摘要：因磨屑引起的假体骨溶解现象是导致人工关节临床失效的关键因素之一。为了解假体材料的摩擦磨损和摩屑特征并优化假体摩擦学设计,选用人工关节最常用的钴铬钼-超高分子量聚乙烯(CoCrMo-UHMWPE)配副,采用新生牛血清溶液作为润滑介质,分别在22,35,48,60 MPa点面接触应力下开展了5万次往复滑动摩擦实验,通过多功能摩擦磨损试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜等仪器研究了CoCrMo-UHMWPE配副的摩擦系数、磨损量和磨损形貌,进而表征了其摩擦磨损特性,并采用酸分解方法研究了磨屑的数量、尺寸、形貌及分布特征。结果表明:接触应力对CoCrMo-UHMWPE配副的摩擦、磨损和磨屑特征均有显著影响。随着接触应力逐渐增大,CoCrMo-UHMWPE配副的摩擦系数变化不大但具有降低趋势,磨损量则显著增加且具有一定线性关系,磨损形貌也显示出更严重的犁沟和划痕现象。在磨屑特征方面,接触应力增大会使尺寸小于5μm的磨屑的数量显著增加,但磨屑数量总量先增加后降低,典型磨屑形貌则以块状为主,同时伴随少量尺寸更小的球状和片状磨屑。

摘要：前不久,世界顶级科学期刊《Science》报道了一种新颖的位相突变界面并通过实验得以实现.当光波入射到这种界面上时,光波的位相不是连续积累的,而是由于界面上分布着的微型光学振荡器的作用使得光波的位相发生突变.因此,光波在这种光学界面上的行为将与常规的反射、折射大不相同.本文以此为出发点推导了在引入位相突变情况下的反射定律、折射定律所具有的新形式,并与传统的反射定律、折射定律进行了比较.结果发现,在引入位相突变时,反射角不再等于入射角,折射角、入射角的正弦值也不再与折射率成反比关系,二者均可根据位相突变的情形进行随意的调节.这一突出特性在现代光学设计等各个方面有着巨大的运用潜能,文章最后以新的反射定律为例,利用反射角与入射角不再相等的特性成功设计并实现了光的单向传播.

摘要：单向通光是指只允许光波从一个入射方向上通过,反方向入射时光波全部被截止。单向通光元件即光二极管是实现光计算、光互联等功能中非常重要的一个基本光学元件。本文设计并提出了一种可实现多频率点单向通光的光栅光学单通元件,其原理在于通过波矢匹配条件单方向地激发光栅基底层的波导模式共振,抑制光栅高衍射级的透射,从而获得光学非对称透射,并通过优化光栅结构参数进而获得单向通光的透射效果。时域有限差分方法模拟结果表明:在共振波长处,其正、反向透过率可以分别达到0%到90%,单透效果远远优于非对称金属光栅系统的单透效果。此外,该单透元件还具有结构简单,无吸收,对光波偏振态没有依赖等诸多优点,尤其适用于现代硅基纳米光子线路的集成结构。