表面效应

摘要： 在经典波动力学理论基础上,结合复变函数方法和表面弹性理论,研究了变密度介质中嵌入纳米孔洞对剪切波的散射问题,根据波动理论定义入射波和散射波的位移势,结合广义Young-Laplace边界条件构造含有未知系数的应力场,并利用数学软件对未知系数进行求解。研究了密度二维变化时不同条件下非均匀介质中纳米孔洞对波的散射影响,通过具体算例数值模拟,分别探讨了变密度、表面效应和波数对圆形孔洞周边的应力影响,结果表明这些对孔洞周边的影响显著。

摘要： 基于表面弹性理论,考虑了纳米尺度下具有理想界面的偏心圆柱形芯-壳结构的多重散射问题,利用波函数展开法和多极坐标移动技术,结合广义Young-Laplace方程,得到纳米尺度下偏心圆柱形芯-壳结构与表面效应相关的边界条件,讨论了在纳米尺度下不同频率的表面效应对动应力集中因子(DSCF)的影响,揭示了偏心芯-壳结构表/界面处动应力集中的物理现象和力学规律。

摘要： 纳米线电极在充/放电过程中引起电极的屈曲失稳行为可能会对结构造成力学损伤.本文针对纳米线电极结构,建立了包含锂扩散、应力、浓度影响弹性模量的多场耦合理论模型.基于构建的模型,研究了表面效应对纳米线电极屈曲失稳的影响.结果表明表面效应能够提高纳米线电极的抗屈曲性,延迟纳米线电极的临界屈曲时间.同时,表面效应的影响表现出半径尺寸和长细比的依赖性,即随着电极半径尺寸的增大而减小,而随着电极长细比的增大而增大.此外,模型还显示,在有表面效应的条件下,相对于弹性硬化属性的纳米线电极,具有弹性软化属性的电极因为具有更好的抗失稳性而更适宜作为电极材料.研究结果为纳米线电极的力学可靠性设计提供了一定的帮助.

摘要： 微位移驱动器在航天、半导体和工业等领域有着重要应用,现在市场上大部分采用的是铅基压电陶瓷材料.出于环境保护和法规限制的考虑,亟需研发具有优良电致伸缩性能的无铅陶瓷材料.作为一类ABO_(3)型铁电体,(Ba,Ca)(Ti,Zr)O_(3)(BCTZ)无铅陶瓷由于具备高压电系数而引发大量关注.本文借助固相法,制备了高电致伸缩系数的(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_(3)陶瓷(BCTZ).研究了烧结温度对BCTZ陶瓷结构和电学性能的影响.研究结果表明:在室温附近,BCTZ陶瓷晶相结构形成正交(O)-四方(T)两相共存.烧结温度促进了BCTZ陶瓷致密性改善和晶粒长大.当烧结温度为1300°C时,BCTZ陶瓷晶粒尺寸在1μm左右,可获得大电致伸缩系数Q33(5.84×10^(–2)m~4/C~2),大约是传统PZT陶瓷的2倍.这可能是陶瓷晶粒尺寸所产生的表面效应和A—O化学键所具有的强离子性共同作用的结果.此外,室温附近BCTZ陶瓷虽处于正交-四方两相相界,但陶瓷电致伸缩系数Q33在测量温度为25—100°C范围间具有良好的温度稳定性.

摘要： 纳米技术是在纳米尺寸(通常介于1~100纳米之间)上理解物质的科学。纳米技术涉及纳米器件在各种应用中的制造、操作、技术、材料、模式和使用研究。如今,纳米技术被广泛用于开发不同类型的生物传感器[1]。不同纳米材料也显示出独有的特征,包括化学、物理和表面效应。

摘要： 静电纺丝能够连续制备纳米级或亚微米级超细高分子纤维,纳米尺度的纤维材料力学性能表现出与其特征尺寸之间的相关性.该文采用表面效应和非局部效应耦合的方法,在静电纺丝纤维拉伸变形的应变能中计入表面效应和非局部效应的影响,研究两种效应耦合情况下静电纺丝纤维的尺度效应模型.模型计算结果显示,纤维的等效弹性模量与纤维的长度L和直径D存在相关性.研究模型为静电纺丝纳米纤维材料的力学特征研究提供了理论分析工具,有望用于静电纺丝纤维材料在实际使用过程中的力学结构设计参考.

