检索结果-内蒙古大学图书馆

材料研究学报 2000年第2期14卷 113-122页

作者：杨全红郑经堂王茂章张碧江中国科学院山西煤炭化学研究所

综述了微孔炭微观结构研究的最新进展，介绍了以活性炭纤维（ＡＣＦ）为代表的微孔炭的纳米孔空间有别于宏观炭材料表面的性质．主要内容有：微孔炭中，超微粒子构筑而成的纳米孔空间是一个强大分子场形成的高压空间；微孔中形成的吸附... 详细信息

综述了微孔炭微观结构研究的最新进展，介绍了以活性炭纤维（ＡＣＦ）为代表的微孔炭的纳米孔空间有别于宏观炭材料表面的性质．主要内容有：微孔炭中，超微粒子构筑而成的纳米孔空间是一个强大分子场形成的高压空间；微孔中形成的吸附态分子与体相分子性质大不相同；

关键词：微孔炭纳米孔体系表面微结构活性炭纤维

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催化剂表面微结构的第一性原理和深度学习研究

催化剂表面微结构的第一性原理和深度学习研究

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作者：陈宇卓浙江大学

学位级别：博士

多相催化因其易分离性和稳定性在工业生产中占据重要地位,高效、稳定且环保的多相催化剂的研发可以满足人类日益增长的物质需求并减轻催化对环境造成的影响。本论文通过深度学习以及理论计算与实验的结合,从反应界面、金属-载体界面以... 详细信息

多相催化因其易分离性和稳定性在工业生产中占据重要地位,高效、稳定且环保的多相催化剂的研发可以满足人类日益增长的物质需求并减轻催化对环境造成的影响。本论文通过深度学习以及理论计算与实验的结合,从反应界面、金属-载体界面以及表面精细结构的调控等三个方面出发,研究了负载型催化剂表面微结构对于催化性能的影响,为催化剂的设计以及高通量筛选提供了借鉴。首先,我们探究了反应界面对于电化学氮气还原反应(NRR)的影响。理论研究表明当Pd催化剂表面的N浓度很高时,N以垂直吸附的方式完全占据Pd表面的top位,H吸附位点被N完全隔断,因此相邻的H无法靠近形成氢气,从而抑制了析氢反应(HER)。根据计算结果我们提出了一种气反应物-固催化剂-液电解质三相反应界面,该界面中N以气泡的形式包围Pd,从而促使大量N优先占据Pd活性中心并提高水溶液中Pd表面的N覆盖度。在温和条件下,处于三相界面的Pd催化剂在酸性水溶液中的NRR法拉第效率(FE)高达97%。三相界面的策略对其它具有强H吸附能力的催化剂也适用,其FE可以提高到90%以上。除了反应界面之外,金属-载体界面也同样会影响催化剂的性能。接下来,我们研究了金属-载体相互作用(MSI)如何影响催化剂的甲基丁炔醇(MBY)半加氢性能。对于小粒径的Pd催化剂,虽然其中含有较多的活性位点,但是边角位点的比例较高,容易导致过加氢,因此难以同时达到高活性与高选择性。通过制造氧空位调控催化剂的MSI可以使小尺寸的Pd颗粒在强MSI的载体上被拉平。红外数据表明在强MSI载体上,小颗粒上的平面位点比例与大颗粒的相当。理论模拟结果也表明随着MSI增加,Pd团簇上的原子倾向于向界面移动,导致小Pd颗粒趋于扁平。扁平的小Pd颗粒可以同时拥有更多的活性位点以及更少的边角位点,从而使MBY半加氢反应在达到高活性的同时,达到与大颗粒相当的选择性(96%)。催化剂表面的精细结构对结构敏感反应有很大影响,高通量(HT)筛选和机器学习(ML)被认为可以有效地探索这些影响的潜在规则,但现在仍然缺乏对精细结构敏感的可解释ML框架。最后,我们创建了一个嵌入了数据增强的卷积神经网络(CNN)ML框架GLCNN,它结合了“全局+局部”特征。该框架可以通过将催化表面和吸附位点分别转换为二维网格和一维描述符,捕捉原始精细结构而无需复杂的编码方法。GLCNN可以很好地预测和区分碳基过渡金属单原子催化剂(TMSACs)上OH的吸附能,平均绝对误差小于0.1 e V,这是迄今为止在大型数据集上训练的ML模型所能达到的最佳结果。与传统CNN和基于描述符的单方面特征提取不同,这种对精细结构敏感的ML框架可以通过无偏见的可解释分析从几何和化学/电子特征中提取影响催化性能的关键因素,如对称性和配位元素。该框架为具有广阔物理化学空间的非均相催化剂的高精度HT筛选提供了一种可行解决方案。

