静压驱动下微流体的流动特性

从微沟道的加工工艺出发,建立了一套利用静压驱动微流体的测试方法.该方法比较容易实现压差的恒定.分析了不同因素如压差、工作流体类型、温度等因素对流体流动特性的影响,既得到了一些和宏观流体相同的流动特性,也得到了微流体所特有的流动特性.这些结果不仅为理解微流体的流动特性提供了新的证据,而且也为利用微流体的某些流动特性制作器件提供了新的参考.     

应用神经网络预测蛇形微通道中流体的流动特性

基于伯努利方程建立惯性力作用下流体在蛇形微通道的流动方程。为预测惯性力作用下微流体的流动特性,提取了方程黏性力项中的阻尼特征系数,采用三层神经网络,建立微通道的结构特征参数与阻尼特征系数的映射关系。以数值仿真作为训练样本,通过神经网络提取其阻尼特征系数。制作了蛇形微通道的样机,通过离心实验验证理论流动特性。神经网络模型所预测的阻尼特征系数和实验得出的阻尼特征系数相差9.1%,证明神经网络模型能够较好地提取蛇形微通道的阻尼特征系数并预测微通道中流体的流动特性。     

微流体系统驱动技术的研究进展

微流体驱动大致可以分为两类:一类是从宏观流体驱动移植过来的驱动方式;另一类是根据微尺度下流体特性设计的驱动方式。对两类不同的驱动方式进行了介绍与比较,前者原理成熟,基本都符合经典流体理论,在亚微米以上级微流体流道尺寸中的应用较广;相比之下,后者设计原理新颖,常用于微米甚至纳米级的微流体系统中,具有更好的发展前景。     

流体静压下研究电场畴的形成机制

本文利用流体静压方法研究了掺杂弱耦合GaAs／AIAs超晶格中电场畴的形成机制．对于第一个电流类平台区域，我们观察到两种级联共振隧穿过程，即当p≤2kbar时，高场畴为Γ-Γ级联共振隧穿过程，而当p＞2kbar时，高场畴为Γ－X级联共振隧穿过程．对于第二个电流类平台区域，高场畴常压下为Γ－X级联共振隧穿．     

一种新型压电驱动微流体混合器

设计了一种新型的压电驱动微流体混合器(micromixer)，采用计算流体力学(CFD)的方法对其性能进行了仿真研究。结果显示，该混合器可在很大程度上提高微量流体的混合效率，在雷诺数为16、悬臂梁振动频率为200Hz时，充分混合两微量流体仅需0．158，对应的最小混合长度仅为0．9mm，这基本可以满足目前大多数微流体系统应用的需要。     

微流体系统中沸腾特性的研究进展

通过分析微流体系统沸腾过程中两相流流型、压降特性和传热特性三个关键问题,总结了微流体系统中沸腾特性的研究进展。分散流、间歇流和环状流是微通道的三类基本流型。流型和传热分析中考虑了壁面润湿性、表面粗糙度及表面缺陷等因素。提出了横跨大尺度到微尺度的综合型流型图和压降预测方法的基本构想。微尺度相变传热领域还需要在流型转化界限、传热分区及预测、临界热流密度等方面进行深入研究,对新型通道结构、新的混合流体和新的应用背景下的特殊流体进行更为广泛的讨论,为微蒸发器的设计、制造及运行提供参考。     

结构设计中流体静压轴承史塔芬方程的几种应用

介绍史塔芬方程的推导及其在结构设计中流体静压轴承的几种应用情况。     

流体静压力下Hg_(1-x)Cd_xTe p-n结的伏安特性

在77K和室温下,研究了Hg_(1-x)Cd_xTe(x=0.5)p—n结伏安特性随流体静压力的变化,从中得到了禁带宽度E_g的压力系数。结果表明,在低压范围(01.4GPa),E_g～P关系明显偏离线性。实验还观察到,在正、反向小偏压区域,I—V特性随压力的变化呈现“反常”行为。     

激光提升微流体流速

微流体系统可以大大加速液态化学材料间的反应。但是微尺度下的阻力作用使化学材料的混合缓慢且不充分。荷兰Twente大学的科学家用激光产生气泡，并在微秒时间内爆开以增加流速。该技术完全是非侵入的，不需要线路和激励。     

超声行波微流体驱动圆环模型分析

介绍了超声行波微流体驱动的圆环模型,借助边界层理论阐述了两种主要的驱动机理:声流驱动和声辐射压驱动.基于有限元分析,讨论了模型固有频率与模型结构参数间的关系.通过谐响应分析,在谐振频率处成功激励出所需的模态,得到幅频响应特性,并与模态分析下的模态幅值进行比较分析,得到其幅值变化趋势.对声固耦合模型进行模态分析和谐响应分析,比较结构模型与耦合模型频率的差别,并对声压和幅值进行了比较分析,为模型的进一步优化设计提供指导.     

