摘要：为了研究填充相和结构对聚偏氟乙烯基聚合物(PVDF)介电和储能特性的影响,采用溶液铸造和热压工艺制备了含有二维氮化硼薄片和钛酸钡颗粒的单层复合薄膜及三明治结构复合薄膜。采用X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的晶体结构和形貌,利用宽频介电谱仪和铁电综合测试仪获得了薄膜的介电性能和储能特性。结果表明,制备的三明治结构复合薄膜具有优异的性能,其中BN-PVDF/BaTiO_3-PVDF/BN-PVDF三明治结构复合薄膜在10 Hz时的相对介电常数为13,放电能量密度在电场强度为350 MV/m时高达6.2 J/cm3,是单层BaTiO_3-PVDF复合薄膜的1.6倍;其击穿场强高达370 MV/m,是BaTiO_3-PVDF的1.5倍;且其放电效率为0.55。总结得出,这是因为三明治结构中上下2层引入的BN 2维薄片提高了复合介质击穿强度,缓解了电极化强度过早饱和;而中间层BaTiO_3的引入增强了复合介质的极化特性,从而获得了具有优异介电性能和储能特性的PVDF基复合薄膜。

摘要：提出一种基于Si3N4/SiNx/Si3N4三明治结构多模干涉波导的偏振无关1×2解复用器,用于分离1310和1550 nm两个波长.通过合理选择三明治结构中间层SiNx的折射率,可以调节同一波长两个正交偏振态的拍长相等,实现偏振无关;根据多模干涉原理,通过合理选择多模干涉波导的长度与宽度,可以使两个波长的输出像点分别成正像和反像,实现解复用功能.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对结构参数进行优化,并对器件关键结构参数的制作容差进行了分析.结果表明:该器件多模干涉波导的尺寸为4.6μm×227.7μm,插入损耗低至0.18dB,输出波导间的串扰低至–25.7dB, 3dB带宽可达60 nm.另外,本文提出的器件采用Si3N4/SiO2平台,可有效减小波导尺寸,提高集成度,不仅实现了偏振无关,而且结构紧凑、损耗低,在未来的集成光路中具有潜在的应用价值.

摘要：综述了石墨烯支撑三明治结构材料的可控合成及其在能量存储与转换中应用的研究进展。基于不同的微观结构,石墨烯支撑三明治结构的材料主要分为如下三类:石墨烯支撑的纳米粒子(0D),石墨烯支撑的纳米棒、纳米线及纳米带(1D),石墨烯支撑的纳米片(2D)。在这些复合材料中,石墨烯与相应功能材料间本征不相容的问题不仅得到有效解决,而且石墨烯可以作为电子传输的快速通道,有利于其能量存储与转换过程。本文为石墨烯或者类石墨烯材料支撑三明治结构复合材料的设计与合成提供了思路,这种具有特定结构的材料潜在广泛应用于催化、传感器、能量存储与转换等领域。

摘要：为开发兼有反雷达侦察及减缓冲击波对乘员伤害能力的新型装甲板,设计了一种上面板、核层和下面板分别为玻璃纤维复合材料、聚氨酯/多壁碳纳米管复合材料功能梯度泡沫和碳纤维复合材料的全新三明治结构,该结构既能吸收电磁波又能阻隔冲击波的传递;建立了该结构的电磁波反射和冲击波透射理论模型,考察泡沫核层梯度模式和层厚对电磁波反射系数和冲击波透射系数的影响,并采用NSGA-Ⅱ算法对装甲板结构参数进行多目标优化.结果表明,优化后该结构的电磁波反射系数降低了94.58%,冲击波透射系数降低了4.35%,说明其具有良好的电磁波吸收能力和冲击波阻隔能力.

摘要：介电电容器具有功率密度高、充放电速度快、损耗低及循环稳定性好等优点,在先进电子和电力系统中发挥了重要的应用.聚合物电介质凭借其高击穿强度、柔性和易加工等优点,成为高电压电容器的首选材料.然而,其较低的温度稳定性难以满足新能源汽车和光伏发电等新兴领域对高工作温度的需求.本文利用物理气相沉积技术,在具有高玻璃化转变温度(T_(g))的热塑性聚酰亚胺(TPI)薄膜表面沉积氧化铝(Al_(2)O_(3))镀层,制备了有机/无机三明治结构的Al_(2)O_(3)/TPI/Al_(2)O_(3)电介质薄膜.研究结果显示,氧化铝镀层不仅与TPI之间具有优异的界面结合性,还提高了肖特基势垒,抑制了电极电荷的注入,从而降低了高温下的漏电流,并提高了击穿强度.制备的Al_(2)O_(3)/TPI/Al_(2)O_(3)三明治结构薄膜在高温下获得了优异的放电能量密度(Ud)和充放电效率(η).例如,在150和200℃高温下,η>90%时的Ud分别达到4.06和2.72 J/cm^(3),相比纯TPI薄膜提升了98.0%和349.4%.