关键词：表面微结构反应界面金属-载体界面第一性原理深度学习精细结构

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表面微结构金属/陶瓷复合涂层的抗菌及耐微生物腐蚀性能研究

表面微结构金属/陶瓷复合涂层的抗菌及耐微生物腐蚀性能研究

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作者：张越超南京航空航天大学

学位级别：硕士

为了提高医疗器械设备钛合金制品和海洋工程应用钛合金部件的抗菌性能和耐微生物腐蚀性能,本文采用双阴极等离子溅射沉积技术在Ti-6Al-4V合金基体上制备了两种金属/陶瓷复合涂层。利用X射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微镜(SEM)、X射线... 详细信息

为了提高医疗器械设备钛合金制品和海洋工程应用钛合金部件的抗菌性能和耐微生物腐蚀性能,本文采用双阴极等离子溅射沉积技术在Ti-6Al-4V合金基体上制备了两种金属/陶瓷复合涂层。利用X射线衍射(XRD)技术、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)对两种涂层的物相组成和微观结构特征进行了研究。通过显微硬度测试、纳米压入测试、划痕测试以及摩擦磨损测试对材料的力学性能进行全面的表征。利用X射线光电子能谱(XPS)和三维共聚焦表面形貌仪从表面化学组成和表面微结构两个方面,系统地研究了涂层表面润湿性转变的机理。利用紫外/可见/近红外漫反射测试技术和矢量网络分析仪,对两种涂层的吸光度和微波吸收性能进行了表征和分析。对比研究了两种沉积态的涂层、经抛光处理的涂层和Ti-6Al-4V合金基体在黑暗和可见光条件下,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和白色念珠菌的抗菌性能。最后采用不同的电化学测试技术研究了涂层在硫酸盐还原菌(SRB)条件下模拟海水溶液中的耐微生物腐蚀性能。实验结果表明:两种涂层均由尖晶石型陶瓷相和面心立方型金属固溶体相组成,涂层A比涂层B具有更多的陶瓷相Fe(Al,Cr)O,两种涂层的金属相均含有Co、Ni、Fe,而涂层B的金属相还特别含有Ag。两种涂层均是由位于外部的立体三维柱状结构层和位于内部的致密结构层组成,其总厚度约为12～14μm。两种涂层的硬度值均为Ti-6Al-4V合金基体的2倍以上,其结合力可以满足大多数工程应用的要求,且涂层的涂覆还能够有效地改善Ti-6Al-4V合金基体的摩擦磨损性能。新制备的两种涂层均具有超亲水性,但经过自然放置2周后,其接触角可达到140°以上。获得高疏水性的涂层表面对水滴展现出高粘附性,表现为“玫瑰花瓣效应”。通过破坏或者去除涂层表面吸附的非极性有机化合物,可以使涂层表面重获超亲水能力,这表明涂层表面润湿性具有可调节性。两种涂层的外观均呈现超黑色,其原始表面对可见光具有显著的吸收能力。由于金属/陶瓷复合涂层具有特殊的两相组成和复合结构,其还展现出一定的微波吸收性能。通过接触抗菌实验研究发现,涂层A的抗菌机制为光热抗菌,涂层B的抗菌机制为光热抗菌和银离子释放杀菌相结合。在光照条件下,两种涂层均表现出优异的广谱抗菌能力。由于具有Ag杀菌机制的加持,含有Ag的涂层B拥有优于涂层A的抗菌性能。将4种不同的细菌/真菌在样品上接触培养3 h后,涂层B的抗菌率可达到99%以上。此外,两种金属/陶瓷复合涂层能够显著地提高Ti-6Al-4V合金基体在SRB条件下模拟海水溶液中的耐微生物腐蚀性能。

