氧化锌纳米线振动问题研究

采用连续介质理论与分子动力学模拟相结合的方法,研究了氧化锌纳米线的振动问题.建立了氧化锌纳米线核壳模型,解释其等效杨氏模量及压电常数的尺寸效应.通过连续介质理论求得氧化锌纳米线振动固有频率,并与分子动力学模拟得到的结果进行对比.研究表明,氧化锌纳米线在极化方向的等效拉伸杨氏模量随着横截面尺寸的增加而逐渐增大,且通过核壳模型分别求得核、壳拉伸杨氏模量.拟合得到的等效拉伸杨氏模量与分子动力学方法获得的等效拉伸杨氏模量符合得很好.根据连续介质理论得到等效弯曲杨氏模量,发现等效弯曲杨氏模量也随着横截面尺寸的增加而增大.氧化锌纳米线极化方向的压电耦合能力比一般压电陶瓷好,压电常数随着横截面尺寸的增加逐渐减小.氧化锌纳米线在不同温度条件下的振动频率没有明显变化,在不同外电场条件下的振动频率有显著变化.分子动力学模拟得到不同横截面尺寸的氧化锌纳米线振动频率不同.根据连续介质理论,求得悬臂Timoshenko梁模型相应尺寸的振动频率,发现横截面的尺寸越大,连续介质理论与分子动力学模拟得到的振动频率越接近.     

硅纳米悬臂梁传感结构压阻特性的试验研究

为了研究拉伸和大形变弯曲共存状态下硅纳米悬臂梁传感结构的压阻特性,采用CMOS工艺制作了硅纳米悬臂梁传感测试结构,结合原子力显微镜和半导体参数测试仪对其电学参数进行了测量,其位移灵敏度高达1.58216×10-4/nm。在电阻相对变化率实验测量和ANSYS有限元平均应力仿真的基础之上,进而提出了一个非线性压阻模型来提取大弯曲硅纳米悬臂梁的一阶和二阶压阻系数。研究结果表明:其一阶压阻系数约为体硅的5倍,该巨压阻效应为利用硅纳米压阻传感结构来实现超高灵敏度的纳米压力传感器提供了可能的途径。研究结果同时也揭示了要获得高的灵敏度和好的可靠性,硅纳米悬臂梁的长度设计需要折衷考虑。     

微构件316L在力电耦合下力学行为实验研究

力学场与电场造成的场耦合下,微构件材料的力学行为的研究有重要的意义.用自制的微拉伸装置,通过对不同电流作用下的直径为20 m的316L微构件进行拉伸实验,发现微构件在拉伸作用下出现明显的塑性变形;力学性能与宏观性能有所不同,出现了小尺寸效应;不同电流作用下,微构件的弹性模量和拉伸强度随电流的增大而降低,获得了可靠的设计参数.     

多孔硅残余应力的研究

利用电化学腐蚀的方法在p型单晶硅(100)衬底上制备了多孔硅薄膜。利用微拉曼光谱法分别测量了处于湿化—干燥—再湿化3个阶段的多孔硅薄膜的拉曼频移,对多孔硅内应变引起的频移改变量和纳米硅晶粒因声子限制效应引起的频移改变量进行分离,找到多孔硅薄膜残余应力与拉曼频移之间的关系式。利用这一关系式,对不同孔隙率的多孔硅薄膜的残余应力进行了计算,获得了和声子模型拟合方法相一致的结果。研究中发现,多孔硅表面残余应力随孔隙率的增加而线性增大,其原因为随着孔隙率的增加,多孔硅晶格常数增大,且干燥过程中残液的蒸发产生的毛细应力使多孔硅薄膜与基体硅间晶格错配程度增大造成的。     

微结构参数对多孔硅层热绝缘性能的影响

研究了多孔硅层厚度,孔隙率以及多孔硅中微晶粒尺寸三个微结构参数对其热绝缘性的影响机制.实验选用p ,p-两种掺杂浓度的硅片基底,采用电化学腐蚀法,通过改变腐蚀时间和腐蚀电流密度获得不同微结构参数的多孔硅层.分别采用显微拉曼光谱法及测量显微镜聚焦法测量了样品的热导率和厚度.研究发现,多孔硅层厚度影响热量传输路径,而孔隙率和微晶粒尺寸通过降低热导率从而使多孔硅的绝热性增强.     

硅纳米梁的静态特性分析

提出了用于分析硅纳米梁静态弯曲的半连续体模型.与传统的连续体模型相比,该方法考虑了厚度方向进入纳米尺度所带来的物理特性的离散化现象.基于Sun-Zhang提出的应变能量计算模型,运用变分原理,推导出半连续体模型.从计算结果可以看出,几何尺寸和表面原子的重构、弛豫效应对梁的弯曲有一定影响.该模型分析梁的弯曲得到的结果与连续体模型相比偏小,随着尺寸的增大误差逐渐减小,在宏观尺寸下两种模型最终趋于一致.     