FBG椭圆边孔封装的静水压力增敏技术研究

针对光纤光栅（FBG）的静水压力增敏及压力温度交叉敏感问题,提出光纤光栅的椭圆型边孔封装结构。采用有限元方法分析了封装结构中光纤光栅的力学效应,在此基础上得到优化的椭圆封装结构,并通过实验检验了理论分析结果。研究结果表明：优化的椭圆边孔封装结构中光纤光栅的静水压力灵敏度比裸光纤光栅高了4 198倍,而温度灵敏度仅增加了3.4倍,与裸光纤光栅相比,压力温度交叉敏感降低了1 760倍。该研究结果对光纤光栅压力传感器的实用化研究有参考价值。     

平行平板微型槽间气体的滑移流动

对平行平板微型槽中气体滑移流动的压强分布特性进行了研究。将压强和气体平均分子自由程的关系引入到一阶速度滑移边界条件中,求解Navier-Stokes方程,得到了显式的压强分布表达式。模拟计算结果表明,平行平板间滑移流动的气体压强分布曲线是上凸的下降抛物曲线。在边界滑移条件下,分析了平行平板微型槽在应用中由于微型槽中压力分布变化形成的气体阻尼问题,分析结果表明无滑移边界条件在微尺度流动分析中不再适用。     

静压下ZnCdSe/ZnSe量子阱中的激子跃迁

利用变分法理论研究了ZnCdSeZnSe量子阱(QWs)中基态重空穴激子光跃迁能量随静压的变化关系。计入了有限高势垒效应。考虑了晶格常数、有效质量、介电常数及体弹性模量等参量的压力效应特别是体弹性模量的压力导数对跃迁能量随压力变化的函数关系的影响。结果表明,体弹性模量的压力导数对跃迁能量随压力变化的函数关系影响很大。根据计算结果．估算出ZnCdSe／ZnSe QWs中Zn0.82Cd0.1:Se的体积弹性模量之压力导数近似为1．0。     

凹槽型微通道传热与流动性能的数值分析

针对电子器件的散热问题,提出了四种具有对称和等距凹槽的微通道,并通过三维数值模拟,研究了不同雷诺数下凹槽形状及布局对微通道性能的影响。结果表明:在给定的雷诺数范围内,圆形凹槽的传热性能仅次于三角凹槽,而梯形和矩形凹槽的传热性能较差。三角凹槽压降最大,其次是圆形,而梯形和矩形凹槽压降差异较小;同种形状不同布局的凹槽,压降几乎一致,这表明通过改变凹槽布局来提高性能不会产生额外压降损失。综合换热和压降特性,微通道热性能系数先增后减,故三角凹槽在雷诺数为600时获得最优热性能,而在雷诺数为900时等距圆形凹槽的热性能超过三角凹槽。     

流道缩扩比对半波纹微通道流动和传热特性的影响

为探究流道缩扩比对半波纹微通道流动和传热特性的影响,设计了5种不同缩扩比的半波纹微通道模型,并对各通道内的层流流动(200＜Re＜1000,Re为雷诺数)和传热进行了数值模拟研究。结果表明,半波纹微通道的压降和努塞尔数随着流道缩扩比的减小而增大;与光滑微通道相比,半波纹微通道具有更优的传热性能但压降损失也更高;引入η作为综合性能指标,发现减小流道缩扩比是提高半波纹微通道综合换热能力的有效方式,且当Re＞490时,其综合换热能力均优于光滑微通道。     

Measurement Geometry and Hydrostatic Pressure-Dependent Magnetoresistance in All-Oxide-Based Synthetic Antiferromagnets

The electronic structure of constituent layers and the spin channel of propagating electrons are critical factors that affect the magnitude and sign of magnetoresistance (MR) in synthetic antiferromagnets (SAFMs), which are important for spintronic applications. However, for all-oxide-based SAFMs, where there is strong coupling between multiple degrees of freedom, spin transport becomes more complex and remains elusive. Here, using ultrathin half-metallic manganite/doped ruthenate SAFMs as a model system, three sign reversals of MR are demonstrated accompanied by the crossover between underlying spin-dependent transport mechanisms. Electron tunneling produces normal MR in the current-perpendicular-to-plane (CPP) geometry at low temperatures, whereas carrier confinement causes inverse MR in the current-in-plane (CIP) geometry. Strikingly, CPP MR can undergo a temperature-driven sign reversal due to resonant tunneling via localized states in the spacer. Moreover, hydrostatic pressure can modulate the interlayer exchange coupling and induce an asymmetric interfacial response to dramatically facilitate electron tunneling, driving a controllable sign reversal of CIP MR. These results provide new insights into understanding and optimization of MR in all-oxide-based SAFMs.     

直流电渗流在微通道内的控制与仿真研究

双电层是电渗流形成的关键因素,通过分析双电层的产生过程,解释了电渗流的形成机制,探讨了与直流电渗流形成相关的Poisson-Boltzmann方程、Laplace方程及Navier-Stokes三个基本控制方程,并建立了与之相关的数学模型。通过对各控制方程边界条件的分析及合理简化,分别对zeta电势、外加垂直电场电势进行了求解和仿真,并且对zeta电势、外加垂直电场电势进行耦合求解,得到了直流电渗流在微通道内的流速表达式,并分析了微流体的特性参数、zeta电势、外加垂直电场电势对电渗流流速的影响,结果显示通过增加zeta电势可以有效降低微通道两端施加的垂直电场电压。