关键词：尖晶石陶瓷表面微结构超亲水性润湿性转变抗菌涂层微生物腐蚀

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波长和气氛对激光诱导硅表面微结构的影响

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激光技术 2010年第5期34卷 647-649页

作者：袁春华李晓红唐多昌杨宏道西南科技大学理学院激光与光电子实验室极端条件物质特性实验室绵阳621010

为了研究特定气氛下激光辐照对单晶硅表面微结构的影响,采用红外(基频波长1064nm)和紫外(3次谐波波长355nm)YAG纳秒激光脉冲连续辐照方法,分别在SF_6、空气、N_2和真空环境下对硅表面微结构进行了实验研究。得到红外纳秒激光在SF_6和空... 详细信息

为了研究特定气氛下激光辐照对单晶硅表面微结构的影响,采用红外(基频波长1064nm)和紫外(3次谐波波长355nm)YAG纳秒激光脉冲连续辐照方法,分别在SF_6、空气、N_2和真空环境下对硅表面微结构进行了实验研究。得到红外纳秒激光在SF_6和空气中形成的微结构较真空和N_2下有更高的纵横比;紫外纳秒激光在SF_6和真空中产生的锥形结构比N_2和空气中要更为显著,但SF_6中形成的微结构上有絮状物的结果。结果表明,激光波长和环境气氛对微结构的形成起着决定性作用,且激光辅助化学刻蚀的效率不同。该结果对深入研究纳秒激光在特定气氛下诱导硅表面微结构是有帮助的。

关键词：激光物理表面微结构纳秒激光辐照硅

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超声振动辅助端面铣削表面微结构及其特性研究

超声振动辅助端面铣削表面微结构及其特性研究

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作者：张存鹰河南理工大学

学位级别：博士

随着航天、国防、生物工程、精密机械等高端装备的快速发展,高性能零部件的使役性能、可靠性和寿命有待快速提高,传统加工难以满足日益增长的精度和表面加工质量要求。钛合金等由于其硬度高、比强度高、耐高温及耐腐蚀性等优良特性被广... 详细信息

随着航天、国防、生物工程、精密机械等高端装备的快速发展,高性能零部件的使役性能、可靠性和寿命有待快速提高,传统加工难以满足日益增长的精度和表面加工质量要求。钛合金等由于其硬度高、比强度高、耐高温及耐腐蚀性等优良特性被广泛应用于航天航空、军工、人工智能等先进制造领域,然而因其高强度、高硬度、导热性差等特点导致切削加工性能较差,零件加工后产生的表面沟痕、微裂纹等缺陷加剧缩短了材料的疲劳周期,该现象在高强度材料中表现尤其明显,而高性能零件表面性能往往取决于表面微结构特征,因此在加工高性能零件时需对其表面微观结构进行有效控制。表面微结构的设计与制造在运动表面的减阻、抗振、减粘、脱附、耐磨、降噪等方面已显示出良好的应用前景。