退火对电容型硅纳米孔柱阵列湿度传感器性能的影响

基于硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)制备电容型湿度传感元件,并在250℃、450℃和550℃三个温度下对元件进行退火处理。测试数据显示,在测试温度低于550℃时,Si-NPA湿敏元件灵敏度随退火温度的升高而增大,但响应时间略微延长,湿滞回差略微增大;550℃退火后,元件的灵敏度急剧降低。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)对不同温度退火的硅纳米孔柱阵列表面形貌进行观察,发现550℃退火元件的微观多孔结构发生了明显变化,即多孔结构致密化。结果表明,通过合适温度退火可以显著提高Si-NPA湿敏元件灵敏度,同时仍然保持较快的响应速度和较小的湿滞回差。     

二维黑磷纳米片的液相剥离和稳定性研究

黑磷是一种具有天然褶皱结构的直接带隙二维半导体材料,因其拥有诸多传统二维半导体材料不具备的优秀特性,故自 2014 年起倍受研究人员的青睐。在该研究中,首先,通过液相剥离方法成功制备了不同尺寸大小的二维黑磷纳米片;其次,用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微 镜对样品的尺寸、形貌、厚度进行系统表征,并对不同尺寸大小的二维黑磷的拉曼散射光谱进行了研究。由于黑磷在水中会逐渐反应生成磷酸或亚磷酸,所以黑磷在水氧环境中会逐渐分解。而黑磷的可降解性是它作为可降解生物医用材料的重要基础,故对不同尺寸的黑磷纳米片的降解特性进行了一系列的检测。研究不同尺寸黑磷纳米片水溶液的吸收光谱和 pH 值随时间变化过程发现,黑磷纳米片在前 3 天会迅速降解,之后其降解速率逐渐平稳;同时发现纳米片的尺寸越小,其降解速率越快。     

一种新型硅基厚膜压力/温度传感器的设计和制作

设计并制作了一种新型传感器,它包含压阻式压敏元件和热敏元件两部分.其中压敏元件采用比常规更厚的50μm硅杯薄膜(500μm× 500 μm),增大了体硅上高应力区的面积,在降低工艺要求的同时提高了线性测量范围和过载压力.压敏电阻设计为折线结构,采用优化的几何尺寸,并将其部分制作在高应力体硅上以获得更高灵敏度.体硅上的温敏电阻随压敏电阻利用同步注入工艺制作,减小了工艺复杂度.该器件工艺简单,成品率高,与标准IC工艺兼容.初步的测试结果表明器件具有良好的性能.     

硅纳米梁振动基波频率的半连续体模型

基于Sun-Zhang提出的应变能量计算模型,根据动势能转换与守恒原理,提出了用于分析硅纳米梁基波频率的半连续体模型。与传统的连续体模型相比,该方法考虑了厚度方向进入纳米尺度所带来的物理特性的离散化现象。本文对理论推得的基频模型进行了验证,在极小尺寸时,使用分子动力学软件MaterialStudioTM验证,在较大尺寸时,用连续介质模型验证,从验证结果可以看出,在这两种尺寸下,各自都很吻合,说明该模型可以适用于从纳米尺寸到宏观尺寸的所有尺度范围。     

Effective solution of certain problems of theory of schedulings of nets

Cybernetics and Systems Analysis -     

机车空调逆变电源设计

本文讨论的是机车空调逆变电源系统的设计与研究。该电源系统主要是由DC/DC的BOOST升压部分和DC/AC三相逆变部分两部分组成。DC/DC部分所得直流电压通过DC/AC部分逆变成三相交流电,供给空调机组工作。同时,为使电源系统能更可靠的运行,也设计了相应的故障检测、保护等辅助电路。     

制造型企业仓储物流管理的RFID应用——卷烟厂按垛出库及到货扫描系统初探

针对国家烟草管理的现状,有关主管部门在全国推行“行业卷烟生产经营决策管理系统工程”,利用条码等自动识别技术手段实时掌握全国的生产经营信息。但某卷烟厂此前的物流环节已经是“件烟成垛”运输,如何在尽可能保持原有企业管理体系的前提下,达到有关部门的数据统计要求,解决成垛卷烟的物流和信息流的交互与统一问题成为技改的核心。该项目成功的将条码识别与射频识别有机结合起来,为烟草行业信息化提供了生动的应用案例。     

煤矿多功能物联网读写器的设计

介绍了物联网的概念和结构组成,分析了物联网在煤矿中的具体应用,详细介绍了一种具有煤矿特色的多功能物联网读写器的设计与实现。该读写器应用在物联网的感知层,能够进行物体识别和各类物理信号与环境参数的传送,为煤矿应用物联网提供了一个很好的感知层解决方案。     

机械臂绝对定位精度测量

提出了用激光跟踪仪标定机械臂的D-H参数、测量机械臂绝对位姿以及对机械臂的绝对定位精度进行分析的方法;用激光跟踪仪测量机械臂各个关节单独运动时得到的一系列离散点,就可确定机械臂各个关节的轴线,由此建立机械臂的D-H坐标系,并对D-H参数进行标定;然后,给出了由6D激光头位姿确定机械臂末端位姿的方法;最后,推出了由测量位姿值与命令位姿值相比较,得到机械臂绝对定位的位置和姿态偏差的方法;这些方法可以有效、迅速地完成对机械臂绝对定位精度的测量.     

Determination of the possible duration of performance of a set of tasks

Cybernetics and Systems Analysis -