陶瓷刀具表面微织构激光加工工艺的实验研究

较好的刀具表面微织构可以改善刀具摩擦磨损性能,提升刀具切削性能,延长刀具使用寿命。针对光纤激光在陶瓷刀具表面加工微织构的过程中,激光功率、频率、扫描速度和扫描次数对微沟槽尺寸和形貌的影响进行了实验研究。确定了使用1064 nm波长光纤激光器在陶瓷刀具表面加工微织构的合理参数。选用不同形貌微织构和无织构刀具进行摩擦磨损实验并进行对比。实验结果表明,微织构可以降低陶瓷刀具表面摩擦系数,提高其抗磨损性能。微织构沟槽深度或宽度较大时作用效果较差。     

微磨料气射流加工特性实验研究

为了获得微磨料气射流加工的一般原理,设计了一套微磨料气射流喷砂实验装置,利用该装置实验调查了射流特性及喷射参数对微磨料气射流加工的影响规律,并结合气固两相流理论对问题进行了分析。得到了微磨料气射流加工中喷射距离、喷射时间和磨料粒度对加工效果的影响规律,最终确定了合理的加工参数。     

皮秒激光对医用钛合金植入物表面微加工及生物相容性的研究

钛合金具有优良的综合性能,作为医用金属植入材料广泛应用于临床医学,而在钛合金植入物表面进行微造型有助于提高钛合金的生物相容性。采用1064nm波长的皮秒激光在钛合金(Ti-6Al-4V)表面进行微造型实验,并验证微造型的生物相容性。设计正交实验,通过扫描电子显微镜、扫描探针显微镜和共聚焦显微镜分析了样件表面形貌,建立微造型几何尺寸与激光参数的关系,确立了最优工艺参数,完成钛合金微造型样件制备。进行了大鼠骨髓间充质干细胞培养和免疫荧光观察细胞骨架实验。实验表明,微造型对细胞生长起到促进和引导作用。     

微通道板表面羟基化工艺研究北大核心

研究了3种微通道板基底羟基化的方法,测量了羟基化处理后微通道板基底表面水接触角及通道端面的形貌变化,分析了各种方法中微通道板基底的亲水性和腐蚀情况。实验结果表明:氨水双氧水溶液对基体表面的亲水性能提升不大,NaOH溶液对基体有腐蚀作用,经食人鱼溶液处理的基体表面亲水性明显提高且无腐蚀作用。研究了微通道板在食人鱼溶液中的浸泡时间和浸泡温度对表面亲水性的影响。结果表明:随着浸泡温度的增加,微通道板表面水接触角先减小后增大,当温度为80℃时达到极小值,浸泡时间对微通道板表面的亲水性影响不大。最终确定了微通道板表面羟基化工艺:浸泡温度为80℃,静置时间为20~60 min。     

硅微悬臂梁谐振器的电激电拾方法研究

采用电热激励、压电拾取方法对硅微机械悬臂梁的谐振性能进行了实验研究。成功实现了对硅微悬臂梁谐振器前三阶振型的实验测试。电热激励利用在硅微机械悬臂梁表面优化设计的热激励电阻加以实现。为拾取硅微悬臂梁的微弱谐振信号,在硅微悬臂梁表面优化设计并制作了压敏电阻全桥,利用压敏电阻的压电效应实现对谐振微弱信号的拾取。     

基于共面斜叉指状电极的微流控芯片内液滴检测技术

为了监测微流控芯片内的反应过程及反应程度,对液滴在反应中的状态及内容物含量变化进行实时检测变得至关重要。利用T型微流路通道生成微液滴,通过对氧化铟锡(ITO)玻璃进行腐蚀获得共面斜叉指状电极,在电极表面旋涂钝化层避免电极污染。微流路通道中的液滴进入共面电极感应区域可有效引起其电容量变化,进而可以检测芯片内液滴的数量、平均长度、流速和内容物含量等。实验结果表明,设计的共面斜叉指状电极检测灵敏度优于传统的单对并列电极的24%以上。借助光学检测方法得到液滴长度检测的误差在6%以内。利用本检测装置对不同质量分数的甲醇、乙醇和异丙醇液滴进行了检测。实验结果的变化规律与电容检测理论相一致,验证了本液滴检测装置的有效性和可靠性。     