针对以上问题本文研究了在不同振动方向下超声辅助端面铣削表面微结构的形貌特征、创成机理以及表面特性,以期通过对振动方向和加工参数的控制来构造零件表面的微结构特征,提高重要核心零部件的使役性能。基于声学理论研究了非均匀介质超声振动变幅系统通用设计理论和方法,实现了非均匀介质纵扭复合超声铣削系统,并在数控加工中心上搭建了超声振动铣削平台。基于超声振动铣削运动学对刀尖运动轨迹分析,研究了运动轨迹对加工表面微观结构的影响机制。获得了二维正交振动超声铣削刀具-工件分离条件:当刀具齿数N=4,仅当满足进给振幅比δ<2且振转比?非4整倍数时,相邻两刀尖轨迹发生相交形成封闭区域,?为2奇数倍时封闭区域内X方向距离最大,随着?的减小Y方向距离增加。在纵扭复合振动超声铣削中提出了“扭纵转振比”的概念,当η恒定即振动频率f和主轴转速n的比值一定时,刀尖运动轨迹形态一致,高速切削时只要相应地提高振动频率f即可实现高速超声复合加工。基于空间变换理论建立了超声辅助端面铣削表面微结构几何模型,提出了“还原逼近算法”,用来对被加工件的三维表面求解;利用Matlab软件,研制了一种超声振动端面铣削加工表面微观结构仿真工具并获得良好运用。基于正交试验和单因素试验研究了纵扭复合超声端面铣削加工参数、声学参数等对表面粗糙度的影响,研究结果表明:加工参数对表面粗糙度值Sa的影响的主次顺序是每齿进给量fz、超声振幅A、轴向切深ap、铣削速度v_t;不同扭纵幅值比A_t/Al的粗糙度曲线变化趋势一致,其中A_t/Al=0.3的曲线较为平坦。不同振动方向超声端面铣削获得的加工表面粗糙度值Sa符合以下规律:二维正交振动铣削表面粗糙度值Sa最小,其次是进给方向振动和A_t/Al=0.3时纵扭复合振动铣削得到的Sa值,其他振动方向得到的表面粗糙度值Sa较大。基于超声振动端面铣削表面上形成的典型振动微单元,研究了不同振动方向铣削表面微结构特征:纵扭复合振动铣削表面随扭纵幅值比A_t/Al的增大由凹坑状微结构逐渐向片状微结构或条状微结构转变;进给方向振动铣削表面产生了规则的正弦曲线状鳞片微结构;二维正交振动铣削表面出现类四边形微结构。表面微结构单元均随着铣削速度v_t的提高而变得稀疏且结构尺寸较大,反之当铣削速度v_t较低时表面微结构较为致密且精细。为考察超声加工表面纹理的摩擦学特性,研究了干摩擦表面的摩擦磨损性能,结果表明:超声振动铣削表面的摩擦系数相对普通铣削显著降低,且随振幅A增加磨合阶段缩短。纵扭复合振动铣削表面,当A_t/Al=0.21时得到的加工表面摩擦系数最低;进给方向振动铣削表面,当超声振幅A=3μm时摩擦系数最小,无明显磨合阶段,相对普通铣削表面摩擦系数降低60%;二维正交振动铣削表面,当超声振幅A=2μm时摩擦系数出现最小值。基于分形理论研究了超声加工表面分形特征,研究表明:纵扭复合振动超声铣削表面的分形维数D相对较大,且随加工参数波动较平稳;轴向振动和进给方向振动的分形维数D相对较小,随加工参数波动较大;普通铣削的分形维数D最小且波动最大。当分形维数D较大且表面粗糙度值Sa较小时,可以获得具有较小的摩擦系数的加工表面。