摘要： 基于广义梯度弹性梁理论研究表面效应对自由空间和弹性介质中碳纳米管(CNTs)波动性能的影响.碳纳米管采用同时考虑弯曲变形和剪切变形的剪切梁进行描述,弹性介质采用双参数Pasternak-type弹性基模拟.建立考虑表面效应的广义梯度弹性剪切梁控制方程,推导碳纳米管中弯曲波的色散关系式,并通过分子动力学模拟结果进行验证.探讨表面效应、尺度因子、弹性介质对碳纳米管中弯曲波相速度的影响.对于多壁碳纳米管(MWCNTs),研究波速与范德华力的相关性,讨论MWCNTs层数、表面效应、尺度因子和弹性参数对MWCNTs相速度的影响.研究结果表明:由所推导的色散关系式所得理论结果与分子动力学模拟结果较吻合,表现所推导的色散关系式理论模型能较好地表征碳纳米管弯曲特性.

摘要： 本文应用波函数展开法分析了半空间中具有非理想界面的圆柱形芯–壳结构对平面P波的多重衍射,得到了动应力集中因子的解析解。采用弹簧模型模拟非理想界面,通过改变材料参数,弹簧系数及入射角度,讨论在不同入射波频率下动应力集中因子的变化情况。结果表明:在纳米尺度下,表面参数对界面处的动应力集中程度有显著影响;增大弹簧的弹性系数时,界面处动应力集中因子与理想界面的动应力集中因子相接近;改变入射波的频率与角度,动应力集中因子也有明显不同。针对不同的实际问题使用不同的弹簧模型模拟不完美界面,可以使问题的研究结果更加精确。

摘要： 通过应力辅助扩散模型建立了在表面效应和位错效应共同影响下的反应-扩散应力耦合模型,对圆柱形纳米材料在锂离子电池电极中的电化学机械行为进行了探索研究.该模型可以捕获在恒电流/电压充电情况下,电极纳米材料中电极表面效应、位错效应、电化学反应和扩散之间的关系.同时研究在不同无量纲充电时间下电化学反应应力与电极尺寸和反应扩散相对速率的关系,以及反应-扩散应力受表面效应和位错效应影响时,在不同电极尺寸下的变化情况.数值计算结果表明,表面效应和位错效应综合作用会在电极材料中产生额外的应力场,使反应-扩散耦合模型的应力急剧减小,甚至使电极材料的应力状态由原本的拉伸状态变为压缩状态.这样的结果增加了电极的机械稳定性,同时为锂离子电池更高的充放电速率提供了可能.

摘要： 本文研究了考虑表面效应的压电纳米圆板的轴对称自由振动问题.在经典Kirchhoff压电板理论基础上引入表面压电模型和Young-Laplace方程,从而建立了压电纳米圆板模型.本模型包含了表面弹性,残余表面应力和表面压电性的影响.不同于忽略表面效应的经典板理论模型,本模型可以预测厚度为纳米尺度的压电薄板的尺寸依赖行为.研究发现表面效应对压电纳米圆板的自由振动频率有显著影响.本文研究结果可以为纳米尺度的压电器件的设计提供更精确的参考.

摘要： 本文主要介绍了红巨星KIC9145955的星震学分析。确定了KIC9145955的氦核质量。M=1.24,Z=0.009:Mhe-core=0.2095M⊙.对混合模式的认证过程中，其中一个p模式认证错误.表面效应造成p模式的模型频率与观测频率有偏移，原因是恒星近表面层的模型不适用。

摘要： 弹性体在接触过程中由于分子间相互作用力会发生黏附现象,当接触半径在纳米量级时,表面效应的影响不可忽视.本文建立了纳米尺度下,刚球与半无限大基体接触时,综合考虑黏附效应和表面效应的理论模型.刚球和基体间的黏附效应基于L-J势来表征,表面效应对基体变形的影响基于提出的考虑纳米结构材料表面效应的弹性理论来表征.最终得到的强非线性的控制方程采用伪弧长延拓法和牛顿迭代法,给出了数值解,得到了压头所受外载随压入深度的变化关系.结果发现,和不考虑表面效应的经典解相比,基体剪切模量越小或者刚球尺寸越小,表面效应越明显.表面效应使得压头所受外载减小(拉力时),或增加(压力时).已有的经典理论和实验发现,当基体模量较小或刚球半径较大时,压入或分离过程会出现突然黏附(jump-on)或突然撕脱(jump-off)的失稳现象,和经典理论相比,表面效应使得突然黏附和突然撕脱时的压入深度更浅.此外,对于刚球和基体在黏附作用下自平衡的特殊情况,发现,表面效应减小了自平衡时刚球的压入深度,这一结果和现有实验结果定性一致.

