道型真空漏孔可以有效解决上述问题。本文阐述了一维/二维微纳通道型真空漏孔的加工方法,即使用光学曝光、刻蚀工艺在硅基底上制备微纳沟槽,结合键合技术实现微纳通道密封;通过金属封装、玻璃浆料键合、毛细管连接工艺实现硅基微纳通道型真空漏孔与金属真空法兰的封装连接。该类型漏孔有望在真空计量、极小流量控制和漏率测试等方面取得应用。     

叠层法制备玻璃陶瓷微通道反应器的研究

以60%(质量分数)的硼硅酸盐玻璃粉体与40%(质量分数)的Al2O3复合后获得的玻璃陶瓷粉体为固相,利用水性苯丙乳胶作为粘结剂得到了性能较好、结构均匀、高致密度、无毒环保的玻璃陶瓷流延片。通过室温直接叠层获得了微通道反应器原型器件。在860℃烧结后,微通道反应器原型器件的相对密度最大可达93.38%,体积密度达2.48g/cm3。所制备原型器件的T型通道在烧结后形状规则、无变形,说明利用水基流延叠层工艺制备微通道反应器是可行的。     

中波红外多光谱成像技术研究

多光谱成像技术结合成像和光谱测量技术,同时探测目标的光谱和几何特征,在目标识别和抑制背景杂波方面具有技术优势。研制了一套工作于中波红外波段的四通道多光谱成像系统。利用窄带滤光片和面阵探测器技术,构建了基于时序扫描的凝视成像型红外多光谱成像系统。根据红外探测器性能参数,对各个光谱通道的温度灵敏度进行了估算。在系统设计时通过合理地滤光片布局,尽量延长各个光谱通道的信号积分时间,以提高各个光谱通道温度灵敏度。利用研制的中波多光谱成像系统,对室外进行了成像,并对各个通道的成像结果进行了比较分析。     

树型微通道换热特性数值研究

建立了三维树型微通道换热器模型,模拟并分析了其热流耦合场。对比了单、双层微通道换热器的最高温度及双层树型微通道在顺流、逆流、交叉流三种情况下的冷却效果。底部热流密度qw=50W·cm-2时,单层微通道底面最高温度为102.5℃,双层微通道底面最高温度均低于63.38℃,且底面低于60℃部分所占比例均高于60%。双层微通道冷却效果明显优于单层微通道,且在逆流方式下,双层微通道底面温度分布均匀,中心部分具有较低温度,有效改善了一般换热器散热不均而造成的中心部分温度过高的问题。     

微结构塑件注塑成型的复制度分析EI北大核心CSCD

以典型微结构塑件———微流控芯片为研究对象,对芯片纵、横微通道的复制度进行比较、分析。发现在注塑成型过程中,由于熔体与型腔微凸起之间的作用关系不同,导致芯片纵、横微通道的复制度存在明显差异,且横向微通道两侧的开口形状也不一致;基于熔体充模流动基本理论,建立了用来描述横向微通道开口圆角大小的数学表达式;利用新型电热式变模温注塑成型系统,对上述分析结果加以实验验证。结果表明,实测横向微通道开口圆角大小与计算结果基本一致。