摘要：基于绝缘体上硅的微环谐振器由于成本低、结构紧凑和集成度高等优点,是构成波分复用器、调制器以及光开关等的核心器件.然而,该类器件由于芯层与覆盖层间的高折射率差,具有较大的偏振相关性,在诸多使用偏振无关器件的应用中受到限制.本文基于亚波长光栅和三明治结构设计了一种偏振无关微环谐振器,通过改变三明治结构中低折射率层SiN_(x)的折射率,同时结合耦合区亚波长光栅的结构参数优化,最终消除微环谐振器的偏振相关性.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对器件的结构参数进行了优化.结果表明,器件在TE和TM偏振模时的3-dB带宽均小于0.8 nm,插入损耗均小于0.8 dB,微环半径仅为10μm,并且在谐振波长1552.26 nm附近的两个自由频谱区内实现了偏振无关.与常见的微环谐振器相比,本文所提出的器件尺寸小、损耗低,可用于构成偏振无关的密集波分复用器,在未来的集成光路中具有较高的应用价值.

摘要：三明治结构作为载荷传递和连接元件,广泛应用于航空航天、材料表征、柔性电子等领域.了解其断裂行为和特点能为三明治结构连接件极限载荷的设计提供理论指导.基于改良弹性地基理论模型,本文提出了一种计算能量释放率的新理论模型,模型中考虑中间层厚度对三明治结构I型断裂能量释放率的影响.结果表明,中间层厚度对三明治结构I型断裂的影响存在两个部分:中间层剪切力的影响及中间层引起结构刚度增大的影响.当无量纲中间层厚度取最大值2时,传统模型与有限元计算结果存在70%以上的误差;采用本文的模型可以极大地提高精度,将误差降到5%以内.相比改良弹性地基理论只适用于中间层厚度较小的情况,本理论模型的适用范围更广.此外,利用本模型,本文选取了两个几何参数(中间层厚度和裂纹初始长度)和一个材料参数(模量比)进行研究.讨论了剪切效应对结构几何和材料参数的敏感性.在定载荷的基础上,讨论了几何和材料参数对能量释放率的影响;并在假定结构断裂韧性不变的基础上,得到了几何和材料参数对三明治结构临界载荷的影响规律.

摘要：为研究缝线对热防护结构拉伸特性的影响,提出一个缝线缝合增强三明治结构(陶瓷-气凝胶-陶瓷)模型。借助有限元软件程序设计语言建模,用多阶次逐步精确分析法确定缝合增强三明治结构内部应力-应变场。首先对支架和不带缝线的试件整体进行有限元分析;然后考虑缝线等详细结构;最后截取子结构进行详细分析。将三明治结构有限元模型应力变化趋势与试验结果分析对比,验证了有限元模型有效性,并且给出有限元解的变化规律。将缝合增强三明治结构与未缝合三明治结构得到的应力-应变曲线进行对比。结果表明,结构底板受单向拉伸且缝线有预应力时,缝合增强三明治结构沿长度方向(x方向)的应力峰值可有效减小(路径1上的最大应力均减小4.6%左右);沿z方向的整体应力大幅度减小(路径3应力平均减小30%左右)。

摘要：本文介绍了一种基于横向可移动栅极场效应晶体管(LMGFET)的新型微型力传感器的开发。提出了一种精确的电气模型,用于小型LMGFET器件的性能评估,与以前的模型相比,其精度有所提高。采用了一种新型三明治结构,该结构由一个金交叉解耦栅阵列层和两个软光阻层SU-8组成。通过所提出的双差分传感结构,LMGFET横向工作在垂直干扰下的输出电流被大大消除,所提出传感器的相对输出误差从4.53%(传统差分结构)降低到0.01%。提出了一种实用的传感器制造工艺,并对其进行了模拟。基于LMGFET的力传感器的灵敏度为4.65μA·nN^(-1),可与垂直可移动栅极场效应晶体管(VMGFET)器件相媲美,但非线性度提高了0.78%,测量范围扩大了±5.10μN。这些分析为LMGFET器件的电气和结构参数提供了全面的设计优化,并证明了所提出的传感器在生物医学显微操作应用中具有良好的力传感潜力。

摘要：良好稳定性和大量程设计一直是困扰微惯性加速度计研制的两个难题,文中对影响微加速度计稳定性的主要因素(外置偏压和横向加速度干扰)进行了详细分析,对加速度计各参数对量程的本质影响及其相互关系进行了研究,理论分析和计算机仿真结果表明:根据给出的四梁中心悬臂结构,在典型结构参数下,惯性敏感单元可承受的最大横向加速度达 2 000g 以上,采取质量块减薄和打孔并用的方法可以保证加速度计具有 70 g 以上量程。