摘要： 针对海洋钢结构在流体场、温度场、应力场、电磁场以及环境等因素影响下面临严重腐蚀、磨损、疲劳失效的难题,研究钢结构服役状况下伴随性损伤行为,建立跨尺度损伤的起源与积累的映射关系.研究温度场、应力场对结构形变的影响规律,提出异质材料间控形、控性的理论与方法.为提升海洋钢结构防腐、耐磨、抗疲劳性能提供技术支撑,为深海装备的结构完整性和服役安全性提供理论依据.

摘要： 本文总结了近年来聚合物与纳米复合材料阻燃性的研究进展,主要包括纳米碳管、层状硅酸盐、金属类化合物三大类,比较了三类组分阻燃性能的优缺点,展望了其发展方向.一是提高聚合物与纳米填料的亲和性;二是与纳米材料复合条件的研究，如层间插入法、直接混炼法等生产方法的选择。纳米阻燃剂为阻燃材料的研究提供了一条新路径。纳米微粒的量子尺寸效应、小尺寸效应以及表面效应，会达到较小的用量和较佳的阻燃效果，然而由于纳米填料的小尺寸，表面能很大，容易导致纳米填料的团聚而最终会减低其阻燃性。如何防止和降低团聚是巫待解决的问题。其次，纳米材料复合条件的研究，如层间插入法、直接混炼法等生产方法的选择，也是实现纳米阻燃材料工业化的重要条件。

摘要： 结合本实验获得的Ag纳米颗粒熔化温度随粒径大小变化的规律和文献报道的Ag纳米颗粒原位高分辨透射电镜熔化实验观察结果,考虑表面效应对Ag纳米颗粒化学势的影响,耦合实验数据与Ag纳米颗粒的热力学性质,获得了自洽的Ag纳米颗粒化学势随温度和粒径大小变化的关系式,据此可以进行可验证的一定尺寸的Ag纳米颗粒熔化温度的热力学计算预测。

摘要： 纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,由于其尺寸很小,因此具有很多传统材料所没有的新特性,如表面效应,小尺寸效应和宏观量子隧道效应等,这使得纳米材料的应用变得日益广泛。随着纳米技术的发展,大量的纳米材料应用于我们的生产,生活之中,于此同时,纳米材料的安全性问题也越来越多的引起人们的关注。

摘要： 随着纳米技术的发展,各种各样的纳米材料正在以不同的方式进入我们的日常生活,与传统的材料相比,纳米尺度的材料具有许多新的特性,如小尺寸效应,表面效应, 高反应活性等[1,2]。在纳米材料产业化和应用广泛化的同时,大量的纳米材料被释放到环境中,纳米材料独特的性质,使其能对环境产生更大的影响,因此,纳米材料安全性问题日益成为各国关注的重点[3,4]。

摘要： 纳米零价铁是一种化学还原性很强的还原剂,因其特有的表面效应和小尺寸效应,从而具有优越的吸附性能和很高的还原活性。特别是选择有效的催化剂制备双金属纳米颗粒,可以改善和提高其对有机污染物的反应活性和处理效率,是目前纳米零价铁还原技术的研究热点之一[1-3]。

摘要： 本文采用拉曼光谱技术分析,指出了采用离子束溅射镀制工艺镀制的光学薄膜基本微观结构是混晶结构,即薄膜中的二氧化钛存在一定量的锐钛矿相和金红石相共存现象；分析认为,具有一定金红石相含量的二氧化钛薄膜,有利于激光陀螺反射镜薄膜的工作稳定性.同时,指出了反射镜薄膜后处理温度,是加速反射镜薄膜相结构转化的最重要因素.