关键词：超声振动铣削表面微结构几何建模表面特性

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催化剂表面微结构调控及其对COx裂解活性影响的理论研究

催化剂表面微结构调控及其对COx裂解活性影响的理论研究

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作者：杨静山东大学

学位级别：博士

日益增长的能源消耗和C元素排放打破了自然界的循环平衡,造成了当前能源与环境的不可持续性。因此,通过能源/环境催化将含C气体(CO2和CO)作为C1材料构筑高附加值的燃料和化学产品,实现了循环经济的战略意义。其中,基于CO2的氢化反应和基... 详细信息

日益增长的能源消耗和C元素排放打破了自然界的循环平衡,造成了当前能源与环境的不可持续性。因此,通过能源/环境催化将含C气体(CO2和CO)作为C1材料构筑高附加值的燃料和化学产品,实现了循环经济的战略意义。其中,基于CO2的氢化反应和基于CO的费托反应被认为是最具发展潜力的转化手段。然而,作为反应的必经步骤,C-O键断裂的成本高,并且活化机制在催化领域也备受争议。因此,高效催化剂的选择和制备成为该领域的研究热点,但大多工作局限于唯象研究。近年来,快速发展的量子化学方法和计算科学使得理论模拟成为研究工作中的一种重要手段。在本论文中,我们采用第一性原理计算系统地研究了催化剂表面微结构调控(暴露晶面调控、环境因素和负载型催化剂的界面调控)与COx解离活性的相互联系,从而对该类催化材料的性能信息进行综合,从理论上对高效催化剂的构筑给予指导。对于CO2转化反应,我们首先以CO2在单一催化剂Zn2GeO4上的吸附和解离过程为研究对象,探索了表面H20的存在状态以及其与氧缺陷的交互作用对C-O键断裂活性的影响;其次,在详细研究了 RUn(n=1-4)团簇在Al2O3上的吸附和成核过程后,我们考虑了载体效应对CO2解离过程的影响,阐明了催化剂电子结构(电荷极化和d带中心)与反应热、动力学之间的关系。对于CO转化反应,鉴于催化剂表面可能吸附的杂质离子,我们选择了 CO在Ru(0001)上的吸附和解离模型为代表进行研究,揭示了表面离子对CO解离过程的影响。我们的主要研究内容和结论如下:第一章主要论述了本论文的研究背景和科学意义,其中包括催化COx转化反应的研究现状和表面可控催化剂的制备和应用,指出了当前研究的不足之处,并对本论文的研究内容作出了简要概括。第二章主要阐述了密度泛函理论的基本原理、处理交换相关能的近似泛函及自洽场计算流程。在此基础上,我们介绍了本论文所使用的两种量化计算软件包。第三章研究了 CO2在干燥/水合的完美和不同氧缺陷类型的Zn2GeO4(010)表面的吸附和解离行为,发现这些过程都依赖于催化剂表面H2O的状态以及其与氧缺陷的交互作用。完美表面上,解离吸附的H2O能够通过提供H形成COOH*中间体极大地促进C-O键的断裂,双齿键合的H2O分子则以溶剂的形式促进了CO2的直接解离过程,而单齿键合的H2O分子在热力学上促进了 H辅助CO2裂解的发生。相较于完美表面,由于氧缺陷分散了产物的吸附位点,因此缺陷表面展现出更高的CO2解离活性。此外,H2O与氧缺陷的交互作用与表面缺陷类型密切相关,预先吸附的H2O使得含O2c1和O3c2缺陷表面上CO2的直接解离热(由吸热反应转化为放热反应)和解离速率显著减小,但对含O2c2缺陷表面上的反应无太大影响。我们的研究对理解CO2在Zn2GeO4表面的裂解过程具有一定的指导意义,并且为制备高效催化剂提供了新的思路。第四章研究了 γ-Al2O3表面负载Run(n=1-4)团簇的几何、电子结构以及CO2在Ru4/Al2O3催化剂上的吸附和解离行为,发现Ru团簇的吸附依赖于团簇尺寸、表面结构以及羟基化。单个Ru原子倾向于以较小的变形能吸附到(100)表面,而Ru4团簇则以较小的相互作用能吸附到(110)表面。由于(110)表面较强的电子接受能力促进了团簇与表面位点间的电子双向转移,使得Run(n=2-4)团簇在(110)表面的吸附强于其在(100)表面的吸附。载体表面引入羟基时,(110)表面位点降低的路易斯酸性和碱性使得Run(n=2-4)团簇的吸附稳定性减弱,而(100)上RUn(n=1-4)团簇的吸附稳定性增强的原因在于表面含有酸性较强的H位点。在上述研究基础上,我们进一步发现载体表面结构和经基化的调控使得CO2的吸附和解离活性发生改变。Ru4/Al2O3(110)的粗糙载体结构和较高Ru原子d轨道能量使得界面位点处的CO2主要采取直接解离的方式。对于Ru4/Al2O3(100),反应物较小的电荷极化使得CO2在高温时以HCOO*为中间体分解,低温时仍以直接裂解为主。虽然这种变化增强了反应的热力学稳定性,但C-O键的断裂速率降低。当向(110)表面引入羟基时,动力学上CO2以直接裂解为主。尽管羟基的出现使得载体的分散作用被弱化和Ru原子d带中心的能量发生负移,由此造成反应能垒的升高,但反应物的电荷极化作用减小,促进了反应在热力学上的进行。这些结果表明,CO2的裂解路径与载体状态有关,从而对实验上的争议做出了合理的解释。第五章研究了 CO在洁净、Cl-以及S2-修饰的Ru(0001)表面上的吸附和解离过程,发现无论表面采取何种状态,以H辅助通过HCO*中间体的方式都较CO直接裂解更为有利,但是整体活化能和反应热具有较强的表面依赖性。这种现象源自于催化剂表面电子结构的差异。Cl-的引入将Ru原子d带

关键词：理论模拟表面微结构 COx裂解催化

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新型含偶氮聚合物薄膜表面微结构的刻写研究

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光子学报 2006年第3期35卷 385-388页

作者：许洪涛蔡志岗王长顺上海交通大学物理系光学与光子学研究所上海200240 中山大学光电材料与技术国家重点实验室广州510275

基于偶氮苯聚合物的光致异构和光致取向特性,开展了双偶氮苯功能化聚合物薄膜表面微结构的“刻写”研究·利用两束相干光照射,在样品表面“刻写”出了亚微米量级的光栅结构;利用分步法在样品表面制作出了清晰的“三角格子”等花样... 详细信息

