摘要：碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力学方法从微观层面探究了金刚石/碳纳米管异质结构界面热特性及影响因素.研究发现碳纳米管层数增加使声子态密度峰值增大并向低频波段移动,低频声子增多更有利于界面传热,同时声子重叠能提高,声子耦合振动增强提升了界面传热效率;同时,一定范围内体系温度的升高及碳纳米管长径比的增大可以提高近界面处金刚石和碳纳米管的态密度截止频率,提升低频波段的峰值,进一步增强两侧声子的耦合振动,提高了界面热导.最后,采用正交试验模拟获得了金刚石/碳纳米管界面热导的最优值,结果远优于目前一般半导体/金属的界面热导.该工作为优化金刚石/碳纳米管异质界面的热输运提供了思路,并将有利于器件热管理和芯片材料设计.

摘要：润滑与冷却是当前工业领域两个重要的议题。前者与机械装置、零部件的使用可靠性和寿命直接相关,对减少摩擦产生的能耗具有重大意义,而后者对于高功率密度器件的热管理至关重要。二者的结合在航空航天、汽车机械等领域广泛存在,而纳米流体是一种很好的承载二者的工作介质。本文针对石墨烯纳米流体这一热点,综述了石墨烯纳米流体的分散理论基础与方法,对影响石墨烯纳米流体悬浮稳定性因素进行了调研,归纳总结了纳米流体的导热机理、影响因素以及石墨烯纳米流体进展,分析了纳米流体未实现大面积应用的主要原因,同时对石墨烯作为添加剂应用于润滑领域的进展进行了评述。最终提出石墨烯纳米流体协同增强换热与减磨润滑的应用设计。在航天器等应用领域中,由于对石墨烯纳米流体的力热耦合综合性能缺乏广泛研究,以及航天器稳定性和长期运行可靠性等问题,未来的研究应以航天传热工质为基础,进行纳米粒子针对性设计,通过系统开展基于空间环境动态流动换热性能与回路寿命的研究,为未来实现纳米流体的航天器应用奠定理论基础和提供技术支撑。

摘要：自行设计和制造了喷射式冲蚀磨损实验系统及双速双盘测速装置,通过对磨料供给系统的改进,提高了磨料供给稳定性和控制精度,采用双速双盘测速装置使喷砂速度的测量精度达到±5%。对红外光学材料Ge、ZnS、MgF2和石英玻璃进行了冲蚀实验,测量了冲蚀磨损对红外透过率的影响,并通过对冲蚀表面的扫描电子显微观测,对冲蚀机理进行了探讨。结果表明,该喷射式冲蚀磨损实验系统能够满足冲蚀实验要求;在相同冲蚀条件下,不同的红外光学材料具有不同的冲蚀率,造成红外透过率不同程度的降低,具有不完全相同的冲蚀机理。

摘要：CVD金刚石是一种性能优异的红外光学窗口材料,但其在红外波段的理论透过率仅能实现约71%。通过表面亚波长结构设计可进一步增强CVD金刚石膜的光学透过性能。该研究首先通过理论模拟,建立了金刚石微结构特征与光学增透之间的定量关系。基于此为指导,探讨了在具有微结构硅片表面,采用MPCVD方法复制生长出具有微结构的金刚石自支撑光学级薄膜,用于提升金刚石膜在红外波段的透过率。采用扫描电镜(SEM)观察了原始硅片和金刚石表面及微结构形貌,通过拉曼散射光谱评估了金刚石的生长质量及形核层影响,采用红外光谱仪测试了金刚石红外透过率。结果显示,单面构筑微结构后,金刚石膜在8~12μm波段的透过率可从70%提升至76%,说明表面微结构能显著提升金刚石膜的光学透过性能。非金刚石形核层以及表面微结构的完整性不足可能是导致实验结果与理论模拟结果具有一定偏差的主要原因。