摘要： 本发明涉及一种利用表面聚焦热效应的PDMS超疏水表面的制备方法。本发明首先制备得到表面具有周期性规则半球形凸起的PDMS，既可以在PDMS表面形成微米结构，又可以使红外光束在PDMS上形成光束自聚焦，然后将其在一定的功率、频率、间距条件下进行红外激光扫描，利用红外激光对PDMS的表面聚焦热效应使其在微米结构基础之上烧蚀成纳米结构，实现表面疏水性的转变。本发明的制备方法具有操作简单，适用范围广，性能稳定等优势，在制备得到PDMS超疏水表面的过程中不需要使用其他化学试剂，操作简便，耗时短，制备得到的PDMS超疏水表面具有优异的耐酸碱性能、抗紫外辐照性能、耐久性能、耐压性能。

摘要： 本发明公开了一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的PTFE疏水修饰多孔表面的制备方法。包括（1）多孔金属表面预处理：首先使用稀硫酸溶液除去表面氧化物，然后用高浓度碱液清洗表面油污，接着使用去离子高纯水冲洗若干次，烘干后备用；（2）多孔金属表面疏水修饰：在配置好的PTFE颗粒乙醇悬浮液中，多孔金属表面作为阴极，在一定的直流电压下进行电泳沉积，使得PTFE颗粒附着到多孔金属表面；（3）修饰后的疏水多孔金属表面烧结。本发明通过PTFE修饰的方法，将亲水的微纳多孔结构转化为表观疏水的多孔结构，从而使得多孔结构的激活温度大大降低，从而达到消除沸腾迟滞现象的目的。

摘要： 本发明属于痕量物质检测技术领域，特别涉及一种表面具有针孔的表面增强拉曼效应基底及制备方法。本发明采用倾斜生长法制备银纳米棒阵列薄膜，再利用低温原子层沉积技术在其表面均匀沉积一层具有针孔的氧化铝薄膜，得到表面具有针孔的银‑氧化铝复合纳米结构作为表面增强拉曼效应基底。所述方法可通过调节低温原子层沉积技术的参数来控制氧化铝膜的针孔比例，其超薄的氧化层确保基底具有良好的表面增强拉曼活性，并将内部的银纳米棒与外界环境隔离，大幅度提升了基底的化学稳定性。同时，氧化铝膜和针孔内的银表层均可吸附特定的检测分子，该基底可用于多种化学物质的检测，扩展了表面增强拉曼效应的使用范围，具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明涉及一种用于在触觉表面上提供触觉效应的装置(20)。为了使得能够简单但精确确定位于触觉表面上的对象的位置、取向和/或姿势，所提出的装置包括：触觉表面(22)；多个触觉致动器(24)，其提供在触觉表面中或靠近触觉表面；控制装置(26)，其用于控制所述触觉致动器从而在它们邻近处在触觉表面上提供触觉效应；检测装置(28)，其用于检测每一个致动器或一组致动器的致动器电流和/或致动器电压；以及处理装置(30)，其用于通过单独确定所述致动器电流信号和/或致动器电压信号的特性以及根据所确定的特性产生压力指标，从而处理检测的致动器电流信号和/或致动器电压信号，所述压力指标指示在相应一个致动器或一组致动器处的压力量。

摘要： 本发明属于材料表面改性处理领域技术，涉及到基于光热效应的超疏水表面改性方法及表面超疏水化材料和用途，该方法包括以下步骤：(1)对基体材料进行表面预处理；(2)采用对环氧树脂固化剂进行氟化，同时加入具有光热效应的光热材料，以制备超疏水涂层材料；(3)通过简单的转移后通过红外热处理引发环氧树脂热聚合反应，完成基体材料表面的超疏水改性。本发明通过简单的涂覆、浸泡和喷涂的方法，将具有光热材料的超疏水涂层材料附着在基体材料表面，制备过程简单，设备成本低，附着均匀，同时其处理条件温和，不会对各种基体材料主体性能造成破坏，有效改善其表面性能，且通过引入光热材料来增加光照产热能力，具有广阔的应用前景。