基于偶氮苯聚合物的光致异构和光致取向特性,开展了双偶氮苯功能化聚合物薄膜表面微结构的“刻写”研究·利用两束相干光照射,在样品表面“刻写”出了亚微米量级的光栅结构;利用分步法在样品表面制作出了清晰的“三角格子”等花样微结构,证明了双偶氮苯功能化聚合物对于表面微结构的制作有较强的可操作性·通过对比单偶氮和双偶氮材料的实验结果,证明了双偶氮聚合物具有响应时间快、衍射效率高等特点,并由此讨论了偶氮苯聚合物薄膜表面微结构的形成机理及其偏振选择性·

关键词：非线性光学双偶氮苯聚合物表面微结构光致异构光致取向

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风尘堆积物中石英颗粒表面微结构特征及其沉积学指示

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沉积学报 2000年第4期18卷 506-509页

作者：孙有斌安芷生中国科学院黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710054

通过对黄土—沙漠交接带的定边县、黄土高原中部偏南的灵台县表土样品及甘肃灵台剖面不同层位的黄土—古土壤—红粘土样品中石英颗粒的形态特征及表面微结构的观察测试 ,结果表明红粘土、古土壤及灵台表土原样中石英颗粒表面具有较丰富... 详细信息

通过对黄土—沙漠交接带的定边县、黄土高原中部偏南的灵台县表土样品及甘肃灵台剖面不同层位的黄土—古土壤—红粘土样品中石英颗粒的形态特征及表面微结构的观察测试 ,结果表明红粘土、古土壤及灵台表土原样中石英颗粒表面具有较丰富的次生硅质沉淀和明显的溶蚀痕迹 ,指示了碎屑石英在沉积之后 ,由于适宜的温湿气候条件而经历了较强烈的风化成壤改造作用 ;而定边县表土样及上粉沙层 (L9)土样中的石英颗粒表面干净 ,具有较多的撞击浅坑等风力搬运痕迹。经过双氧水和盐酸清洗过后的石英颗粒的形态特征及表面微结构非常清晰 ,多为次棱角至次圆状 ,均具有较丰富的撞击麻点和浅坑 ,少数样品可见裂纹分布 ,说明红粘土和上覆的黄土和古土壤一样 ,主要为风力搬运堆积 ;但红粘土样中石英颗粒表面所具有的丰富硅质沉淀和明显的溶蚀痕迹 ,似乎暗示了晚第三纪沉积气候环境显著不同于第四纪的冷干、暖湿气候组合演化格局。

关键词：风尘堆积石英颗粒表面微结构沉积指示沉积环境

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多晶黑硅表面微结构对电池效率的影响

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半导体技术 2017年第6期42卷 458-462,468页

作者：孙楚潇张丹妮王月李平王宇轩渤海大学新能源学院辽宁锦州121000 大连理工大学物理与光电工程学院辽宁大连116024

采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiN_x薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率。通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiN_x薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率。通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、太阳电池测试系统等测试和表征不同扩孔时间对多晶黑硅各方面性能的影响。结果表明:未被NaOH扩孔处理的多晶黑硅的反射率最低,为5.03%,多晶黑硅太阳电池的光电转化效率为16.51%。当多晶黑硅被NaOH腐蚀40 s时,反射率为10.01%,电池的效率为18.00%,比普通多晶硅太阳电池的效率高2.19%,比未被扩孔处理的多晶黑硅太阳电池的效率高1.49%。

关键词：多晶黑硅多晶黑硅太阳电池金属辅助化学刻蚀(MACE) NaOH腐蚀扩孔表面微结构

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具有表面微结构的箔片轴承—转子系统动力学特性

具有表面微结构的箔片轴承—转子系统动力学特性

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作者：闫佳佳哈尔滨工业大学

学位级别：博士

动压气体柔性箔片轴承以其高转速、良好的抗冲击性、温度适应性强、高可靠性等优点在航空航天、低温工程等领域表现出广阔的应用前景。然而,低粘度润滑气体的采用,使得气体箔片轴承的承载力和动态性能相比油润滑刚性表面轴承有所降低。... 详细信息