摘要：氮化镓(GaN)基功率器件性能的充分发挥受到沉积GaN的衬底低热导率的限制,具有高热导率的化学气相沉积(CVD)金刚石,成为GaN功率器件热扩散衬底材料的优良选择。相关学者在高导热金刚石与GaN器件结合技术方面开展了多项技术研究,主要包括低温键合技术、GaN外延层背面直接生长金刚石的衬底转移技术、单晶金刚石外延GaN技术和高导热金刚石钝化层散热技术。对GaN功率器件散热瓶颈的原因进行了详细评述,并对上述各项技术的优缺点进行了系统分析和评述,揭示了各类散热技术的热设计工艺开发和面临的技术挑战,并认为低温键合技术具有制备温度低、金刚石衬底导热性能可控的优势,但是大尺寸金刚石衬底的高精度加工和较差的界面结合强度对低温键合技术提出挑战。GaN外延层背面直接生长金刚石则具有良好的界面结合强度,但是涉及到高温、晶圆应力大、界面热阻高等技术难点。单晶金刚石外延GaN技术和高导热金刚石钝化层散热技术则分别受到单晶金刚石尺寸小、成本高和工艺不兼容的限制。因此,开发低成本大尺寸金刚石衬底,提高晶圆应力控制技术和界面结合强度,降低界面热阻,提高金刚石衬底GaN器件性能方面,将是未来金刚石与GaN器件结合技术发展的重点。

摘要：目的:优化山茱萸叶总三萜提取工艺。方法:在山茱萸叶充分溶胀的基础上,采用加热回流法提取其总三萜。在单因素试验中考察乙醇体积分数、液料比、提取时间和提取次数对山茱萸叶总三萜含量的影响;以齐墩果酸为对照品,采用紫外-可见分光光度法测定总三萜含量。在单因素试验的基础上,固定提取次数为3次,以总三萜含量为响应值,以乙醇体积分数、液料比、提取时间为响应因素,采用Box-Behnken设计-响应面法优化山茱萸叶总三萜的提取工艺并进行验证。结果:山茱萸叶总三萜的最佳提取工艺为乙醇体积分数73%、液料比38∶1(mL/g)、提取时间60 min。3次验证试验结果显示,山茱萸叶总三萜的含量分别为6.92%、6.91%、6.84%,平均含量为6.89%(RSD=0.63%),与预测值(7.28%)的相对误差为5.36%。结论:优化的提取工艺稳定、可靠,可用于山茱萸叶总三萜的提取。

摘要：利用ANSYS软件热固耦合模块对类金刚石(DLC)涂层的残余热应力进行有限元分析,模拟等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备DLC涂层从沉积温度150℃降温至22℃的过程,研究不同DLC厚度、过渡层(Cr、WC)结构及过渡层厚度对DLC涂层残余热应力的大小及应力分布的影响。结果表明:无论是DLC涂层厚度还是复合过渡层厚度的增大都有利于降低DLC涂层的热应力,但两者都具有临界最优值。较无过渡层的DLC涂层而言,过渡层WC、Cr层的单独存在都可降低DLC涂层的热应力,且WC层厚度变化的影响更明显。采用Cr/WC复合梯度过渡层结构设计,可进一步降低基底与DLC涂层之间的热膨胀系数过渡梯度,从而更有效地降低DLC涂层的热应力。

摘要：首先,介绍直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法的原理以及气体循环系统的设计和其优缺点;其次,详细介绍冷阱系统的设计及其工作原理;最后,使用拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱与光致发光光谱对比添加冷阱系统前后的金刚石薄膜的质量。结果表明:冷阱系统可以有效过滤循环气路中的热油气,避免杂质的掺入;在添加冷阱系统后,金刚石膜内掺入的杂质减少,金刚石拉曼峰半高宽降低到6.76 cm^(−1),接近于Ib型单晶金刚石的,且自支撑金刚石膜的晶体质量明显提高,光学透过率提升较大,在10.6μm波长处达到68.4%。