摘要： 本发明涉及一种利用表面聚焦热效应的PDMS超疏水表面的制备方法。本发明首先制备得到表面具有周期性规则半球形凸起的PDMS，既可以在PDMS表面形成微米结构，又可以使红外光束在PDMS上形成光束自聚焦，然后将其在一定的功率、频率、间距条件下进行红外激光扫描，利用红外激光对PDMS的表面聚焦热效应使其在微米结构基础之上烧蚀成纳米结构，实现表面疏水性的转变。本发明的制备方法具有操作简单，适用范围广，性能稳定等优势，在制备得到PDMS超疏水表面的过程中不需要使用其他化学试剂，操作简便，耗时短，制备得到的PDMS超疏水表面具有优异的耐酸碱性能、抗紫外辐照性能、耐久性能、耐压性能。

摘要： 本发明公开了一种用于消除微纳多孔表面沸腾迟滞效应的PTFE疏水修饰多孔表面的制备方法。包括（1）多孔金属表面预处理：首先使用稀硫酸溶液除去表面氧化物，然后用高浓度碱液清洗表面油污，接着使用去离子高纯水冲洗若干次，烘干后备用；（2）多孔金属表面疏水修饰：在配置好的PTFE颗粒乙醇悬浮液中，多孔金属表面作为阴极，在一定的直流电压下进行电泳沉积，使得PTFE颗粒附着到多孔金属表面；（3）修饰后的疏水多孔金属表面烧结。本发明通过PTFE修饰的方法，将亲水的微纳多孔结构转化为表观疏水的多孔结构，从而使得多孔结构的激活温度大大降低，从而达到消除沸腾迟滞现象的目的。

摘要： 本发明公开了一种基于表面等离激元效应的光纤表面增强拉曼探针及其制作方法。本发明的结构是研磨的光纤端面上附着一层周期性金属结构。制作步骤包括：基片上旋涂PS微球阵列，部分刻蚀并在PS微球顶部镀金属薄膜，形成半球形金属结构，然后在其表面旋涂聚合物并固化，去除基底；将得到的薄膜与光纤端面用胶水固化，固化后完全去除PS微球，RIE刻蚀调节金属结构的几何尺寸使其谐振波长和激发激光波长一致，光纤顶部只剩下金属半球形阵列。将待测样品吸附在金属半球形阵列表面，光源从光纤一端耦合进入，从光纤内部照射金属结构，激光在金属结构的作用下产生可测量的拉曼信号，经光纤收集后从另一端输出由光谱仪分析。本发明结构简单，适用于加工生产。

摘要： 本发明提供了一种通过表面受限效应调控石墨烯表面摩擦系数的方法，包括以下步骤：用硝酸铁溶液蚀刻表面长有PMMA/石墨烯膜的铜铂；将得到的PMMA/石墨烯膜放入蒸馏水中清洗；将阳极氧化铝片从PMMA/石墨烯膜下方向上捞起，待其干燥后加热使石墨烯膜变平；将其进行丙酮浴；用原子力针尖在接触模式下进行摩擦力测量；将输出电压给出的平均横向力转换为由于悬臂的扭转产生的摩擦力；测量瞬时脱附力曲线；进行分子动力学模拟，得到摩擦力与法向载荷的变化曲线；计算尖端在石墨烯表面上扫描时的相互作用能。本发明采用具有清晰边界，明确结构的纳米孔结构的AAO模板来支撑石墨烯，以通过AFM探索纳米级摩擦的基本过程和实现纳微摩擦力的控制。

摘要： 本实用新型公开了一种基于表面等离激元效应的光纤表面增强拉曼探针。本实用新型的结构是研磨的光纤端面上附着一层周期性金属结构。制作步骤包括：基片上旋涂PS微球阵列，部分刻蚀并在PS微球顶部镀金属薄膜，形成半球形金属结构，然后在其表面旋涂聚合物并固化，去除基底；将得到的薄膜与光纤端面用胶水固化，固化后完全去除PS微球，RIE刻蚀调节金属结构的几何尺寸使其谐振波长和激发激光波长一致，光纤顶部只剩下金属半球形阵列。将待测样品吸附在金属半球形阵列表面，光源从光纤一端耦合进入，从光纤内部照射金属结构，激光在金属结构的作用下产生可测量的拉曼信号，经光纤收集后从另一端输出由光谱仪分析。本实用新型结构简单，适用于加工生产。