动压气体柔性箔片轴承以其高转速、良好的抗冲击性、温度适应性强、高可靠性等优点在航空航天、低温工程等领域表现出广阔的应用前景。然而,低粘度润滑气体的采用,使得气体箔片轴承的承载力和动态性能相比油润滑刚性表面轴承有所降低。同时,润滑气体流体激励与箔片结构间的摩擦相互作用,导致气体箔片轴承-转子系统容易出现低频振动问题。为提高箔片轴承承载力及动态性能,丰富其应用范围,本文提出了具有表面微结构的新型径向和止推箔片轴承,建立了稀薄气体下箔片轴承气热弹耦合模型,分析了新型箔片轴承的静动态性能及热特性,验证了新型结构轴承的优越性;针对低频振动现象,研究了箔片轴承-转子系统非线性动力学特性高效的时间序列预测算法,在此基础上,搭建箔片轴承-转子系统试验台,进行了转子系统动力学特性试验验证,为气体箔片轴承的设计、应用提供理论及试验支撑。为提高径向箔片轴承承载力,提出了具有表面微结构的新型波箔型径向箔片轴承,平箔片在中间区域开设沿圆周方向贯通的微槽,微槽深度在微米量级;针对该轴承中更加突出的气体稀薄问题,建立了滑移速度边界的稀薄气体压力控制方程;基于有限差分法仿真研究了常温状态下轴承承载力、粘性摩擦力矩、动力学特性等性能。分析气体滑移边界对新型径向箔片轴承静、动态性能的影响规律,验证了新型径向箔片轴承中更加明显的稀薄气体边界滑移作用。与传统径向箔片轴承对比指出,平箔片表面微槽结构的引入,可减少润滑气体端泄,加强轴承承载力及动态性能,且微槽深度越大,轴承性能提高越显著。提出了具有表面微结构的新型止推箔片轴承,每个扇形平箔片在中间区域开设微坑,微坑深度在微米量级;建立止推箔片轴承滑移速度边界的压力控制方程,给出了止推盘倾斜时的气膜厚度表达式;分析了平箔片表面微坑深度、气体边界滑移效应对新型止推箔片轴承静、动态性能的影响。结果表明具有表面微坑的新型止推箔片轴承在微坑出口处形成额外的收敛楔,使气膜压力升高,提升了轴承承载力及动力学特性。针对新型径向箔片轴承中润滑气体端泄量减少可能带来的更加突出的热问题,建立了稀薄气体下的能量方程及其求解边界条件;与气膜压力控制方程和箔片变形方程耦合,建立了稀薄气体边界速度滑移和温度跳跃条件下的新型径向箔片轴承气热弹耦合模型。分析了平箔片微槽深度对新型径向箔片轴承温升特性的影响,指出轴承气膜温度会随平箔片微槽深度的增大而有所升高。对比常温状态下轴承静特性的仿真结果指出,耦合热效应作用会使气体受热膨胀且粘度升高,增大径向箔片轴承的承载力及粘性摩擦力矩,且气膜温度水平越高,轴承静态性能增大越明显。在箔片轴承-转子系统非线性动力学特性分析中,针对传统弱耦合算法时间不同步带来的求解效率低的问题,从时间序列统计学角度出发,提出了基于时间序列的预测算法;与弱耦合算法比较,验证了时间序列预测算法具有更高的收敛速度和计算效率。基于时间序列预测方法,研究了箔片轴承-转子系统的非线性动力学特性,分析了转子的低频振动现象,指出具有表面微结构的径向箔片轴承可使转子低频出现转速推迟,提高转子系统稳定性。线性分析指出止推箔片轴承的旋转刚度作用会使转子低阶临界转速有所增大。设计并搭建了气体箔片轴承支承涡轮增压器转子系统试验台,进行了转子系统动力学特性试验。通过与仿真结果对比,验证了本文仿真方法的正确性。调整径向箔片轴承名义半径间隙,获得了高速稳定的无油涡轮增压器转子系统。试验研究了径向箔片轴承平箔片微槽深度对转子系统稳定性的影响,获得了与仿真分析一致的结果,验证了新型径向箔片轴承有助于提高转子系统稳定性。

关键词：转子动力学特性箔片轴承稀薄气体热效应时间序列预测表面微结构

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