纳米压入法测量中初始接触点判断问题研究

对于纳米压入法 ,在加载过程中 ,压头尖与试样表面的初始接触点必须判断准确 ,初始接触点判断的精度将对测量结果产生很大的影响。本文利用西安交通大学精密工程研究所研制的微力微位移测试仪 ,对初始接触点判断的相关问题进行了深入研究。在压头尖与试样表面接触前 ,由电容测微仪测得的位移值是加载装置空载下的输出值 ;而当压头尖与试样表面接触后 ,压头与试样之间将产生作用力 ,使电容测微仪的测量值偏离加载装置空载下的输出曲线趋势。分别用一直线和一多项式曲线对压头无载荷和有载荷作用时测得的电压位移曲线进行拟合 ,拟合直线和曲线的交点即可作为初始接触点。大量的实验表明 ,运用上述方法可使初始接触点的判断精度在± 10nm。     

一种微通道换热器的设计与分析(英文)

设计了一种用来测试微通道换热性能的实验装置。该系统由微通道换热器、模拟热源、微型水泵、连通管、测试三通及其它测试元件构成。通过检测温度、压力和流量等参数能够得到微通道的传热和摩阻参数。针对该实验装置,对微通道中流体的压降和传热分别进行分析和研究。实验表明,当微通道水力直径为381μm时,宏观理论公式已不适用于微通道摩阻及其换热的计算。此时,微通道的摩阻比宏观理论计算值小31.6%～41.9%;微通道结构具有良好的换热性能,其Nu可达9.2。     

紫外激光加工陶瓷刀具表面微织构的实验研究

为了得到紫外激光在陶瓷刀具表面加工微织构的过程中,激光能量密度、扫描速率、扫描次数和频率对微沟槽尺寸的影响规律,采用单因素实验方法进行了紫外激光加工陶瓷刀具的工艺实验,确定了使用355nm波长紫外激光器在陶瓷刀具表面加工微织构的合理参量。结果表明,在陶瓷刀具上加工出合适微织构,可提高陶瓷刀具性能并延长寿命。     

纳米压入法测量中初始接触点判断问题研究

对于纳米压入法,在加载过程中,压头尖与试样表面的初始接触点必须判断准确,初始接触点判断的精度将对测量结果产生很大的影响.本文利用西安交通大学精密工程研究所研制的微力微位移测试仪,对初始接触点判断的相关问题进行了深入研究.在压头尖与试样表面接触前,由电容测微仪测得的位移值是加载装置空载下的输出值;而当压头尖与试样表面接触后,压头与试样之间将产生作用力,使电容测微仪的测量值偏离加载装置空载下的输出曲线趋势.分别用一直线和一多项式曲线对压头无载荷和有载荷作用时测得的电压位移曲线进行拟合,拟合直线和曲线的交点即可作为初始接触点.大量的实验表明,运用上述方法可使初始接触点的判断精度在±10nm.     

基于耦合模理论的Y型声表面波器件特性分析

声表面波理论是研究高性能声表面波器件的理论基础。耦合模理论因能正确、全面反映声表面波在压电材料上的传播特性得到广泛的重视。应用耦合模理论分析推导自行研制的Y型声表面波器件特性,并编制相应的软件包。应用该软件包计算Y型声表面波器件中心频率处的插入损耗(-12．6dB)与实验结果(约-13dB)相近,为声表面波器件提供一种有效的分析工具。     

激光衍射法测量表面张力和表面压

实验上实现了低频液体表面波的激光衍射,提出了激光衍射法测量液体表面张力和表面压。当激光斜入射到几百赫兹液体表面波上,观察到反射光形成稳定的、清晰的衍射光斑。理论上导出了衍射光斑的角宽度和表面波波长的解析关系,实验上验证了液体表面波的色散关系,计算了蒸馏水的表面张力和蒸馏水中加入不溶性表面活性剂———“苯”单分子膜的表面压。根据其机理,建立起一种实时、非接触测量液体表面张力和表面压的实用方法。     

用于波前校正的自由曲面反射镜设计方法研究

自由曲面反射镜拥有能够校正高能固体激光系统的波前畸变的能力。使用自由曲面反射镜进行波前校正,对镜子加工设计的精度有很高的要求。基于波前的相位互补原理,设计了自由曲面反射镜。并通过BP神经网络算法进行曲面重构,拟合出满足数控加工要求较高精度的自由曲面方程。     

一种基于地面气温的地表出射长波辐射的计算方案

研究了草地下垫面出射长波辐射Rlu和地面气温ta之间的关系,Rlu与ta之间具有很好的线性相关性,各个季节两者日平均值之间的线性相关系数普遍大于0.98,拟合曲线的回归标准差小于5.0W·m-2。并提出了基于地面气温的地表出射长波辐射的计算方案,并利用本站2004年9月-2005年8月一年期间的观测资料,对计算方案的可行性进行了论证。检验结果表明,各个季节Rlu计算结果的均方根误差和平均相对误差普遍小于5.5W·m-2和1.3％,计算值与观测值之间的一致性指数普遍大于0.95。该研究结果对于缺乏地表出射长波辐射观测资料的地区或缺损该资料的时段具有重要参考价值。     

界面电磁学的理论与应用

近年来以超构表面(metasurface)为代表的各种新型电磁表面在微波、太赫兹、光学频段不断涌现，一个新的被称为“界面电磁学”的电磁学研究领域正在逐渐浮现。文章首先对界面电磁学做了一个概述，主要明确了其学科定位和研究框架。基于其研究框架，对界面电磁学的基础理论、表面设计和系统应用三个方面逐一进行了深入介绍。相信界面电磁学的系统深入研究将会给电子信息系统带来重大的影响和变革。     

非球面扩束器的设计

本文根据像差理论,叙述了非球面扩束器的设计方法。带有高次曲面的扩束器物镜能对大相对孔径的透镜校正像差.通过具体的实例,阐明了相对孔径加大,物镜的高次项增加,目镜结构复杂化,筒长同时可以大大减小。     

圆柱突变结击穿电压及电场沿结边的分布

基于横向侧扩散与纵向体扩散结深构成椭圆形冶金结外形这一与工艺实际相符合的假设 ,通过圆柱对称解的归一化 ,提出了平面结击穿电场沿结边分布的解析解。理论结果阐述了不同结深及结边形状对边缘区击穿电压的影响规律 ,说明了表面击穿电压总是小于体内击穿电压的原因。     

一种NURBS曲面转化为Bezier曲面片的改进算法

NURBS曲面建模技术的应用是电磁散射计算中的重要研究内容.基于NURBS控制网格的剖分和规划处理,简并相似的计算,提出了一种将基于NURBS建模的曲面转化为分段Bezier面片的高效算法,简化了该过程的复杂度和计算量.结果表明该算法保持了良好的通用性和准确性,且曲面次数越高,控制顶点越多,在计算量上的优势越明显.     

基于傅里叶模型的雪面辐射特性研究

根据雪面温度域以及热流的周期性特点,在雪地表面热平衡方程的基础上,建立了雪面辐射温度的傅里叶模型。利用此模型不仅可以模拟辐射温度的周期变化,而且可以模拟出雪层参数、雪层下方介质参数、风速、地表空气相对湿度以及雪地表面的不同反照率对辐射温度均值及其起伏的影响。计算中采用了ＦＦＴ算法,提高了计算速度。结果表明,雪地表面的辐射温度与上述环境因素有很大关系。     

SPPs激射中Airy表面等离子的特性分析

为了研究表面等离子体(SPPs)传播产生的Airy等离子的特性,分析和仿真了Airy等离子的独特性质。利用SPPs的激射原理,对Airy等离子的本征态进行了理论分析,研究了光栅耦合SPPs的激射结构中Airy等离子的性质。结果表明:无衍射的Airy表面等离子不仅具有在近场能量放大和快速传播的特性,而且还能利用其特性控制光束的传播;Airy表面等离子只有在一定宽度下与光激发的相互作用才能抑制能量损耗,在基质宽度小于600 nm左右时无法出现显著的Airy表面等离子;不同宽度的基质条件下激射能量与产生Airy离子的趋势一致;Airy表面等离子在激发能量较小时就能实现快速传播,在2.3 eV作用时能量的增加对Airy的等离子的作用不再明显。这一研究对于SPPs的强局域化应用实现、表面光学处理和线性控制无衍射SP光学产生了积极的作用。